En un diagrama unifilar, un banco de condensadores se representa con un símbolo que muestra dos placas y un cable de alimentación. En una sala de control, la misma disposición se representa con un cable que conecta un cuadro eléctrico con un armario lleno de equipos reactivos que se conectan y desconectan continuamente.
El dimensionamiento de ese cable suele basarse únicamente en la capacidad nominal del banco de cables, bajo el supuesto de que la corriente es sinusoidal y constante. Ambos supuestos son cuestionables en una planta donde los variadores de frecuencia, los rectificadores y otras cargas no lineales representan gran parte de la demanda.
A continuación, se ofrece una visión práctica de los casos en los que se exige a un cable de banco de condensadores que haga más de lo que indica su etiqueta, y de las cuestiones que conviene resolver antes de realizar el pedido.
¿Por qué la potencia reactiva se convierte en una pregunta sobre los cables de los bancos de condensadores?
Un factor de potencia bajo significa que la fuente de alimentación debe suministrar más corriente de la que requeriría la potencia útil por sí sola. La corrección reduce esa corriente aguas arriba, que es la razón principal por la que se instala el equipo.
Entre el cuadro de distribución y el condensador, el alimentador transporta la corriente del banco. Dicha corriente depende de la capacidad del banco a la tensión aplicada y, en una instalación real, también transporta los componentes armónicos que la red le impone.
El resultado es un alimentador cuya capacidad térmica no resulta evidente a partir de la placa de características, en un circuito que se conmuta con más frecuencia que casi cualquier otro en el edificio.
Nada de eso dificulta la selección del cable. Simplemente significa que el programa debe indicar la suposición sobre los armónicos en lugar de dejarla implícita.
Un cable para bancos de condensadores funciona en un circuito donde la corriente no es una onda sinusoidal pura, por lo que el contenido armónico debe tenerse en cuenta al dimensionarlo.
Qué transporta el cable de alimentación entre la placa y el condensador
En la conversación intervienen cuatro componentes de la actualidad, pero solo el primero aparece en un cálculo de valoración sencillo.
- La corriente fundamental correspondiente a la capacidad del banco a la tensión aplicada.
- Corriente armónica consumida o suministrada por el banco en presencia de distorsión de la red.
- Conmutación de transitorios cada vez que se energiza el banco o cambian los pasos.
- Cualquier corriente circulante que surja de la disposición de escalones y reactores en el mismo recinto.
Un cable para bancos de condensadores dimensionado únicamente en función del primer elemento es un cable dimensionado en función de la parte más sencilla de su función.
Los equipos de corrección del factor de potencia suelen añadirse después de que se haya modificado la planta, lo que significa que hay que tener en cuenta los armónicos ya presentes en el cable.
Comparación entre la compensación convencional y la compensación desintonizada.
En una red distorsionada, ambas configuraciones se comportan de manera diferente, y esa diferencia se transmite al cable.
| Aspecto | Banco convencional | Banco desafinado |
|---|---|---|
| Reactor | Ninguno en serie con el condensador | Reactor en serie con cada paso del condensador |
| Comportamiento a frecuencias armónicas | Puede amplificar la distorsión si se sintoniza a un punto de resonancia. | Desplaza el punto de resonancia por debajo del armónico dominante. |
| Corriente detectada por el alimentador | Principalmente fundamental, más armónicos de red. | Fundamental más armónicos con carga del reactor |
| Factor de selección típico | Planta con baja distorsión | Planta con accionamientos, rectificadores o cargas de arco. |
En teoría, ninguna de las dos opciones es mejor. La red decide qué disposición es la adecuada, y el cable se ajusta a esa decisión.
Un reactor desintonizado modifica tanto la corriente que recibe el alimentador como la respuesta en frecuencia del banco de cables, por lo que ambos aspectos son inseparables a efectos de cableado.
Corriente armónica y selección de conductores
El tamaño del conductor se elige en función de la corriente y el aumento de temperatura. Cuando la corriente contiene armónicos, el valor cuadrático medio aumenta, y los efectos pelicular y de proximidad modifican la resistencia efectiva a esas frecuencias.
En el caso de un alimentador a un equipo reactivo, la consecuencia práctica es que los factores de reducción de potencia deben incluirse en el cálculo, y deben indicarse con la suposición de que los produjeron.
Merece la pena examinar por separado el neutro y cualquier conductor de protección, ya que los armónicos triples se comportan de manera diferente en los sistemas trifásicos y pueden producir más corriente en el neutro de lo que sugeriría una carga equilibrada simple.
Cuando el banco de cables se instala por etapas, el alimentador puede dimensionarse para la corriente total final, mientras que la etapa inicial es de menor capacidad. Esto es razonable, siempre que quede constancia de para qué etapa se seleccionó el cable y cuál será la corriente intermedia.
La corriente armónica eleva la temperatura del conductor para la misma corriente fundamental, y ese efecto es fácil de pasar por alto en un esquema elaborado para el componente de 50 o 60 Hz.
Prácticas de protección, conmutación y puesta a tierra
Cinco puntos que determinan si el alimentador se comporta en servicio como lo hizo en el estudio.
Protección que tolera el contenido armónico
Los dispositivos seleccionados en función únicamente de la corriente fundamental pueden funcionar incorrectamente cuando la forma de onda está distorsionada.
Frecuencia de conmutación y ciclo de trabajo
Un banco que entra y sale repetidamente impone un desgaste excesivo tanto al cable como a sus terminaciones.
Disposiciones relativas al alta y al aislamiento
La energía almacenada debe gestionarse antes de que alguien trabaje en el circuito, y eso forma parte del procedimiento de conmutación.
Conexión a tierra del recinto y del alimentador.
La disposición del conductor de protección debe determinarse en función del sistema de alimentación, no deducirse del plano.
Terminación adecuada para el conductor
Los equipos reactivos suelen conectarse con conductores grandes o flexibles, y el terminal o prensaestopas debe coincidir con el componente al que se conecta.
La compensación reactiva es una carga que conmuta con frecuencia, y la conmutación frecuente es lo que el envejecimiento provoca en el aislamiento y en las conexiones de cada extremo.
Condiciones ambientales y del recinto alrededor de los condensadores
Los equipos reactivos se ubican en algunos de los lugares más cálidos de una planta, y el cable comparte ese entorno.
| Condición | Por qué es importante para el alimentador | Qué confirmar |
|---|---|---|
| Alta temperatura ambiente | Reduce la corriente que el cable puede transportar para la misma sección transversal. | Diseñar el ambiente para la sala de control, no el ambiente exterior promedio. |
| Enrutamiento agrupado o empaquetado | Aumenta la temperatura local y reduce la potencia de cada circuito. | Número de circuitos que comparten la bandeja o conducto. |
| Ventilación del recinto | El aire caliente alrededor de un banco es más cálido que la temperatura promedio de la habitación. | Disposición de ventilación y cualquier aumento de temperatura indicado por el proveedor del banco. |
| Longitud de la ruta desde el tablero | Afecta tanto al aumento de voltaje como a la corriente. | Longitud real de la ruta en lugar de una estimación a escala. |
Estas son las cifras que convierten una corriente nominal en una sección transversal del cable, y provienen de la fábrica, no de un catálogo.
Un banco que fue trasladado dos veces.
Situación: Una planta añadió variadores de frecuencia a una línea de producción durante tres años y, posteriormente, instaló un banco de condensadores para que el factor de potencia volviera a estar dentro del nivel estipulado en el contrato de suministro. El banco se ubicó donde había espacio libre en el cuadro eléctrico, en lugar de donde se encontraba la carga reactiva.
Hallazgo: La primera ubicación situó el banco en un alimentador largo y cerca de una sección de la red donde la distorsión ya era elevada. La instalación funcionó y la corriente medida en el cuadro fue notablemente superior a la cifra del cálculo original.
Decisión: El banco de baterías se reubicó más cerca de la carga y se seleccionó nuevamente el alimentador, considerando el contenido armónico medido especificado en el informe en lugar de asumirlo. Asimismo, se reorganizaron los pasos para que el patrón de operación cambiara con menos frecuencia.
Resultado: La corriente medida en la placa se aproximó al valor de diseño y los eventos de conmutación disminuyeron. El cable en la segunda posición se ordenó en función de los datos, no de una suposición, lo cual es importante recalcar.
Enrutamiento del cable del banco de condensadores entre la placa y el banco
La longitud del cable es importante por partida doble en este circuito. Afecta a la tensión en el banco de cables y a la impedancia entre la fuente de alimentación y los condensadores, que es uno de los parámetros que determina cómo responde la instalación a los armónicos.
Por razones de coste y voltaje, generalmente se prefieren las rutas cortas y directas, y además reducen la posibilidad de que el alimentador comparta una bandeja con circuitos que introduzcan su propia distorsión.
Cuando el cable debe atravesar una planta, su recorrido debe registrarse con su longitud real. Un cálculo basado en una medida de dibujo a escala implica un margen de error desconocido.
Comprobaciones de puesta en marcha antes de la activación del banco
Cinco comprobaciones que detectan la mayoría de los problemas mientras el sitio aún está tranquilo.
- Confirme que el cable de alimentación sea el que se seleccionó, teniendo en cuenta las especificaciones de capacidad nominal y reducción de capacidad.
- Verifique las terminaciones en ambos extremos para comprobar la preparación del conductor, el par de apriete y el alivio de tensión.
- Verifique la conexión a tierra del conductor de protección y de la carcasa antes de realizar cualquier conmutación.
- Registre la corriente y el voltaje en el tablero con el banco en servicio y fuera de servicio.
- Anote la temperatura ambiente dentro del recinto en el momento de las lecturas, para que las cifras puedan interpretarse posteriormente.
Los registros de puesta en marcha obtenidos en un lugar tranquilo son mucho más útiles que las mediciones tomadas durante un día con disturbios dos años después.
Mantenimiento y envejecimiento de los cables del banco de condensadores
Las partes de una instalación reactiva que más sufren son las conexiones y los equipos de conmutación. El aislamiento de los cables se deteriora con la temperatura, y un alimentador que funciona a una temperatura superior a la prevista se deteriora más rápido de lo que indica su vida útil nominal.
Una rutina planificada que incluya la inspección termográfica de las terminaciones, una comprobación de la temperatura de la carcasa y una revisión del patrón de conmutación permitirá detectar la mayoría de las fallas incipientes en una etapa temprana.
Cuando la planta vuelve a cambiar, lo cual suele ocurrir, los registros de la primera instalación permiten reevaluar rápidamente el banco de cables y su alimentador. En ese momento, la cuestión no es qué tipo de cable es, sino a qué carga se ha sometido realmente.
Detalles de la solicitud de cotización para un cable de banco de condensadores
Estos detalles permiten seleccionar el cable del banco de condensadores en función de la red con la que realmente estará conectado, en lugar de basarse únicamente en la capacidad del banco.
- Clasificación del banco en etapas, con la tensión aplicada y la disposición de la conexión.
- si se incluyen reactores y cómo se ajustan los pasos
- contenido armónico medido o previsto en el punto de conexión
- Diseñar la temperatura ambiente dentro del recinto o sala de control.
- Longitud del recorrido desde el tablero hasta la orilla, dibujada en lugar de a escala.
- con qué frecuencia cambian los pasos durante un día normal de funcionamiento
- Disposición de puesta a tierra del sistema de suministro y requisitos del conductor de protección
- las terminaciones en uso en ambos extremos y el tipo de conductor previsto
Las normas técnicas como IEC 60502 , IEC 60228 e IEC 60332 permiten unificar la terminología de construcción y ensayo de cables. La especificación del proyecto aprobada, la normativa local aplicable y la autoridad de diseño cualificada siguen rigiendo la decisión final sobre el sistema.
Soporte de cables JINCHUAN para instalaciones de corrección del factor de potencia
JINCHUAN Cable fabrica cables de alimentación para circuitos donde la corriente no es una onda sinusoidal pura, y puede suministrar conductores y datos de aislamiento para un alimentador que alimente equipos reactivos.
Revise la gama de cables de alimentación y el perfil de fabricación , luego envíe los datos bancarios y las condiciones medidas de la red para que el alimentador pueda ajustarse a ellas.
Corrija la disposición del banco de cables y la distorsión medida antes de solicitar el alimentador, ya que se le está pidiendo a un cable elegido para una corriente sinusoidal limpia que realice una función diferente.
Preguntas frecuentes
¿Es necesario que el cable de un banco de condensadores tenga un conductor de mayor calibre que el que indica su clasificación?
A menudo ocurre así, porque la corriente armónica se suma a la fundamental y eleva la temperatura del conductor para obtener la misma potencia útil.
¿Para qué sirve un reactor desintonizado?
Esto desplaza la resonancia del banco por debajo del armónico dominante, lo que evita que la instalación amplifique la distorsión ya presente en la red.
¿Por qué es importante la longitud del alimentador en este caso?
Afecta a la tensión en el banco de baterías y a la impedancia entre la fuente de alimentación y los condensadores, factores que influyen en el comportamiento de la instalación.
¿Es un problema el cambio frecuente de proveedor de cable?
Los ciclos repetidos de energización someten a las terminaciones y al aislamiento de los cables a un gran esfuerzo, por lo que la capacidad de conmutación debe incluirse en la especificación.
¿Debería tratarse de forma diferente a la persona neutral?
En los sistemas trifásicos con armónicos triples, el neutro puede transportar más corriente de la que sugeriría una carga fundamental equilibrada, por lo que conviene comprobarlo por separado.
¿Qué temperatura ambiente se debe utilizar?
La temperatura dentro del recinto o sala de control por donde pasa el cable, que suele ser más alta que la temperatura de diseño para exteriores.
¿Cómo se gestiona la puesta a tierra?
La disposición del conductor de protección sigue el método de puesta a tierra del sistema de alimentación y debe confirmarse con el diseñador eléctrico en lugar de darse por sentada.
¿Se puede instalar el banco por etapas?
Sí, y el comedero suele dimensionarse en función del total final. El registro debe indicar en qué etapa se basó la selección.
¿Qué debe registrar la puesta en marcha?
Corriente y voltaje en el panel con el banco de baterías en funcionamiento y fuera de servicio, además de la temperatura ambiente en el momento de las mediciones.
¿Cómo apoya JINCHUAN Cable este tipo de proyectos?
JINCHUAN Cable suministra el cable de alimentación y proporciona datos sobre el conductor y el aislamiento para que se pueda comprobar el alimentador en función de su capacidad real.
