Filtros de protección

///Filtros de protección

Los filtros de protección son usados en redes de distribución que tienen un alto nivel de distorsión armónica, cuando el objetivo final es la compensación del factor de potencia a la  frecuencia fundamental.

Su propósito es impedir las sobrecargas por corrientes armónicas en el condensador, desviándolas hacia la red. Los filtros  de protección se realizan mediante la conexión de reactancias en serie con condensadores, de tal forma que la frecuencia de sintonización de cada unidad, se ajusta a un valor entre la frecuencia fundamental y la frecuencia del

menor armónico presente en la red, el cual, usualmente, es el armónico de 5º orden.

De esta forma, el filtro presenta una elevada impedancia inductiva para todas las frecuencias armónicas. La conexión de una reactancia en serie con un condensador de potencia, hace que la tensión de trabajo del condensador sea mayor que la tensión de la red. A causa de ello, los condensadores que son conectados a reactancias de protección, han de ser diseñados para trabajar a tensiones mayores que los condensadores estándar. La elección del punto de sintonización del filtro, es un compromiso entre la cantidad de armónicos rechazados por el filtro y el incremento de tensión producido en el condensador a la frecuencia fundamental.

Se ha de tener también en cuenta que la potencia reactiva proporcionada por el filtro a la frecuencia fundamental (50 o 60 Hz), es diferente a la que proporciona el condensador sin la reactancia.

Considerando lo indicado anteriormente, la reactancia que normalmente se elige es aquella que su impedancia es el 7% de la impedancia del condensador al que protege. Esto nos dará una frecuencia de sintonización, por ejemplo a 50 Hz, de 189 Hz. Evidentemente puede sintonizarse a otras frecuencias si el caso lo requiere.

Ejemplo

Filtro de protecciónLa necesidad de usar filtros de protección puede verse en el siguiente caso (Fig. 4). Supondremos que la corriente del convertidor de la figura es 550 A, con la siguiente distribución armónica:

La batería de condensadores QC de 150 kvar 400 V tiene una corriente nominal de 217 A. Las corrientes que circularán a través del condensador pueden ser calculadas con la fórmula (3):

Entonces, la corriente rms de la batería de condensadores será:

Este valor IC está muy por encima de los 217 A indicados en la placa de características de la batería de condensadores. En estas condiciones la sobrecorriente excede los límites de seguridad fijados por la norma CEI y hace imposible la conexión de los condensadores de la batería sin filtros de protección.