Las bobinas de reactancia
limitadoras de intensidad, también denominadas “bobinas de choque”, son
reactancias que sirven para limitar las intensidades de cortocircuito. Se
utilizan cuando se desea reducir la potencia de cortocircuito de grandes redes,
instalaciones de generación y distribución a un valor admisible teniendo en
cuenta la resistencia al cortocircuito de los elementos instalados o la
potencia de ruptura de los interruptores. Estas bobinas, debido a su
autoinducción, dan lugar a una caída de tensión de valores poco elevados (del
orden del 5 a 10%), con el fin de evitar que se altere la regulación de la
tensión en la red.
Debido a que la reactancia de las
bobinas debe permanecer constante al producirse un cortocircuito, sólo son
apropiadas las reactancias de aire (bobinas sin entrehierro). Si se empleasen
núcleos de hierro, resultaría una disminución de la inductancia de la bobina,
debido a la saturación del hierro por las corrientes de cortocircuito, reduciéndose
así considerablemente su protección.
Conexiones de bobinas de reactancia
La conexión indicada en la figura
1 con las bobinas en las salidas es la más usual.
La conexión indicada en la figura
2 con la bobina en la alimentación, comúnmente denominada “reactancia de
grupo”, se elige generalmente por razones de espacio. Sin embargo, los gastos
de adquisición y mantenimiento son, para igual grado de protección, mayores que
con las bobinas en las salidas.
En centrales eléctricas con gran
potencia de cortocircuito se suelen instalar bobinas de reactancia
longitudinales según la figura 3. Con ello se tiene una conexión continua entre
las barras colectoras, si bien, en caso de cortocircuito y al abrirse el
interruptor, la potencia de cortocircuito estará limitada aproximadamente a los
valores de los distintos sistemas.
Instalación de bobinas de reactancia
Al instalar reactancias debe
cuidarse que las pérdidas de calor durante el servicio se disipen mediante una
ventilación adecuada. Aproximadamente puede calcularse un consumo de unos 4… 5 m3
/min. de aire fresco por cada kilovatio de pérdidas.
Además debe tomarse la precaución
de instalar las bobinas lejos de partes metálicas ya que estas pueden sufrir un
calentamiento excesivo por corrientes de Foucault.
Las distancias entre las bobinas
de reactancia y las estructuras de acero, así como las armaduras metálicas de
techos, paredes o suelos, no deben ser inferiores a 500 mm. Si el suelo
estuviese armado con hierros, las bobinas deberán colocarse sobre zócalos de
hormigón.
Figura 4: Instalación
de bobinas de reactancia
En caso de celdas de materiales
no magnéticos (aleaciones de aluminio) es suficiente la distancia mínima
correspondiente a los niveles de aislamiento según IEC 60071-1 y 60071-2 (Coordinación
de aislamiento). Cerca de campos magnéticos fuertes han de evitarse las
estructuras cerradas que sean buenas conductoras de la electricidad (trayectos
de corto circuito). En caso dado, habría que abrir estos trayectos y
puentearlos con material aislante, para evitar calentamientos por corrientes
circulares parásitas.
Fórmulas para el cálculo de bobinas de reactancia
In=
Intensidad nominal de paso.
SPb = Potencia propia de la bobina.
Un = Tensión nominal (kV).
Xb = Reactancia de la bobina (Xb ≈
Zb).
Sn = Potencia nominal de paso (MVA).
S''K1 = Potencia de cortocircuito sin bobina
(MVA).
S''K2 = Potencia de cortocircuito con bobina
(MVA).
Uk =Tensión de cortocircuito de la bobina
Ejemplo de cálculo:
S''K1
= Potencia de cortocircuito sin bobina: 500 MVA.
S''K2 = Se desea limitar dicha potencia a 300 MVA
Un = Tensión de servicio: 10 kV
Sn = Potencia nominal: 6 MVA
Incremento de la caída de
tensión que produce la bobina, con carga nominal (In), y factor de
potencia cos ϕ = 0,8 (sen ϕ = 0,6):
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