Especificaciones del banco de condensadores

Esta sección presenta los elementos necesarios para la configuración eléctrica del banco de condensadores

42 2.2.7.1 Generalidades

Los elementos constructivos del banco de condensadores de acuerdo con la configuración propuesta deben cumplir las siguientes características: (2050, 1998), (International Standard, 2004), (Ministerio de minas y energía, 2013), (STANDARD, 2004), (coordination, 2011) (UPME, 2014)

2.2.7.1.1 Interruptores:

Los interruptores de protección de los pasos fijos, automáticos y los interruptores principales, de acuerdo con las especificaciones de la ingeniería básica del proyecto, deben estar diseñados para soportar una corriente de corto circuito (Icc) NEMA AB1 de mínimo 65kA.

2.2.7.1.2 Cableado:

Los calibres de los conductores deben tener aislamiento THHN (90°C). 2.2.7.1.3 Condensadores:

Se recomiendan condensadores referencia Varplus M4 de acuerdo a la capacidad necesaria, con tensión nominal de 480VAC. Anexo 11: Contactores

2.2.7.1.4 Contactores:

Los pasos automáticos deben ser realizados por medio de contactores con capacidades definidas para clase AC3.

2.2.7.1.5 Unidad de control:

Los bancos de condensadores que tienen unidades de compensación (o pasos) variables deben contar con una unidad reguladora de pasos automáticos (función ANSI 55) de acuerdo a los pasos automáticos requeridos.

2.2.7.1.6 Transformadores de corriente:

Si se van a usar en los alimentadores de 750kVA deben tener una relación de 1250/5A, la clase debe ser de CL: 0.5 y deben estar conectados a la acometida de alimentación del tablero al cual es requerido mejorar el factor de potencia. De ser usados otros transformadores de corriente se debe asegurar que estos no se saturarán con la carga prevista en las barras.

43

2.2.7.2 Selección del conductor para la alimentación del banco de condensadores.

De acuerdo al ítem a) Capacidad de corriente, Articulo 460-8 Conductores, Sección 460 Instalación de condensadores en circuitos eléctricos de la NTC 2050, para el dimensionamiento de los conductores que se conectan a los condensadores se debe multiplicar la corriente nominal del condensador por 1,35. (2050, 1998)

= √ ∗

Ecuación 2-14

Usando la Ecuación 2-14 se obtiene el valor nominal del condensador, en este caso la suma de 15 botellas

de [ ]

= [ ]

√ ∗ = . [ ]

Multiplicando por el factor de 1.35 se obtiene el valor de corriente para la selección del calibre.

= . [ ] ∗ , = , [ ]

Usando 3 cables por fase de calibre 750 kcmil con una capacidad de 535A por cable, tipo THHN de cobre (Cu) con una temperatura de 90°C en ambiente seco y húmedo. (2050, 1998). Anexo 2: Fabricante de cable.

Para una temperatura de 40°C tiene un factor de corrección del 0,96 de acuerdo a la Tabla 310-16 de la NTC 2050. Anexo 2. (2050, 1998)

El número máximo de conductores por ducto de 6 pulgadas es de 12 de acuerdo a la Tabla C12A de la NTC 2050. (2050, 1998)

Caída de tensión: Resistencia PVC: 0,0623

44 ∆% =( ) ∗ ( ) ∗ ( ) ∗ √3 ∗ ( ) ∗ Ecuación 2-15 = , . Impedancia con un FP de 0.9 = [ ] = , [ ] = [ ]

Usando la Ecuación 2-15, se obtiene:

∆% = ( , ) ∗ ( , ) ∗ ( ) ∗ √ ∗ ( )

∗ = , %

La caída de tensión es menor al 3% establecido en el Artículo 210-19. Conductores: capacidad de corriente y sección transversal mínima de la NTC 2050. (2050, 1998)

2.2.7.3 Selección de interruptor totalizador del banco de condensadores.

De acuerdo al ítem c) Medio de desconexión, Articulo 460-8 Conductores, Sección 460 Instalación de condensadores en circuitos eléctricos de la NTC 2050, para el dimensionamiento del medio de desconexión que se conectan a los condensadores se debe multiplicar la corriente nominal del condensador por 1,35. (2050, 1998)

La selección de la corriente de cortocircuito de los Interruptores se hará de acuerdo a la corriente Icu (NEMA AB1), esta debe ser igual a la Icc e Icw del tablero, que solicita el cliente; para seleccionar una correcta Icu tenga en cuenta la tensión de servicio a la que estará sometido el equipo. (STANDARD, 2004)

Para la correcta selección del interruptor totalizador del banco de condensadores se necesita la siguiente información:

Corriente nominal: La corriente nominal del banco de compensación reactiva es de , [ ] . Corriente de corto circuito: El sistema tiene una corriente de corto de [ ].

45

Tensión de servicio: El sistema tiene una tensión nominal de [ ]. Temperatura del diseño: 40°C

Grado de protección: IP54

Número de hilos del sistema: 3 Fases + Tierra. 2.2.7.3.1 Consideraciones: (STANDARD, 2004)

a. Verifique que la corriente Icu a 480VAC, sea igual o mayor a la corriente Icw del tablero.

b. Si la corriente del interruptor es mayor a 1000A, se debe solicitar unidad de Disparo Micrologic con Protección a Tierra. De acuerdo al RETIE. Según parágrafo 17.7.2.1 literal b. (RETIE, 2005)

c. Los interruptores se derratean en corriente de acuerdo al grado de protección IP y la temperatura de diseño.

Para el caso tratado se requiere instalar un interruptor con capacidad de corriente de 1428,9A, con grado de Protección IP54 y con una temperatura de diseño de 40°C. Como se puede observar en la Tabla 1, se seleccionara un interruptor NW20. Este equipo garantizaría transportar 1750A.

De acuerdo a las condiciones expuestas, para un “IP54 y 40°C”, el interruptor correctamente seleccionado es NW20.

Tabla 2-5. Derrateo de corriente de acuerdo a la temperatura de Diseño y Grado de Protección IP, de la celda donde va a ser instalado el Interruptor. (STANDARD, 2004)

d. Verificar la selección de la capacidad de corriente de corto circuito de los Interruptores.

Para la selección se requiere un interruptor para transportar 1428,94A, instalado en una celda con un grado de protección IP54, una temperatura de diseño de 40°C y corriente de corto circuito Icw = 65KA

46

Tabla 2-6. Características eléctricas de los interruptores Masterpact NW. (Electric, Schneider Electric, 2010)

2.2.7.4 Selección del conductor para condensador.

De acuerdo al ítem a) Capacidad de corriente, Articulo 460-8 Conductores, Sección 460 Instalación de condensadores en circuitos eléctricos de la NTC 2050, para el dimensionamiento de los conductores que se conectan a los condensadores se debe multiplicar la corriente nominal del condensador por 1,35. (2050, 1998)

Usando la Ecuación 2-14 obtenemos el valor nominal del condensador

= [ ]

√ ∗ = , [ ]

Multiplicando por el factor de 1.35 se obtiene el valor de corriente para la selección del calibre.

= , [ ] ∗ , = , [ ]

Usando 1 cable por fase de calibre 2AWG con una capacidad de 535A por cable, tipo THHN de cobre (Cu) con una temperatura de 90°C en ambiente seco y húmedo. Anexo de fabricante. (2050, 1998)

Para una temperatura de 40°C tiene un factor de corrección del 0,96 de acuerdo a la Tabla 310-16 de la NTC 2050. (2050, 1998)

El número máximo de conductores por ducto de 6 pulgadas es de 12 de acuerdo a la Tabla C12A de la NTC 2050. (2050, 1998)

47 Caída de tensión: Resistencia PVC: 0,0623 Z efectiva con un FP = 0,9 (k): 0,119 ∆% =( ) ∗ ( ) ∗ ( ) ∗ √ ∗ ( ) ∗ Ecuación 2-16 = , = [ ] = , [ ] = [ ]

Usando la Ecuación 2-16 obtenemos:

∆% = ( , ) ∗ ( , ) ∗ ( ) ∗ √ ∗ ( )

∗ = , %

La caída de tensión es menor al 3% establecido en el Artículo 210-19. Conductores: capacidad de corriente y sección transversal mínima de la NTC 2050. (2050, 1998)

2.2.7.5 Selección de interruptor para los pasos del banco.

De acuerdo al ítem c) Medio de desconexión, Articulo 460-8 Conductores, Sección 460 Instalación de condensadores en circuitos eléctricos de la NTC 2050, para el dimensionamiento del medio de desconexión que se conectan a los condensadores se debe multiplicar la corriente nominal del condensador por 1,35. (2050, 1998)

Para la correcta selección del interruptor para los condensadores se necesita la siguiente información: (Capella, 2000)

Corriente nominal: La corriente nominal de un condensador de [ ] con un valor de . 1 [ ] multiplicado por 1,35, se tiene una corriente de , [ ]

48 Tensión nominal: 690[VAC].

Tensión de servicio: 480[VAC].

Temperatura del diseño: 40°C, definida por las condiciones del ambiente. Grado de protección: IP54, definido por el ambiente expuesto.

Número de hilos del sistema: 3 Fases + Tierra. 2.2.7.5.1 Consideraciones

a. Verifique que la corriente Icu a 480VAC, sea igual o mayor a la corriente Icw del tablero.

b. Los interruptores se derratean en corriente de acuerdo al grado de protección IP y la temperatura de diseño.

Para el caso tratado se requiere instalar un interruptor con capacidad de corriente de 97,4279A, con grado de Protección IP54 y con una temperatura de diseño de 40°C, se seleccionara un interruptor NSX100. Este equipo garantizaría transportar 100A.

De acuerdo a las condiciones expuestas, para un “IP54 y 40°C”, el interruptor correctamente seleccionado es NSX100H.

49 2.2.7.6 Selección del contactor

Cada escalón o paso está controlado por un contactor trifásico y este debe estar dimensionado en para ofrecer una gran fiabilidad.

Es necesario reducir la corriente de cresta de conexión, como la duración y la resistencia de los contactos que cambia con respecto al fabricante del contactor. Anexo 11: Contactor.

Para este tipo de aplicaciones los contactores responden a la norma IEC 60947-4-1 e IEC 60947-5-1.

50 2.2.7.6.1 Condiciones de utilización:

Cada carga tiene sus propias características, y en la elección del aparato de conmutación (contactor) deberán ser consideradas. Es importante no confundir la corriente de empleo con la corriente térmica Ith.

Ie: Es la corriente que un contactor puede operar y está definida para la tensión nominal, la categoría de empleo (AC1, AC3, ...) y la temperatura ambiente.

Ith: Es la corriente que el contactor puede soportar en condición cerrado por un mínimo de 8 horas, sin que su temperatura exceda los límites dados por las normas.

No es necesario utilizar inductancias de choque ni en baterías de un solo paso ni de pasos múltiples. Temperatura media sobre 24 h: 45 °C

Las potencias indicadas en la tabla 2.13 se entienden para la siguiente condición: Corriente de cresta presumible de 200 la In.

Tensiones de control: 24/42/48/110/220/230/240/380/400/415/440/500/600 VAC Frecuencia: 50Hz, 60Hz y 50-60Hz

La Tabla 2-8. Categorías según la IEC 60947-4-1., muestra las potencias permisibles conforme al voltaje operacional y temperatura de cierre del contactor. También especifica los valores de picos de corriente máximos Î aceptados por el contactor. Los condensadores deben ser descargados (máximo voltaje residual en terminales ≤ 50 V) antes de comenzar a ser re energizados cuando los contactores estén operando. De acuerdo a que el capacitor es de 60kVAR con una tensión de operación de 480VAC podemos seleccionar la corriente pico de acuerdo a la Tabla 2-8

51

Tabla 2-9. Tabla de selección acorde a la IEC. (Electric, Schneider Electric, 2010)

Si en una aplicación, la corriente pico es mayor que la máxima corriente pico especificada en la Tabla 2-8, elija una categoría más alta.

Ahora se comprueba con la información del fabricante de contactores, que el contactor a emplear puede soportar dicha corriente.

52

Se selecciona un contactor de referencia LC1-DWK12**, para una tensión de mando de 480VAC y de control de 120VAC.

Selección de relé especializado para corrección de potencia reactiva

El controlador de factor de potencia se encargará de controlar el funcionamiento de los contactores. El controlador supervisa continuamente el factor de potencia de la carga y se encarga de detectar las necesidades de potencia reactiva del sistema, y automáticamente en el menor tiempo posible y con el menor número de operaciones ajusta la cantidad de etapas del capacitor conectadas a la línea para regular el factor de potencia.

Se recomienda usar un controlador fiable y que cumpla con los requisitos principales de operación, en este caso seleccionamos el controlador de factor de potencia Varlogic NR12 - Contactos de salida de 12 pasos. (Electric, Schneider Electric, 2010). Anexo 7: Regulador de energía reactiva/ NR12

2.2.7.7 Selección de relé especializado para corrección de potencia reactiva

El controlador de factor de potencia se encargar de controlar el funcionamiento de los contactores. El controlador supervisa continuamente el factor de potencia de la carga y se encarga de detectar las necesidades de potencia reactiva del sistema, y automáticamente en el menor tiempo posible y con el menor número de operaciones ajusta la cantidad de etapas del capacitor conectadas a la línea para regular el factor de potencia.

Se recomienda usar un controlador fiable y que cumpla con los requisitos principales de operación, en este caso seleccionamos el controlador de factor de potencia Varlogic NR12 - Contactos de salida de 12 pasos. (Electric, Schneider Electric, 2010). Anexo 7: Regulador de energía reactiva/ NR12

2.2.7.8 Planos eléctricos del banco de condensadores Ver Anexo 5: Planos eléctricos del banco de condensadores

53