Els filtres de protecció són utilitzats en xarxes de distribució que tenen un alt nivell de distorsió harmònica, quan l’objectiu final és la compensació del factor de potència a la freqüència fonamental.

El seu propòsit és impedir les sobrecàrregues per corrents harmònics en el condensador, desviant-les cap a la xarxa. Els filtres de protecció es realitzen mitjançant la connexió de reactàncies en sèrie amb condensadors, de tal forma que la freqüència de sintonització de cada unitat, s’ajusta a un valor entre la freqüència fonamental i la freqüència del

menor harmònic present a la xarxa, el qual, usualment, és l’harmònic de 5º ordre.

D’aquesta forma, el filtre presenta una elevada impedància inductiva per a totes les freqüències harmòniques. La connexió d’una reactància en sèrie amb un condensador de potència, fa que la tensió de treball del condensador sigui major que la tensió de la xarxa. A causa d’això, els condensadors que són connectats a reactàncies de protecció, han de ser dissenyats per treballar a tensions majors que els condensadors estàndard. L’elecció del punt de sintonització del filtre, és un compromís entre la quantitat d’harmònics rebutjats pel filtre i l’increment de tensió produït en el condensador a la freqüència fonamental.

S’ha de tenir també en compte que la potència reactiva proporcionada pel filtre a la freqüència fonamental (50 o 60 Hz), és diferent a la qual proporciona el condensador sense la reactància.

Considerant l’indicat anteriorment, la reactància que normalment es tria és aquella que la seva impedància és el 7% de la impedància del condensador al que protegeix. Això ens donarà una freqüència de sintonització, per exemple a 50 Hz, de 189 Hz. Evidentment pot sintonitzar-se a altres freqüències si el cas ho requereix.

Exemple

Filtro de protecciónLa necessitat d’usar filtres de protecció pot veure’s en el següent cas (Fig. 4). Suposarem que el corrent del convertidor de la figura és 550 A, amb la següent distribució harmònica:

La bateria de condensadors QC de 150 kvar 400 V té un corrent nominal de 217 A. Els corrents que circularan a través del condensador poden ser calculades amb la fórmula (3):

Llavors, el corrent rms de la bateria de condensadors serà:

Aquest valor IC està molt per sobre dels 217 A indicats en la placa de característiques de la bateria de condensadors. En aquestes condicions la sobrecorrent excedeix els límits de seguretat fixats per la norma CEI i fa impossible la connexió dels condensadors de la bateria sense filtres de protecció.