Como selecionar a taxa de reatância de um sistema de compensação de potência reativa de baixa tensão

Para suprimir eficazmente a amplificação dos 5º e 7º harmônicos, sistemas de compensação de reativos com diferentes taxas de reatância (5,5%, 6% ou 7%) estão atualmente disponíveis no mercado. Qual sistema oferece o melhor desempenho? Como se deve escolher?

O Propósito de Conectar Capacitores em Série com Reatores

Devido ao rápido desenvolvimento da tecnologia eletrônica de potência e à maturidade da tecnologia de semicondutores, aplicações industriais frequentemente utilizam inversores de frequência para motores, retificadores controlados e equipamentos de controle intermitente que podem ajustar sua potência de saída de acordo com a carga para alcançar economia de energia e redução de consumo. No entanto, a forma de onda da corrente de tais cargas é não linear e descontínua durante a operação. Usar capacitores puros como compensação de reativos nesta situação criará o risco de ressonância paralela.

Para evitar a ressonância paralela entre o capacitor puro e a impedância equivalente do sistema, o capacitor é conectado em série com um reator. Isso faz com que a impedância do capacitor em termos de correntes harmônicas do sistema seja indutiva, evitando efetivamente o ponto de ressonância e prevenindo a ressonância do sistema. Além disso, conectar o capacitor em série com um reator também reduz e suprime a corrente de inrush.

O propósito principal dos reatores em série na compensação de reativos, além de compensar a potência reativa do sistema, é evitar os pontos de ressonância paralela do sistema e prevenir o risco de ressonância. Seja usando reatores de 5,5%, 6% ou 7%, o objetivo principal é evitar a amplificação dos 5º e 7º harmônicos. Portanto, as três taxas de reatância são funcionalmente as mesmas. No entanto, é importante notar que o efeito de absorção harmônica difere devido às diferentes taxas de reatância em série, e a elevação de tensão nos terminais do capacitor também varia. Portanto, ao usar uma taxa de reatância de 5,5%, a corrente nominal do reator deve ser cuidadosamente considerada, pois sua frequência de sintonia está mais próxima da frequência do 5º harmônico do que as outras duas taxas, e a tensão suportável do capacitor também precisa ser aumentada correspondentemente. Ao usar uma taxa de reatância de 7%, atenção deve ser dada à seleção da tensão nominal do capacitor, pois a elevação de tensão nos terminais do capacitor após conectar o reator em série é maior do que com as outras duas taxas. Uma comparação abrangente das três taxas de reatância é mostrada na Tabela 1.

Quando a corrente harmônica do sistema é muito alta (geralmente maior que 100A), o grupo capacitor-reator sintonizado pode representar um risco de segurança, e pode ser necessária a mitigação harmônica.