{{{sourceTextContent.title}}}

Banche di condensatori per la compensazione della potenza reattiva (kvar/Mvar) nelle reti elettriche

{{{sourceTextContent.subTitle}}}

Banche di condensatori

{{{sourceTextContent.description}}}

Un banco di condensatori è un insieme di più unità di condensatori collegate tra loro per fornire la compensazione della potenza reattiva (kvar/Mvar) nelle reti elettriche. I banchi di condensatori vengono utilizzati per migliorare il fattore di potenza, la stabilità della tensione, l’efficienza del sistema e la capacità di trasmissione di potenza, fornendo potenza reattiva in anticipo per compensare i carichi induttivi.

Sono ampiamente installati nelle sottostazioni delle aziende elettriche, negli impianti industriali, negli impianti di energia rinnovabile e nelle reti di distribuzione.

Funzioni principali
I banchi di condensatori sono progettati per:
·Migliorare il fattore di potenza
·Ridurre la richiesta di potenza reattiva
·Ridurre le perdite di trasmissione e distribuzione
·Migliorare la regolazione della tensione
·Aumentare la capacità del sistema
·Ridurre il carico sui trasformatori e sui cavi
·Migliorare la qualità complessiva dell’energia
·Sostenere la stabilità della rete

Principio di funzionamento
La maggior parte dei carichi elettrici, quali motori, trasformatori e apparecchiature a induzione, consuma potenza reattiva in ritardo.
Una batteria di condensatori fornisce potenza reattiva in anticipo per compensare tale domanda.
Riducendo il flusso di corrente reattiva, il sistema funziona in modo più efficiente.

Componenti principali di un banco di condensatori
1.) Unità condensatrici
Gli elementi costitutivi fondamentali del banco.
Componenti:
·Elementi condensatori
·Dielettrico a film di polipropilene
·Elettrodi in foglio di alluminio
·Mezzo isolante
· Resistenze di scarica
2.) Apparecchiature di commutazione
Controllano il collegamento e lo scollegamento dei condensatori.
Dispositivi tipici:
· Contattore a vuoto
· Interruttore automatico
· Sezionatore di carico
· Interruttore a tiristori
3.) Apparecchiature di protezione
Includono:
· Protezione a fusibile
·· Relè di sovracorrente
·Relè di protezione dallo squilibrio
·Protezione da sovratensione
·Scaricatore di sovratensione
4.) Circuito di scarica
Scopo:
·Rimuove l’energia elettrica immagazzinata dopo lo spegnimento
·Garantisce una manutenzione sicura
Componenti:
·Resistenze di scarica
·Trasformatori di tensione (opzionali)
5.) Sistema di controllo
I banchi di condensatori automatici includono:
·Regolatore del fattore di potenza
·Controllore PLC
·Trasformatore di corrente di misura (CT)
·Logica di commutazione
·Interfaccia di comunicazione

Tipi di banchi di condensatori
1.) Banco di condensatori in derivazione
Il tipo più comune.
Collegamento:
·Collegato in parallelo alla rete elettrica
Scopo:
·Fornisce potenza reattiva a livello locale
·Migliora il fattore di potenza
Applicazioni:
·Sottostazioni di distribuzione
·Impianti industriali
·Strutture commerciali
2.) Banco di condensatori in serie
Collegamento:
·Installato in serie con le linee di trasmissione
Scopo:
·Riduce l’impedenza di linea
·Migliora la capacità di trasferimento di potenza
·Riduce la caduta di tensione
Applicazioni:
·Sistemi di trasmissione a lunga distanza
·Reti ad altissima tensione
3.) Banco di condensatori fisso
Caratteristiche:
·Collegata in modo permanente
·Struttura semplice
·Costo contenuto
Applicazioni:
·Carichi costanti
·Motori industriali
4.) Banco di condensatori a commutazione automatica
Caratteristiche:
·Regola automaticamente la potenza reattiva in uscita
·Mantiene il fattore di potenza desiderato
Componenti:
·Controller
·Moduli di commutazione
·Livelli multipli di condensatori
Applicazioni:
·Carichi industriali variabili
5.) Banco di condensatori detunato
Caratteristiche:
·Include reattori
·Previene la risonanza armonica
Applicazioni:
Sistemi con:
·Azionamenti a frequenza variabile
·Elettronica di potenza
·Distorsione armonica

Specifiche tecniche tipiche
·Intervallo di tensione: 400 V–500 kV
·Frequenza: 50/60 Hz
·Capacità: 50 kvar–1000 Mvar+
·Tipo: in derivazione / in serie
·Metodo di commutazione: fisso / automatico
·Dielettrico dei condensatori: pellicola di polipropilene metallizzato
·Protezione: fusibile + protezione a relè
·Raffreddamento: raffreddamento ad aria naturale
·Installazione: interna / esterna
·Norme: IEC 60871, IEEE 18

Applicazioni tipiche in termini di tensione
·400 V–690 V Correzione del fattore di potenza industriale
·3,3 kV–12 kV Compensazione industriale a media tensione
·24 kV–35 kV Sottostazioni di distribuzione
·66 kV–220 kV Supporto della tensione di rete
·330 kV–500 kV Compensazione di trasmissione

Funzioni di protezione
Protezione da sovracorrente
Protegge da:
·Cortocircuiti
·Guasti interni ai condensatori
·Protezione dallo squilibrio dei condensatori
Rileva:
·Guasti ai singoli elementi dei condensatori
·Distribuzione di tensione non uniforme
·Protezione da sovratensione
Protegge da:
·Picchi di commutazione
·Tensione di rete anomala
·Protezione dalle armoniche
Utilizzata in sistemi con:
·Inverter
·Variatori di frequenza (VFD)
·Forni ad arco

Vantaggi
Efficienza energetica
·Riduce il flusso di potenza reattiva
·Migliora l’efficienza elettrica
Stabilizzazione della tensione
·Mantiene livelli di tensione stabili
·Migliora le prestazioni della rete
Riduzione dei costi
·Riduce i costi legati al consumo
·Riduce le perdite elettriche
Aumento della capacità
·Libera capacità di trasformatori e linee di alimentazione
·Consente carichi aggiuntivi
Migliore qualità dell’energia
·Riduce le fluttuazioni di tensione
·Garantisce un funzionamento stabile

Applicazioni tipiche
Sottostazioni di rete
·Supporto della tensione di trasmissione
·Regolazione della tensione di distribuzione
·Miglioramento della stabilità della rete
Impianti industriali
·Acciaierie
·Cementifici
·Impianti minerari
·Impianti chimici
·Stabilimenti di produzione
Sistemi di energia rinnovabile
·Impianti solari fotovoltaici
·Parchi eolici
·Sistemi di accumulo di energia a batteria
Strutture commerciali
·Data center
·Centri commerciali
·Grandi edifici adibiti a uffici

Norme applicabili
·IEC 60871 – Condensatori in derivazione per sistemi di alimentazione in corrente alternata superiori a 1 kV
·IEC 60143 – Condensatori in serie per sistemi di alimentazione
·IEEE Std 18 – Condensatori di potenza in derivazione
·IEC 60099 – Scaricatori di sovratensione
·IEC 62271 – Apparecchiature di commutazione e controllo ad alta tensione

Riepilogo dei valori nominali tipici
·Tensione di sistema: 400 V–500 kV
·Capacità: da kvar a Mvar
·Configurazione: fissa / commutabile
·Tipo di compensazione: compensazione della potenza reattiva
·Commutazione: contattore / interruttore / tiristore
·Protezione: fusibile, relè, scaricatore di sovratensione
·Installazione: interna / esterna
·Durata di vita: 15–30 anni

Un banco di condensatori è un componente fondamentale nelle moderne reti elettriche, in quanto garantisce la compensazione della potenza reattiva, una maggiore stabilità della tensione, una riduzione delle perdite e un potenziamento della capacità del sistema. Si tratta di una soluzione economica e affidabile per migliorare le prestazioni dei sistemi di alimentazione industriali, delle reti di distribuzione e delle reti di trasmissione.