+ PERTURBACIONES DE CALIDAD DE POTENCIA Ing. Humberto López.

+

PERTURBACIONES DE CALIDAD DE POTENCIA

Ing. Humberto López

+Introducción

El advenimiento de la electrónica de potencia, las múltiples interconexiones, los nuevos requisitos en cuanto a optimización de energía, han hecho que los sistemas de potencia sean más seguros, más estables pero, más sensibles a las perturbaciones de calidad de potencia.

+

Dictionary

“Cualquier ocurrencia manifestada en desviaciones de voltaje, corriente o frecuencia que ocasione fallas o salidas de operación de los equipos eléctricos.” Dugan, 1996

Perturbación de CP

Una definición:

+Compatibilidad electromagnéticaDefinición:

La CEM es la capacidad de un equipo, equipamiento o sistema para funcionar satisfactoriamente en un ambiente electromagnético libre de introducir disturbios electromagnéticos a otros equipos en ese ambiente.

La serie de normas IEC-61000 tratan el tema de la compatibilidad electromagnética. Dentro de dicha serie aparece en la sección 4: Técnicas de medición y Análisis , la IEC-61000-4-30 que trata específicamente el tema de monitoreo de Calidad de Potencia y la IEC-61000-4-15 trata la medición del flicker.

+Clasificación de fenómenos que afectan a la calidad del suministroMúltiples criterios:

*duración de la perturbación (transitoria, corta duración, larga duración)

* forma de la perturbación (armónicos, flicker, desbalances, etc.)

* fuente del problema (convertidores, maniobras, etc)

* espectro de frecuencias (audio y radio frecuencia)

* perturbaciones conducidas y radiadas.* forma de la perturbación: síncronos y asíncronos

Categoría + atributos = descripción de la perturbación

+Clasificación de las perturbaciones

IEEE 1159, Monitoring Electric Power Quality

Descripción de los diferentes fenómenos Técnicas e instrumentos de medición Interpretación de resultados

IEC 61000-3-4, es el par europeo.

+Clasificación IEEE 1159

Clasificaciones de los fenómenos de acuerdo con los criterios: Según la duración, forma de la perturbación y espectro de frecuencia.

+Clasificación IEEE 1159

+Perturbaciones

Tipos de perturbaciones electromagnéticas según IEEE 1159 -1995 Recommended Practice for Monitoring Electric Power Quality:

1. Transitorios Electromagnéticos (TEM)2. Variaciones de Corta duración (VCD)3. Variaciones de Larga Duración (VLD)4. Desbalance (D)5. Distorsión de la Forma de onda (DF)6. Fluctuaciones (F)7. Variaciones de la Frecuencia Industrial (VFI)

+Perturbaciones

p.u.

log t

1. TEM 2. VCD 3. VLD 4. D 5. DF 6. F 7.VFI. VFI

+Perturbaciones

Diseño /Ingeniería Tierra Descargadores Interrupciones Armónicos Mantenimiento Supresión de Transitorios

Sobre tensión

Picos

Ruido

20%

+Consideración sobre soluciones

Las soluciones pueden estar del lado del distribuidor o del lado del usuario.

Las soluciones del lado del distribuidor son usualmente más costosas y difíciles de implementar.

Las soluciones del lado del usuario son prácticas porque atacan la fuente del problema y se evita que las perturbaciones viajen por el sistema de distribución ocasionándole problemas a los otros usuarios conectados.

La presentación se enfocará en las soluciones del lado del usuario.

+ Pirámide de soluciones

+Onda ideal de tensión

-2

-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

2

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

11

12

13

14

15

16

TIEMPO (ms)

MA

GN

ITU

D (

P.U

.)

1 ciclo = 16 ms

+1. Transitorios Fenómenos indeseados de corta duración.

Son cambios repentinos en la señal instantánea de tensión, corriente o ambas y pueden ser de tipo impulso u oscilatorio.

Pueden clasificarse en Impulsivos u Oscilatorios

Causas: Tormentas atmosféricas Operación de los sistemas de protección Operaciones de conmutación de corte y reconexión de cargas

en ciertos intervalos de tiempo,. Suicheo de condensadores que se hacen en la red de energía

(oscilatorios)

+

-200

-100

0

100

200

Unipolar

Positive

Negative

NotchingOscillatory

Multiple Zero Crossings

Bipolar

1. Transitorios

+1. TransitoriosEfectos:

Su efecto es que pueden quemar componentes electrónicos conectados en ese momento a la red .

Destrucción de los componentes eléctricos y electrónicos Destrucción de las pistas de los circuitos impresos. Destrucción de los equipos de telecomunicaciones. Perjuicios directos por el tiempo de reemplazo.

Cadena de destrucción sobre programas informáticos, memoria de proceso. Envejecimiento prematuro de los componentes eléctricos y electrónicos. Pérdida de datos de información. Bloqueo de programas informáticos.

+1. Transitorios

Los transitorios oscilatorios pueden ser de alta (>500 kHz), media (5-500 kHz) y baja frecuencia (< 5 kHz).

Oscilatorios

Se presentan como respuesta del sistema a conmutación de capacitores o a transitorios tipo impulso.

+1. Transitorios

Soluciones Sobre el lado del usuario:

Instalación de pararrayos de alta corriente de descarga para limitar el voltaje transitorio sobre el barraje del usuario.

Puede insertarse una inductancia en serie con el banco de condensadores, lo cual hace decrecer el transitorio de voltaje sobre el barraje del usuario a niveles aceptables.

Instalación de DPS (TVSS) en varios puntos de la instalación categorías A, B Y C, con la tecnología adecuada y el nivel de disipación energético requerido.

2. Variaciones de corta duraciónHuecos y micro-interrupciones

Disminución de la Tensión a valores entre el 10 y el 90%, Con duración de 10 ms a 1 m.

Pueden ser Instantáneas, Momentáneas y Temporales CLASIFICACIÓN DE LOS SAGS

SEGÚN LA DURACIÓN IEEE 1159

Según el Perfil de Tensión

Tipo Duración Tipo Característica General

Instantáneo 0.5-30 ciclos Rectangular Debidos a fallas Momentáneo 30 ciclos a 3 seg. Temporal 3 seg. –1 min.

NO RECTANGULAR

Arranque de motores

Origen: Cortocircuitos CONEXIÓN DE CARGAS GRANDES ( cargas que requieren altas corrientes de

arranque) Conexiones intermitentes en el cableado eléctrico de potencia Maniobras Conexiones de todo o parte de un sistema después de una falla. ETC.

Nombrados como: Caídas de tensión (huecos) –en USA se llaman Sags , en la literatura IEC son denominados Dips

2. Variaciones de corta duraciónLas variaciones de corta duración pueden ser:

Las depresiones (Sag o Dip), también conocidas como valles o huecos consisten en una reducción entre 0,1 y 0,9 p.u. en el valor R.M.S. de la tensión o corriente con una duración de ½ ciclo a un minuto.

Subidas de tensión (jorobas) Interrupciones:

Causan la pérdida momentánea completa del voltaje (típicamente entre 2 y 5 s)

+2. Variaciones de corta duraciónEn la figura se observa un SAG causado por un fallo monofásico de una línea sobre otra línea de otro alimentador en la misma subestación

jmunoz

colocar un grafico donde muestre

2. Variaciones de corta duraciónHuecos (sags -usa /dips- iec).

Efectos:

Los efectos pueden ser diferentes de acuerdo a la susceptibilidad del equipo:

EJ: Controladores lógicos programables se afectan con tensiones menores al 50-90% de la tensión nominal , durante tiempos superiores a 8-20 segundos

Tolerancia típica Tiempo - Nivel de tensión en diferentes equipos.

EQUIPOS Vmin (%) Tmax (ms) Arrancadores de Motores 50 40

Controladores lógicos programables PLC 50-90 8-20 Inversores para Variadores de velocidad 82 1.5

Rectificadores para Variadores de velocidad 50-80 2-3 Controladores de procesos 70 <8

Controladores de cc 88 <8 Contactores 50-60 20-30

Interruptores electromagnéticos 50 10 Relés y arrancadores electromagnéticos 50-60 15-40

Carga sensible alimentada con transformador ferrorresonante 50 500 Equipo médico 60 130

+2. Variaciones de corta duración

Huecos (Sags -USA /Dips- IEC).

Soluciones: Las medidas mitigadoras se pueden emprender o realizar en cualquiera de los

involucrados, Usuario, empresa distribuidora o fabricante de equipos.

Agente distribuidor: Programas de mantenimiento para reducir las fallas monofásicas por vegetación. Usar ahuyenta aves. Aislar conductores desnudos. Usar más descargadores en los alimentadores. Usar cable de guarda. Mejorar la puesta a tierra. Mantenimiento en los aisladores (lavado). Instalación de reconectadores a lo largo de la línea (agregado de reconectadores). Eliminación de la reconexión rápida de reconectadores e interruptores. Reducción del tiempo de recierre ( o reconexión instantánea), esto es reducir la

duración del hueco en lo posible. Agregado de Esquemas mallados. Modificación del diseño del alimentador. Busca disminuir la corriente de falla y por

ende que el hueco sea menor en magnitud. La velocidad de actuación de las protecciones debe ser la mayor posible, en pro de

reducir la duración del hueco. La empresa de distribución también puede usar hasta 38 KV en los sistemas de

distribución tecnología Custom Power.

+Variaciones de corta duración

HUECOS (Sags -USA /Dips- IEC).

Soluciones:

Usuario:

El usuario deberá usar dispositivos de mitigación basados en electrónica de potencia como:

• UPS.• Transformador ferroresonante.• Moto generadores.• Suiches de conmutación estáticos rápidos (cierre antes de apertura, para

transferência)• Sistem Storage Device (Dispositivos de almacenamiento de energia). • Dentro de la Tecnologia Custom Power: Compensador estático serie (SSC), • Regulador estático de voltaje (SVR)• Suiche estático de transferencia (STS),

+2. Variaciones de corta duraciónInterrupciones

La tensión se hace inferior a 0,1 p.u. , T < 1 minuto

Causas: Cortocircuitos Fallos de equipos Control erróneo Reconexión automática: interrupción menor de 0,5 s Algunas interrupciones vienen precedidas de un voltaje SAG, cuando las

interrupciones son debidas a fallas en las fuentes del sistema (generadores). El SAG ocurre entre el tiempo que se produce la falla y el tiempo en que opera la protección.

- En caso de despeje de falta algunas interrupciones van precedidas de un hueco (caso de faltas con arco a tierra).

Efectos: Energía No suministrada, Para de Procesos. Lucro cesante.

Soluciones: Usar Fuentes alternas de Energía. UPS, Plantas de Emergencia Standby

+2. Variaciones de corta duración SWELL (JOROBAS)

En la figura un SWELL causado por una falla monofásica a tierra

+2. Variaciones de corta duración Swell (jorobas)

Incremento de V entre 1,1 Y 1,8 p.u y una duración entre 10ms Y 1 min.

Causas: Cortocircuitos en otras fases (CC fase-tierra), se aumenta la tensión en

las otras fases no falladas Desconexión de cargas grandes Conexión de grandes bancos de condensadores. Magnificación de voltajes por efectos de condensadores (resonancias)

El Swell se caracteriza por su magnitud RMS de voltaje y su duración. La severidad del Swell depende de la localización de la falla, impedancia del sistema y de la puesta a tierra, Así pues una falla monofásica, incrementa el voltaje en las demás fases cerca de ella, pero es poco probable que se de en la misma magnitud cerca de la subestación y en la subestación misma, además de la conexión delta-Y del trafo de la subestación que provee el camino de baja impedancia para las corrientes de secuencia a tierra más la puesta a tierra misma de la subestación.

+2. Variaciones de corta duraciónSwell (jorobas)

Efectos: En general causan mala operación de equipos sensibles como: Relés (conmutaciones indeseadas). Equipos de control relevos, Equipos de fotomecánica, Instrumentos de análisis químico.

Mitigación:

Las técnicas de mitigación del lado del usuario son aquellas basadas en el uso de equipos de mitigación como las UPS, transformadores de voltaje, SVC, SVR, entre otros.

Del lado de la empresa distribuidora se pueden usar SVR, y el manejo de Taps de transformadores.

El uso de dispositivos custom power del lado del usuario y de la empresa de distribución hasta 38 KV, también es posible.

+3. Variaciones de larga duración

Las variaciones de Tensión de larga duración abarcan las desviaciones del voltaje a la frecuencia del sistema(60HZ) para periodos de tiempo mayores a 1 minuto (ANSI C84.1 especifica las variaciones de voltaje tolerables en estado estable para un sistema eléctrico). NO SE CONSIDERAN CAUSADAS POR FALLAS DEL SISTEMA ELECTRICO.

Interrupción sostenida: Mayor a 1 min, voltaje 0.00 P.U.

- Se asocia a confiabilidad/ continuidad del servicio.

+3. Variaciones de larga duraciónCausas de las variaciones de tensión de larga duración:

Es normal que durante la operación del sistema de potencia se presenten desviaciones del voltaje RMS nominal, esto es sobrevoltajes o subvoltajes debidas fundamentalmente a:

Caídas de tensión en transformadores y alimentadores.Cambiadores de Taps.Efecto Ferranti.Compensación reactiva, Cambios de generación y carga.Operación de pararrayos. Operación de elementos de interrupción, etc.Operaciones de suicheo sobre el sistema

Las variaciones de larga duración pueden ser sobrevoltajes o subvoltajes o una interrupción sostenida. Los sobrevoltajes y subvoltajes de larga duración por lo general no son el resultado de fallas L-G o L-L L-G. En general se deben a variaciones de carga en el sistema y operaciones de suicheo del sistema.


Sobretensiones/sobrevoltajes: Superior al 110%.

Causas: pueden deberse a incorrecta posición de taps, o porque el sistema es débil en

algún momento para regulación del voltaje. Desconexión de grandes cargas Conexión de condensadores Suicheo de equipo eléctrico

Efectos:

Fallas inmediatas de equipos durante las condiciones de sobrevoltaje.

Los transformadores, cables, barrajes, interruptores, CTS, PTS y máquinas rotativas no fallan inmediatamente, pero hay pérdida de vida útil.

Una condición de sobrevoltaje puede traducirse en operaciones indeseadas de operación de relés.

Incremento del grado de luminosidad (luxes/candelas) producidas por las lámparas durante una condición de sobrevoltaje, pero disminuyendo la vida útil de las lámparas.


Subtensión/Subvoltaje: Puede estar originado artificialmente para reducir carga. Tensión entre 0.8 -0.9 P.U, tiempo > 1 min

Causas: El resultado de eventos contrarios a la sobretensión- Desconexión de banco de condensadores- Desconexión de grandes cargas.- Sobrecargar los circuitos de distribución

Efectos:

En general puede traer efectos adversos para el funcionamiento de los equipos.

Salida de operación de los controladores de motores, PCs, PLCs

Calentamiento y pérdidas en los devanados de los motores debido al aumento de las corrientes.

Cambios de velocidad en maquinas de inducción.

Mal funcionamiento de bancos de condensadores pues la salida de potencia reactiva es función de la tensión aplicada.

Disminución de los niveles de iluminación en lámparas.


MITIGACION DE VARIACIONES DE TENSION DE LARGA DURACIÓN:

Regulación de la tensión y el uso de equipos adecuados para ello.

En general la solución se enfoca en ambos casos a compensar la impedancia, Z o compensación de la caída de voltaje causada por la impedancia.

Lado Empresa Distribuidora:

Adicionar reguladores de voltaje, los cuales estimulan o inyectan el voltaje aparente V en la red.

Aumentar la capacidad de las líneas para reducir la impedancia, Z.

Modificar las impedancias del transformador, en aras de reducir la impedancia.

Adicionar Static Var Compensation, los cuales tienen el mismo propósito que los condensadores para cambios rápidos de carga.

Gestión Volt/Var usando controles autoadaptivos de reguladores y bancos de capacitores en las líneas de distribución.


Lado Usuario:

Del lado del usuario los capacitores pueden ser usados con las siguientes ventajas:

Reducen la cuenta del servicio de energía ( factor de potencia, energía reactiva) Reducción de pérdidas I2R y calentamiento en las líneas y transformadores Estabilización del voltaje. Control de sobrevoltajes Incremento de la transferencia de potencia. Mejora de la estabilidad transitoria. Amortiguamiento de las oscilaciones de potencia y voltaje. Optimización en la utilización de plantas industriales Reducción de los costos de producción en la industria Balance de cargas por fase

Sin embargo estos también pueden ser fuente de problemas como: Resonancia con el sistema a una frecuencia armónica. Transitorios durante las operaciones de maniobra. Magnificación de sobretensiones al operar otros bancos de condensadores.

+4. Desbalance de tensión

Ej. Si las tensiones de línea son 448, 440 y 439, el desbalance será:

Promedio: 442.3 Máxima desviación: 448 – 442.3 = 5.7 Desbalance = 5.7 / 442.3 x 100 = 1.3% Desbalances hasta del 2% se consideran normales y son

producidos generalmente por cargas monofásicas. Por encima del 5% pueden ser resultado de fallas en

bancos de capacitores o pérdida de una fase. Los valores de desbalance de tensión se encuentran dentro

de los valores aceptables a nivel internacional (IEC 61000-2, EN-50160, IEEE 1159).

+4. Desbalance de tensiónCAUSAS:

Cargas desequilibradas Cargas monofásicas en circuitos trifásicos Rectificadores de media onda (componente contínua) Fusible quemado en una fase Quema de fusible o fusibles en las fases de condensadores

CONSECUENCIAS:

Grandes corrientes en motores y transformadores. Mayores corrientes sobre barrajes, cables, etc Incremento de pérdidas en la red. Actuación de fusibles en baterías de condensadores Etc.

+4. Desbalance de tensión

MITIGACION:

La principal actuación para corregir el problema parte de balancear las fases de toda la instalación. Procurando desbalances menores al 2%.

También es posible el que se mantenga vigilancia, o teleseñalización de las pérdidas de fusibles en las fases de los bancos de baterías y en los interruptores, se revise o monitoree la operación adecuada de los polos de los interruptores

+5. Distorsión de la forma de onda Es definido como la desviación en estado estable de la

onda senoidal a la frecuencia del sistema, caracterizada principalmente por el contenido espectral de la desviación.

Hay cinco tipos primarios de distorsión de onda:

- DC offset - Armónicos - Interarmónicos - Notching - Noise

+5. Distorsión de la forma de onda Es la presencia de corriente o voltaje D.C en un sistema

eléctrico A.C.

CAUSAS: Fenómenos geomagnéticos. Uso de rectificadores de media onda

CONSECUENCIAS: Puede causar efectos de saturación parcial en el núcleo de

transformadores cuando estén en operación normal. Causan calentamiento adicional y pérdidas en el

transformador, disminuyendo la vida útil del transformador. La corriente directa en un circuito AC, puede causar

erosión electrolítica de electrodos de tierra y otros conectores.

D.C OFFSET:

+5. Distorsión de la forma de onda

DEFINICIÓN:Distorsión de la onda sinusoidal debida a componentes de frecuencia múltiplos de la fundamental

CAUSAS:•Suministros eléctricos conmutados•Cargas no lineales

60 Hz

180 Hz

300 Hz

Armónicos

+

Sistema con cargas lineales

V

Balance de corrientes canceladas en el neutro

n-g

-1

-0.5

0

0.5

1

-1

-0.5

0

0.5

1

-1

-0.5

0

0.5

1

-1

-0.5

0

0.5

1

Corriente de Fase B

Conductor de Neutro

Transformador

Corriente de Fase C

Corriente de Fase A

5. Distorsión de la forma de onda

+

Sistema con cargas NO LinealesV

Desbalance de corrientes en el neutro + tensiones

Neutro tierra +distorsiónen la señal

n-g

Corriente de Fase B

Conductor de Neutro

Transformador

Corriente de Fase C

Corriente de Fase A

-2

-1

0

1

2

-2

-1

0

1

2

-2

-1

0

1

2

-2

-1

0

1

2


+5. Distorsión de la forma de ondaIEEE 519 de 1992

• Establece límites aplicables al usuario y límites para las empresas de energía

• Los índices se miden en la frontera entre el usuario y la empresa suministradora de energía PCC (Point of common coupling)

• Distorsión armónica individual de corriente

• Distorsión armónica individual de tensión

Armónicos

%100InIi

Di

%100VnVi

Dv


Índices de distorsión

Distorsión armónica total de corriente

Distorsión armónica total de tensión

12n

2nI I

1ITHD

12n

2nV V

1VTHD


Índices de distorsión

Distorsión armónica total de corriente demandada

Se usa (IEEE519) TDD total demanda distortion, es semejante a THD, pero la distorsión es expresada como un por ciento de una parte de la tasa de corriente de la misma carga en lugar de un % de la magnitud de la corriente fundamental (en relación con la corriente real demandada de la carga)

Normalmente los equipos miden THDv o THDi y no TDD

Dnn IITDD

1

2

2


Límites de distorsión armónica total de tensión para usuarios y suministradores en el PCC

Tensión en la frontera Distorsión individual detensión %

Distorsión armónica deTensión THD (%)

69 kV o menos 3,0 5,0

69 a 161 kV 1,5 2,5

Más de 161 kV 1,0 1,5


Límites de distorsión armónica total de corrientes para usuarios y suministradores en el PCC (120 V a 69 kV)

Isc/IL ArmónicosIndividuales (%)

TDD

<11 11h<17 17h<23 23h<35 35h

<20 4,0 2,0 1,5 0,6 0,3 5,0

20<50 7,0 3,5 2,5 1,0 0,5 8,0

50<100 10,0 4,5 4,0 1,5 0,7 12,0

100<1000 12,0 5,5 5,0 2,0 1,0 15,0

>1000 15,0 7,0 6,0 2,5 1,4 20,0

+5. Distorsión de la forma de ondaArmónicos de tensión

De la IEE 519 se puede concluir que:

THDu < 5%: Situación normal.

5% < THDu < 8%: Contaminación significativa, por lo que podrá existir algún funcionamiento defectuoso.

THDu > 8%: Contaminación importante por lo que es probable que el funcionamiento sea defectuoso: se hace necesario análisis de uso de un dispositivo de atenuación.

+5. Distorsión de la forma de ondaEfectos a corto plazo

Disparo intempestivo de las protecciones.

Perturbaciones inducidas de los sistemas de corriente baja (telemando, telecomunicaciones).

Vibraciones y ruidos anormales.

Deterioro por sobrecarga térmica de condensadores.

Funcionamiento defectuoso de las cargas no lineales.

Errores en la medida

+5. Distorsión de la forma de onda Ruido audible en transformadores debido a cambio de las

dimensiones de un material ferromagnético por la acción de un campo magnético.

Armónicos en tensión y corriente

Sobrecalentamiento de los conductores de neutro en circuitos conectados en wye. Esto ocurre porque 3er armónico y otros multiplos de 3 no se cancelan en el neutro como si lo hacen las otras corrientes armónicas.

Estas altas corrientes a 180 Hz llevan a sobrecalentamiento del hilo del neutro.

Las soluciones contemplan sobredimesionamiento de conductores de neutro o filtro de corrientes armónicas.

+5. Distorsión de la forma de ondaSoluciones para la atenuación de armónicos

Básicas Instalación de las cargas no lineales aguas arriba en el sistema Agrupación de las cargas no lineales Creación de fuentes separadas Transformadores con conexiones especiales Instalación de inductancias

Filtros Pasivos Desintonizados Pasivos Sintonizados Activos Híbridos

SOLUCIONES: Estabilizador UPS en línea Reactor de línea Filtros activos, pasivos,

sintonizados Transformadores ferrorresonantes

+

INTERARMÓNICOS: Múltiplos NO enteros de la frecuencia fundamental,

Pueden encontrarse en redes de cualquier nivel de voltaje.

CAUSAS: • Convertidores estáticos • Motores de inducción.• Equipos de arco.• Sistemas electrónicos usando PWM.• Interacción de equipos de potencia y Control.• Power line communications.


0 200 400 600 800 0

25

50

75

100

125

150

Frequency (Hz)

Dri

vin

g P

oin

t Im

ped

an

ce (

Oh

m)

186 hertz


IL

V Notching

Notching

Es un disturbio de la forma de onda normal de tensión, con una duración inferior a medio ciclo, que inicialmente posee polaridad opuesta a la forma de onda de tensión, siendo por ello restada de la onda senoidal. Los principales generadores de las muescas son los dispositivos electrónicos de potencia, especialmente los convertidores. Tales dispositivos producen un cortocircuito momentáneo entre fases cuando la corriente es conmutada entre dos de ellas.


Soluciones:

Se debe disminuir el notching antes de que llegue al equipo sensible y por lo tanto una solución es crear un divisor de tensión en la red entre la fuente del notching (por ejemplo SCR) y los equipos sensibles cuando estos están en el mismo alimentador del perturbador.

Adicionar una reactancia inductiva en serie con la fuente perturbadora entonces el Voltaje Notching podría distribuirse por si mismo a través de la misma impedancia (reactancia) y la impedancia del alimentador preexistente de la fuente.

La eliminación de las muescas de tensión implica el aislamiento, de los equipos sensibles, de la fuente que las está produciendo.

Notching

+5. Distorsión de forma de ondaRuido

• Radiación electromagnética de motores y estaciones de radio

• Motores en el edificio

• Compresores

• Banco de condensadores

• Equipos usando electrónica de potencia

• Circuitos de control

• Equipos de Arco (ejemplo máquinas de soldadura)

• Cargas con rectificadores de estado sólido

• Fuentes suicheadas

• Se ve incrementado por construcción impropia de sistemas de puesta a tierra que no permiten evacuar el noise fuera del sistema eléctrico.

+5. Distorsión de la forma de onda El ruido eléctrico es una señal eléctrica indeseable, que

produce efectos impredecibles en los equipos susceptibles.

Ancho de banda 200 Khz.

Se superpone sobre la señal de corriente o voltaje entre los conductores de fase o entre el conductor de fase y el neutro ( ruidos en modo diferencial) o pueden ocurrir entre conductores de fase y tierra (ruido en modo común).

Ruido


El efecto principal es que causa mal funcionamiento de equipos como:

Controladores programables Microprocesadores. Computadores. Equipos de comunicación y de control.

El ruido y los impulsos pueden ocasionar mal funcionamiento en cargas con circuitos electrónicos, especialmente equipos de cómputo. El mal desempeño puede ocasionar que el equipo se detenga, se pasme, se inhiba.

Este alto en el funcionamiento se puede manifestar como un error de paridad, un teclado bloqueado, un error de lectura / escritura o pérdida de archivos.

Ruido


SOLUCIONES

Uso de transformadores de aislamiento con doble o triple blindaje para reducir noise de modo común y un filtro para reducir el ruido de modo normal. Esta tecnología es muy eficiente (98%) y es recomendable para el uso de salas de computo.

Uso de transformadores ferro resonantes para eliminar el ruido de modo común y normal en lugares industriales donde existe disipación de calor (60-90% eficiente).

En cualquier caso, el transformador debe estar localizado muy cerca de la carga para que sea efectivo contra el ruido.

Ruido

+6. Fluctuaciones de tensión

FLUCTUACIÓN DE VOLTAJE:

Son variaciones sistemáticas del voltaje, o son series de cambios aleatorios del voltaje(magnitud), su magnitud no excede los rangos de voltaje de 0.9 a 1.1 p.u dados en ANSI C84.1-1982 IEC-1000-3-3 describe varios tipos de fluctuaciones de tensión.


FLUCTUACIÓN DE VOLTAJE:

FLICKER ( voltaje flicker):

Es una medida repetitiva de las variaciones de la tensión, que conduce a una sensación psicológica de disconformidad en la visión como resultado de un efecto sobre la luz incandescente.

Flicker o parpadeo de Luz. Es un fenómeno de origen fisiológico visual que acusan los usuarios de lámparas alimentadas por una fuente común a la iluminación y una carga perturbadora.

La molestia del parpadeo se manifiesta en las lámparas a baja tensión. Sin embargo las cargas perturbadoras pueden estar conectadas a cualquier nivel de tensión.

En el origen de este fenómeno están las fluctuaciones bruscas de la tensión de red. La definición del flicker sólo incluye las fluctuaciones:

de amplitud < 10%, de período < 1 hora.


IEEE 1159: son variaciones sistemáticas (cíclicas) o aleatorias de la envolvente de voltaje, la magnitud (amplitud) de tales variaciones generalmente no exceden los rangos de 0.95-1.05 PU.


Descripción de las fluctuaciones de tensión en el origen del flicker

Las variaciones de tensión periódicas y rápidas

Estas variaciones periódicas o erráticas permanentes tienen una descomposición espectral en una banda desde 0,5 Hz a 25 Hz.

Se deben a cargas (o conjunto de cargas) cuya utilización se caracteriza por una constante variación de su demanda de potencia (por ejemplo: hornos de arco, equipos de soldadura).

+6. Fluctuaciones de tensión Medida de Flicker.Define y valora un criterio que expresa el grado de irritación por la medida de las variaciones del voltaje y simula el comportamiento del lazo-cadena:

Lámpara-Ojo_ Cerebro

Diagrama funcional del flickérmetro UIE

(según IEC 868 ver IEC 61000-4-15).


ssssstPPPPPP 5010311,0 08,028,00657,00525,00314,0 INDICES PARA LA MEDICION:

INDICE DE SEVERIDAD DE CORTO PLAZO PST

Este es obtenido a partir de las

estadísticas de tiempo y nivel de flicker

observado en la función de probabilidad

acumulativa para intervalos de

observación base de diez minutos (10’).

Donde:

P01, P1s, P3s, P10s, P50s son las probabilidades de

que el nivel de parpadeo supere los valores de la

curva de sensibilidad durante el 0,1%, 1%, 3%,

10% y 50% del tiempo durante el periodo de

observación.

Los valores numéricos 0,0314, 0,0525, 0,0657,

0,28, 0,08 son factores de ponderación que

representan una respuesta humana al efecto de

parpadeo (flicker).


31

3

N

PP

N

isti

lt

INDICE DE SEVERIDAD DE LARGO PLAZO PLT

El índice de severidad de largo plazo Plt es usado para equipos perturbadores con ciclos de servicio largos (tiempos mayores a 30 minutos) y variables como por ejemplo hornos de arco, el Plt es obtenido a partir de los niveles de severidad de corto plazo Pst y es relacionado con el ciclo de servicio de la carga o el periodo en el cual un observador puede reaccionar al flicker. El intervalo de observación es de usualmente unas pocas horas en múltiplos del intervalo de Pst, definido en IEC 1000-3-3 como dos (2) horas como intervalo de observación.

Donde:

Psti (i=1, 2, 3....) son lecturas consecutivas del índice de severidad de corto plazo.

N es el número de medidas Pst en el periodo de observación.

+6. Fluctuaciones de Tensión.

CAUSAS DE FLICKERLa causa principal se debe a cargas que para su funcionamiento toman de la red grandes corrientes variables, esta condición hace que se presente modulación del voltaje en la barra de carga y en barras remotas.

Entre las fuentes de flicker encontramos:

Transitorios debidos a maniobras. Arranque de grandes motores. Trenes de laminación (proceso de laminación). Trituradores para procesos mineros. Generación eólica distribuida - Generación distribuida Soldadores eléctricos. (Maquinas de soldadura) Hornos de inducción (0.5 a 30 Hz)


EFECTOS:

Disminución del desempeño en equipos que usan condensadores. Perturba el funcionamiento de equipos de protección. Perturba a equipos de control. Inestabilidad de tensión y de corriente en equipos electrónicos. Disminución de vida útil de equipos electrónicos, equipos de rayos

catódicos, lámparas incandescentes y fluorescentes.. Mal funcionamiento de phase-locked loops (PLLs). Pérdida de sincrónismo en UPS. Efecto flicker


Mitigación:

La más lógica, elegir las fuentes de iluminación menos sensibles al flicker.

Fluorescentes en lugar de incandescentes Conversor síncrono Modificación del perturbador Conversor rotativo Compensador estático SVC

+

Para establecer si un disturbio en particular ocasionará daños y /o mala operación del computador ( o un equipo sensible, pues el uso de las curvas se ha generalizado), bastará con superponer las características del disturbio con la curva de análisis, si se produce un cruce de esta curva muy seguramente ocurrirá un mal funcionamiento del equipo ante el disturbio considerado.

Algunas curvas son: CBEMA (1978), ITIC (1996), SEMIF47,FIPS

Sensibilidad de los equipos

+Sensibilidad de los equipos

Perturbaciones Tipo I Perturbaciones Tipo II Perturbaciones Tipo III

Límite desobretensiones

Límite desubtensión

Area desuceptividadtipo II

Area desuceptividadtipo I

+200%

+30%+6%

-70%

-42%

-30%-13%

+100%

0.01 0.1 0.5 1 10 100 100

100 1m8.33m 0.1 0.5 2

Ciclos

Segundos

Te

nsió

n e

n %

de

la n

om

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l. V

alo

r e

ficaz

Variación de tensión/tiempo admisible propuesto por la C.B.E.M.A. (Computer Business Equipment Manufactures Association)

GENELEC0/TEORÍA/SOBRETENSIONES/SOBRETENSIÓN.PRE

+

1. ALTOS PERO ADMISIBLES

2. MUCHOS PERO ADMISIBLES

3. NO ADMISIBLES

Evaluación de eventos

Conclusiones

La calidad de la energía se ve “afectada” por perturbaciones que vienen de afuera o se dan adentro de la instalación.

En general las perturbaciones se generan por las cargas. Pero ellas “viajan” por la red del distribuidor afectando a otros usuarios aguas abajo del PCC o sobre el PCC.

Se debe gestionar la CPE, pues las faltas de calidad de la energía producen pérdidas que llegan a ser millonarias para los industriales.

Una perturbación electromagnética queda caracterizada si se conoce: Su categoría + sus atributos.

+Conclusiones

Las soluciones del lado del usuario son las ideales, pues en general son más económicas y se ataca la fuente, evitando el “viaje de la perturbación” por las redes de distribución de energía.

El avance de la tecnología (electrónica y electrónica de potencia) genera un nuevo escenario que puede generar problemas.

Los SAG y los SWELL en general son los problemas más frecuentes.

Al comprar equipos sensibles debe tenerse en cuenta el concepto de Ride Through.

El sistema de Puesta a tierra es fundamental a fin de garantizar seguridad y CEM.

Las soluciones se pueden dar del lado de la empresa de distribución o del lado del usuario.

+Direcciones de Interés

Dranetz-BMI:

www.dranetz.com

GERS S.A.

www.gers.com.co

Electrotek Concepts

www.electrotek.com

http://www.dranetz-bmi.com/

http://www.gers.com.co/

http://www.electrotek.com/



PREGUNTAS.

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+ PERTURBACIONES DE CALIDAD DE POTENCIA Ing. Humberto López.

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