Métodos de comutação de compensação de potência reativa de capacitor

Os dispositivos de comutação de compensação de potência reativa do capacitor shunt de baixa-tensão incluem os seguintes tipos:

(I) Chaveamento controlado por capacitor-específicoContatores AC
Devido às características dos capacitores, a tensão não pode mudar instantaneamente, resultando em uma corrente de partida significativa quando os capacitores são energizados. Esta corrente de partida pode ser várias vezes a corrente nominal do capacitor. Tais correntes de irrupção afetam negativamente a rede elétrica e reduzem a vida útil operacional dos capacitores. Este tipo de dispositivo de comutação é barato e altamente confiável, tornando-o o mais utilizado. No entanto, devido à vida útil limitada dos contatores CA, eles são inadequados para operações de comutação frequentes. Portanto, tais dispositivos de compensação não são adequados para cargas que variam frequentemente.

(II) Comutação controlada porChaves tiristorizadas
Os tiristores são altamente suscetíveis a danos causados ​​por correntes de irrupção, necessitando de acionamento de cruzamento-zero. Alcançar as condições para o acionamento-de cruzamento zero dos tiristores é bastante desafiador. Além disso, tais dispositivos são estruturalmente complexos, caros, menos confiáveis ​​e apresentam altas perdas de potência. Exceto para aplicações com cargas frequentemente variáveis, elas têm valor prático limitado em outros cenários.

(III) Comutação controlada porInterruptores Compostos
As chaves compostas combinam as vantagens dos contatores CA e dos dispositivos de comutação eletrônica de potência. Eles não apenas suprimem as correntes de partida e evitam arcos, mas também reduzem significativamente a perda de potência dos tiristores, eliminando a necessidade de dissipadores de calor e ventiladores de resfriamento volumosos. A chave para combinar esses dois componentes reside na coordenação precisa do tempo. A chave tiristorizada é responsável por controlar a energização e des{3}}energização do capacitor, enquanto o contator CA mantém a conexão após o capacitor ser energizado. Assim que o contator é acionado, a chave do tiristor é desengatada imediatamente, evitando perda de energia e geração de calor dos componentes do tiristor.

A operação de-cruzamento zero de chaves compostas é controlada pela detecção de optoacoplador de cruzamento-de tensão zero. Do ponto de vista microscópico, isso não é uma verdadeira comutação de cruzamento por zero, mas sim um disparo quando a tensão está abaixo de 16V–40V (equivalente a um ângulo elétrico de 2–5 graus), o que ainda resulta em alguma corrente de irrupção. Além disso, a combinação de tiristores e relés torna a estrutura relativamente complexa, e a sensibilidade dos tiristores a dv/dt os torna propensos a danos. Assim, nenhum dos dispositivos de comutação usados ​​atualmente em instalações de compensação de baixa-tensão é totalmente perfeito.

(IV) Comutação controlada por chaves síncronas (também conhecidas como chaves de seleção-de fase)
Chaves síncronas são um novo tipo de dispositivo de comutação especializado para capacitores de compensação de potência reativa desenvolvido nos últimos anos. Eles representam uma integração perfeita entre interruptores mecânicos tradicionais e tecnologia microeletrônica moderna. Incorporando a estrutura de controle simples dos contatores CA e as vantagens de comutação de tensão zero e desconexão de corrente zero dos interruptores compostos, eles limitam com sucesso a corrente de partida instantânea durante a comutação do capacitor para três vezes a corrente operacional nominal. Isso resolve efetivamente problemas como harmônicos de alta-tensão e grandes correntes de partida durante operações de comutação de capacitores.