Articulo de Calidad de Energia Final

13
Universidad Distrital Francisco José de Caldas. Báez Silva Edwin Alberto. Calidad de energía eléctrica. ResumenDesde hace algunos años se esta tomando conciencia sobre la calidad de energía electica debido al crecimiento en la actualidad del desarrollo de nuevas tecnologías que están transformando la sociedad, en general lo que aumenta continuamente la productividad y en consecuencia el aumento de generadoras de corrientes armónicas. En este trabajo se describe la problemática y determinamos una metodología con fines prácticos con materiales de ingeniería para dar una solución real a una red en general y plantear diferentes soluciones para mitigar los armónicos generados por sus cargas no-lineales y prever el problema de resonancia. Índice de Términos— Armónicos, calidad de energía eléctrica, corrientes armónicas, resonancia. Abstract----In recent years this becoming aware of the power quality due to growth Electica currently developing new technologies that are transforming society in general continuously increasing productivity and thereby generating increased flows harmonics. In this paper we describe the problem and determine a methodology for practical engineering materials to provide a real solution to a general network and propose different solutions to mitigate the harmonics generated by its non-linear loads and predict the resonance problem. Key words----harmonics, power quality, harmonic currents, resonance. 1. INTRODUCCION n los recientes años los esfuerzos considerables, para resolver la problemática implica la existencia de armónicos en la red, que ha derivado en el estudio de la calidad energía de las E compañías suministradoras de electricidad a un sistema eléctrico, usando indicadores de confiabilidad para proporcionar el servicio en los Sistemas eléctricos. Hoy, sin embargo, los muchos consumidores de electricidad son afectados por las perturbaciones de voltaje más sutiles como la distorsión de la forma de onda senoidal del voltaje y la corriente causado por los armónicos. Por consiguiente, la expectativa del nivel de distorsión debido a los armónicos es una de las mayores preocupaciones en la calidad de energía que afecta a la industria en la potencia eléctrica. Uno de los factores principales que generan los armónicos es, en respuesta al incremento de sensibilidad del uso de equipo, para proporcionar un mayor porcentaje de eficacia de energía eléctrica y la flexibilidad ofrecida por dichos dispositivos electrónicos de potencia. Los dispositivos de electrónica de potencia (convertidores estáticos de potencia reactiva (VAR’s), controladores de velocidad (ASD’s), equipo de control, soldadoras, hornos de arco y de inducción, lámparas de arco y electrónicas), presentan un problema a cubrir con respecto al armónico. No sólo ellos producen el armónico, sino también son afectados por la misma distorsión resultante o de algún otro equipo generador de armónicos. Baeza Silva Edwin Alberto 20071007005. [email protected] Universidad Distrital Francisco José de Caldas Facultad de ingeniera Materiales de ingeniera para CALIDAD DE ENERGIA ELECTRICA 1

Transcript of Articulo de Calidad de Energia Final

Page 1: Articulo de Calidad de Energia Final

Universidad Distrital Francisco José de Caldas. Báez Silva Edwin Alberto. Calidad de energía eléctrica.

Resumen—Desde hace algunos años se esta tomando conciencia sobre la calidad de energía electica debido al crecimiento en la actualidad del desarrollo de nuevas tecnologías que están transformando la sociedad, en general lo que aumenta continuamente la productividad y en consecuencia el aumento de generadoras de corrientes armónicas. En este trabajo se describe la problemática y determinamos una metodología con fines prácticos con materiales de ingeniería para dar una solución real a una red en general y plantear diferentes soluciones para mitigar los armónicos generados por sus cargas no-lineales y prever el problema de resonancia.

Índice de Términos— Armónicos, calidad de energía eléctrica, corrientes armónicas, resonancia.

Abstract----In recent years this becoming aware of the power quality due to growth Electica currently developing new technologies that are transforming society in general continuously increasing productivity and thereby generating increased flows harmonics. In this paper we describe the problem and determine a methodology for practical engineering materials to provide a real solution to a general network and propose different solutions to mitigate the harmonics generated by its non-linear loads and predict the resonance problem.

Key words----harmonics, power quality, harmonic currents, resonance.

1. INTRODUCCION

n los recientes años los esfuerzos considerables, para resolver la problemática implica la existencia de

armónicos en la red, que ha derivado en el estudio de la calidad energía de las compañías suministradoras de electricidad a un sistema eléctrico, usando indicadores de confiabilidad para proporcionar el servicio en los Sistemas eléctricos.

E

Hoy, sin embargo, los muchos consumidores de electricidad son afectados por las perturbaciones de voltaje más sutiles como la distorsión de la forma de onda senoidal del voltaje y la corriente causado por los armónicos. Por consiguiente, la expectativa del nivel de distorsión debido a los armónicos es una de las mayores preocupaciones en la calidad de energía que afecta a la industria en la potencia eléctrica.

Uno de los factores principales que generan los armónicos es, en respuesta al incremento de sensibilidad del uso de equipo, para proporcionar un mayor porcentaje de eficacia de energía eléctrica y la flexibilidad ofrecida por dichos dispositivos electrónicos de potencia.

Los dispositivos de electrónica de potencia (convertidores estáticos de potencia reactiva (VAR’s), controladores de velocidad (ASD’s), equipo de control, soldadoras, hornos de arco y de inducción, lámparas de arco y electrónicas), presentan un problema a cubrir con respecto al armónico. No sólo ellos producen el armónico, sino también son afectados por la misma distorsión resultante o de algún otro equipo generador de armónicos.

El problema no solo puede afectar al usuario del equipo generador de corrientes de armónicos, sino que a través de la línea de distribución y/o transmisión puede propagarlo a otros usuarios conectados en el punto de acoplamiento común (PAC).

Como consecuencia de los problemas de los armónicos y otras consideraciones de calidad, se está poniendo un mayor énfasis en estudiar el comportamiento y el impacto que se tiene por la circulación de los armónicos en una red. Por medio de un análisis de flujo armónicos en todo lo largo de los sistemas de distribución y transmisión, estableciendo índices que cuantifiquen las distorsiones de voltaje y corriente contables a niveles tolerables.

Para llevar a cabo esto, se requiere de la selección de modelos que representen un componente de la red, los cuales dependerán de la exactitud deseada, en la disponibilidad de datos y en el rango de frecuencia considerada para propósito de estudio, cuyo fin es determinar los flujos de corrientes armónicas, voltajes armónicos en los buses, factores de distorsión de voltaje y corriente.Una alternativa aprovechada para análisis no lineal en estos programas, es la consideración de cada uno de los elementos de sistemas, obtenidos de la matriz de impedancia a cada frecuencia. Posteriormente se calculan los factores de distorsión de los nodos por medio de la Transformada Rápida de Fourier [2] y elementos que se requieran para la solución de los mismos.

Baeza Silva Edwin Alberto20071007005.

[email protected] Distrital Francisco José de Caldas

Facultad de ingeniera

Materiales de ingeniera para CALIDAD DE ENERGIA ELECTRICA

1

Page 2: Articulo de Calidad de Energia Final

Universidad Distrital Francisco José de Caldas. Báez Silva Edwin Alberto. Calidad de energía eléctrica.

Actualmente las empresas de generación y distribución de energía eléctrica, tienen que afrontar dos importantes retos:

1. Aumentar la capacidad de generación y distribución de energía eléctrica, para responder a la demanda creciente, debido a que los sistemas de generación y distribución están funcionando muy cerca del límite de su capacidad máxima.

2. Asegurar la calidad de la energía eléctrica suministrada, con la finalidad de garantizar el correcto funcionamiento de los equipos conectados a las redes de distribución, considerando también que la calidad de la energía eléctrica es de gran importancia para contribuir con el desarrollo tecnológico.

2. CONTENIDO

2.1 Calidad de energía

Conviene que el término calidad, no se utilice aislado para expresar un grado de excelencia en un sentido comparativo, sino usarlo en sentido cuantitativo para evaluaciones técnicas. Para expresar estos significados, se debe usar un adjetivo calificativo como: excelente, alta, baja, media, buena, mala.

Actualmente, el estudio de la calidad de la energía eléctrica ha adquirido mucha importancia y tal vez la razón más importante es la búsqueda del aumento de productividad y competitividad de las empresas. Así mismo porque existe una interrelación entre calidad de la energía eléctrica, la eficiencia y la productividad.

Para aumentar la competitividad, las empresas requieren optimizar su proceso productivo mediante:

Utilización de equipos de alta eficiencia como: motores eléctricos, bombas,etc.

Automatización de sus procesos mediante dispositivos electrónicos y de computación (micro controladores, computadores, PLC, etc.).

Reducción de costos vinculados con la continuidad del servicio y la calidad de la energía.

Reducción de las pérdidas de energía. Evitar costos por sobredimensionamiento y tarifas. Evitar el envejecimiento prematuro de los equipos.

Un circuito eléctrico de corriente alterna consta, en su caso más sencillo, de una fuente de energía y de una carga eléctrica. La fuente proporciona energía eléctrica y la carga la transforma en otro tipo de energía. Siempre que la fuente proporcione una cantidad de energía por unidad de tiempo, es decir, una determinada cantidad de potencia eléctrica, la señal

de tensión de la fuente forzará una señal de corriente a través del circuito.

Por tanto, cuando se habla de Power Quality o Calidad de la Energía Eléctrica, se esta haciendo referencia tanto a la calidad de las señales de tensión y corriente, como a la continuidad o confiabilidad del servicio de energía eléctrica.

La creciente utilización de dispositivos basados en microelectrónica, los cuales son cada vez más susceptibles y menos inmunes al entorno electromagnético, ha incrementado en los últimos años el interés por las señales de tensión y corriente eléctrica; esto ha venido acompañando con el desarrollo de equipos de protección y una terminología especial para describir los fenómenos.

Es así como el concepto de Power Quality ha evolucionado en la última década a escala mundial. De hecho, se ha aumentado la importancia de un suministro de energía eléctrica basada en criterios que van más allá de la simple continuidad o confiabilidad del servicio, pasando a un espectro mucho más amplio que tiene que ver con grandes desarrollos científicos y tecnológicos en los campos de la interferencia y la compatibilidad electromagnética.

Por lo expuesto, ha causado confusión entre usuarios que no entienden por que un equipo no trabaja como se esperaba. Muchas palabras ambiguas han sido usadas con significados múltiples o no muy claros. Por ejemplo, las palabras Pico o Impulsos de Tensión son usadas para describir una amplia variedad de perturbaciones que causan fallas o mala operación en un equipo. Un Supresor de Picos puede suprimir alguna clase de estos picos o impulsos electromagnéticos, pero no tendrá ningún efecto sobre otros.

Otro ejemplo muy común, es la creencia generalizada que un pararrayos tipo Franklin instalado en la parte superior de un edificio y conectado a tierra protege equipos eléctricos y electrónicos contra los efectos electromagnéticos que generan los rayos, ignorando el concepto de un sistema integral de protección contra rayos.

La CEL en términos generales es un conjunto de propiedades inherentes tanto al servicio como a la señal de tensión o corriente eléctrica que permiten apreciarla como igual, mejor o peor que otras. Por tanto, podemos afirmar que la CEL en su

concepto más amplio debe considerar tanto la continuidad del servicio como las señales de tensión y corriente eléctrica, en un tiempo dado y en un espacio determinado de un sistema de potencia eléctrico.

La definición del termino Calidad de la Energía Eléctrica no es única y varia de país en país. Veamos algunas definiciones tomadas de instituciones que tratan sobre el tema en diferentes partes del mundo:

2

Page 3: Articulo de Calidad de Energia Final

Universidad Distrital Francisco José de Caldas. Báez Silva Edwin Alberto. Calidad de energía eléctrica.

El Instituto EPRI (Electric Power Research Institute) de los Estados Unidos, por ejemplo, define la calidad de la Energía Eléctrica (Power Quality) como: "Cualquier problema de potencia manifestado en la desviación de la tensión, de la corriente o de la frecuencia, de sus valores ideales que ocasione falla o mala operación del equipo de un usuario."La norma IEC (61000-2-2/4) y la norma CONELEC (50160) definen la Calidad de la Energía Eléctrica como: "Una característica física del suministro de electricidad, la cual debe llegar al cliente en condiciones normales, sin producir perturbaciones ni interrupciones en los procesos del mismo".

Para la norma IEEE 1159 de 1995: "El termino se refiere a una amplia variedad de fenómenos electromagnéticos que caracterizan la tensión y la corriente eléctricas, en un tiempo dado y en una ubicación dada en el sistema de potencia".

La CREG en Colombia en su Resolución 070 de 1998 conceptuó que: "El termino calidad de la potencia suministrada se refiere a las perturbaciones y variaciones de estado estacionario de la tensión y corriente suministrada por el Operador de Red. El termino calidad del servicio prestado se refiere a los criterios de confiabilidad del

servicio."

Algunos países han incluido en el concepto de Calidad de Energía Eléctrica –CEL tanto lo correspondiente al diseño, construcción y operación de la instalación eléctrica como la atención al usuario (facturación y reclamos).

A continuación se propone definir la CEL de la siguiente manera y, a partir de allí, desarrollar su concepto:

La Calidad de la Energía Eléctrica - CEL, es un conjunto de características físicas de las señales de tensión y corriente para un tiempo dado y un espacio determinado, con el objetivo de satisfacer necesidades de un cliente"

Algunos autores consideran que la entidad a la cual se aplica el concepto de Calidad de la Energía Eléctrica es solamente la señal de tensión. Esto seria cierto si se considera un sistema eléctrico lineal en el cual el generador alimenta una sola carga, mediante una fuente de tensión. Sin embargo, los sistemas eléctricos pueden ser enmallados y una carga (corriente) puede contaminar nuevamente la red de alimentación y esta a su vez aumentar a otra carga con una señal de tensión y corriente contaminada. Por ello lo más conveniente es involucrar en la Calidad de la Energía Eléctrica tanto a la fuente como a la carga, es decir las señales de tensión y corriente.

Las características físicas de la CEL, son la continuidad del servicio durante las 24 horas del día y los 365 días del año, la amplitud, frecuencia, forma de onda de la señal de tensión y corriente, las cuales están definidas por valores o índices en resoluciones, guías o normas nacionales e internacionales,

dentro de rangos que son técnica y económicamente aceptables. La discontinuidad o variación de estos valores o índices, pueden causar degradación, mal funcionamiento o fallas en dispositivos, equipos o sistemas eléctricos, electrónicos o de comunicación, que disminuyen la CEL y afectan técnica y económicamente a sus usuarios.

La calidad de energía eléctrica puede dividirse en dos grandes temas:

La Calidad del Servicio de Energía Eléctrica, el cual tiene que ver directamente con el tiempo, es decir, la Continuidad del Servicio.

La Calidad de la Potencia Eléctrica, que se refiere a las variaciones en la forma de onda, frecuencia y amplitud de las señales de corriente y tensión.

La calidad del servicio debe entenderse en este contexto como la continuidad de la señal de tensión y no, como otros autores lo consideran, atención al cliente, donde involucran todo lo referente a la administración, desde la preparación y entrega de las facturas de consumo de energía eléctrica, hasta la respuesta a las demandas telefónicas de los usuarios por desconexión del circuito.

Es importante aclarar aquí que, si bien la definición que se ha propuesto esta acorde con la argumentación presentada, la aplicación del concepto de CEL es relativa, pues depende de las necesidades del usuario. Por ejemplo, para un usuario residencial urbano o rural la Calidad de la Energía Eléctrica está referida más a la continuidad que a la calidad de la señal, mientras que para un usuario industrial con equipos de control basados en microelectrónica la exigencia no solo es de calidad en la continuidad del servicio sino en las señales de tensión y corriente.

Figura 1.1Forma sinusoidal de señal de tensión o corriente ideal, esperada

Continuamente para garantizar una buena Calidad de la Energía Eléctrica

3

Page 4: Articulo de Calidad de Energia Final

Universidad Distrital Francisco José de Caldas. Báez Silva Edwin Alberto. Calidad de energía eléctrica.

Con base en lo anterior se puede caracterizar, de acuerdo con la figura 1.1, cuatro variables que definen la CEL:

AmplitudFrecuenciaForma de la señal

Continuidad

2.2 Origen de los armónicos

En un sistema eléctrico, los aparatos y equipos que se conectan a él, tanto por la propia empresa así como por los clientes están diseñados para operar 60 Hertz, con una tensión y corriente senoidal. Por diferentes razones, se puede presentar un flujo eléctrico a otras frecuencias diferentes de 50 o 60 Hertz, conocidos como Armónicos que son normalmente definidos como las distorsiones periódicas de la forma de onda de voltaje y/o corrientes de un estado estable en los sistemas eléctricos.

El efecto principal causado por los armónicos consiste en la aparición de voltajes no senoidales en diferentes puntos del sistema. Estos son producidos por la circulación de corrientes distorsionadas a través de las líneas. La circulación de estas corrientes provoca caídas de voltaje deformadas que obliga en los nodos del sistema, no lleguen voltajes puramente senoidales. Mientras mayores sean las corrientes armónicas circulantes a través de los alimentadores de un sistema eléctrico, más distorsionadas serán los voltajes en los nodos del circuito y más agudos los problemas que pueden presentarse por esta causa.

En general, los armónicos son producidos por cargas no-lineales, lo cual significa que su impedancia no es constante (está en función de la Frecuencia). Estas cargas no-lineales a pesar de ser alimentadas con una tensión senoidal absorben una intensidad no senoidal, donde puede estar la corriente desfasada un ángulo δ respecto a la tensión, pudiendo considerarse como fuentes de intensidad que inyectan armónicos en la red. En la mayoría de los casos los armónicos son un disturbio en estado estable, por lo que no se deben confundir con fenómenos transitorios.

2.3 fuentes de armónicos

Las fuentes principales de armónicos dentro de los sistemas de potencia convencional se resumen abajo.

1. Dispositivos que involucran el switcheo electrónico: Equipos de Electrónica de potencia que utiliza el proceso de switcheo en los dispositivos

.2. Dispositivos con las relaciones voltaje-corriente no-

lineal, es decir, cuando se excita con un voltaje de entrada periódico donde la curva V-I No-linear lleva a la generación de corrientes armónicas.

3. Dispositivos o elementos que tienen una impedancia dependiente de la frecuencia que pueden generar armónicos.

Un resumen breve del comportamiento de algunas fuentes generadoras de armónicas, se muestra en la tabla 2.1 .

Tabla 2.1. Clasificación de Fuentes Armónicas de acuerdo a la carga No-lineal

4

Page 5: Articulo de Calidad de Energia Final

Universidad Distrital Francisco José de Caldas. Báez Silva Edwin Alberto. Calidad de energía eléctrica.

Tabla 2.2. Algunos Efectos generales que ocasionan los armónicos sobre los Dispositivos Eléctricos de una red.

3. MITIGACION PARA LOS ARMONICOS

En esta sección, se presentan técnicas de mitigación para los armónicos. Estas técnicas varían por lo que se refiere a los requisitos de los datos, la complejidad del modelo, la formulación y la solución del problema. Otras ideas similares, tales como la reinyección de CD, están siendo desarrolladas, por lo tanto continúan en la etapa experimental.

En un sistema eléctrico balanceado la aparición de armónicos pueden presentarse en todos los elementos del sistema y es bastante consistente para resistir cantidades considerables de corrientes armónicas sin causarle problemas. Esto significa que la impedancia del sistema es menor comparada con la impedancia de carga, por lo tanto no es una fuente significante de armónicos. Sin embargo, se vuelve un contribuyente de problemas por vía de la resonancia cuando la distorsión existe severamente.

También en un sistema eléctrico, los problemas más significantes son causados por la resonancia, debido a condensador de gran capacidad instalado, para corrección de factor de potencia de o propósitos de regulación de voltaje. Para un circuito de LC monofásico excitado por una corriente armónica, la reactancia del inductivo y reactancia de los capacitores vistos de la fuente corriente de armónica están iguales en la frecuencia resonante.

La frecuencia resonante del sistema con respecto a la reactancia inductiva y la reactancia del capacitor ocurre a menudo cerca de la quinta o la séptima armónica.

Sin embargo, el problema resonante a la undécima o decimotercero armónico no es inusual.Hay dos tipos de resonancias probablemente para ocurrir en el sistema: la resonancia serie y la resonancia paralela. En la resonancia serie la impedancia es baja al flujo de corriente armónica, y la resonancia paralela es una impedancia alta al flujo de corriente armónica.

5

Page 6: Articulo de Calidad de Energia Final

Universidad Distrital Francisco José de Caldas. Báez Silva Edwin Alberto. Calidad de energía eléctrica.

Resonancia serie

Como es mostrado en la Figura 3.1, si el banco de capacitores está en serie con la reactancia del sistema y crea un camino de impedancia baja a la corriente armónica, una condición de resonancia serie puede resultar. La resonancia serie puede causar altos niveles de distorsión de voltaje entre la inductancia y el capacitor en el circuito, debido a la corriente armónica concentrada en el camino de impedancia baja que se ve. La resonancia serie a menudo es causada por capacitores o la falla del fusible por sobrecarga. La condición de resonancia serie se da:

hr es el orden armónico de frecuencia resonante.

La Figure 3.1.2 muestra la topología del circuito en que es probable que la resonancia paralela ocurra. La resonancia paralela ocurre cuando la reactancia inductiva en paralelo y la reactancia del capacitor en paralelo del sistema están iguales en cierta frecuencia, y la combinación paralela parece ser una impedancia muy grande a la fuente armónica. La frecuencia dónde la impedancia grande ocurre es la frecuencia resonante.Cuando la resonancia paralela existe en el sistema de potencia, significativamente la distorsión de voltaje y la amplificación corriente pueden ocurrir. La alta distorsión de voltaje en el bus puede causar distorsiones de corrientes que fluyen en los circuitos adyacentes. La corriente amplificada puede producir la falla del equipo.

Cuando la resonancia paralela ocurre en el circuito de Figura 3.1.2, la frecuencia resonante puede determinarse por;

MVASC son MVA cortocircuitados en el armónico generado por la carga en el punto de conexión al sistema y MVARCAP es MVAR nominal del capacitor. Esto debe ser entendió que esta aproximación sólo es exacta para los sistemas con la relación de X/R altas. El sistema responde de manera distinta a diferentes valores MVASC a un mismo voltaje y un mismo banco de capacitores.

Otro esquema resonante se muestra en la red de la distribución de Figura 3.1.3. Si alguna de la inductancia del alimentador aparece entre los grupos de bancos de capacitores muy pequeños, el sistema puede presentar una combinación de muchos circuitos resonantes serie y paralelos, aunque los efectos resonantes están en menor proporción que causado por un elemento resonante grande.

Para este tipo de problema de resonancia, deben emplearse los programas del análisis armónicos más sofisticados para predecir las características armónicas del sistema.

6

Page 7: Articulo de Calidad de Energia Final

Universidad Distrital Francisco José de Caldas. Báez Silva Edwin Alberto. Calidad de energía eléctrica.

Una de las formas para mitigar o reducir la aportación de corrientes armónicas provenientes de algunas fuentes generadoras es mediante la siguiente manera

Cuando se trata de fuentes de armónicas provenientes de lámparas electrónicas es recomendable utilizar conexión delta-estrella del transformador de alimentación, con el fin de atrapar las armónicas de secuencias cero.

Las armónicas provenientes del transformador lo mejor será cambiar de transformador o liberar la carga. También usando un sistema trifásico con la conexión, estrella sin aterrizada a tierra o delta en las conexiones del transformador en un sistema balanceado, para bloquear los múltiplos del tercer armónico y los triples armónicos son completamente de la secuencia cero. Por estas razones, el orden tipo par y los triples se ignoran a menudo en el análisis de armónico.

Si se trata de un controlador de velocidad, una buena opción es conectar un reactor limitador en alimentación de tal manera que atenúe las magnitudes de las armónicas, además de servir como protección para estados transitorios. Si Se trata de un rectificador de seis pulsos, la opción es cambiarlo por uno de 12 pulsos, aunque económicamente no puede ser factible.

El caso de tener varias cargas que utilizan rectificación conectadas aún mismo bus, lo recomendable es que uno de los rectificadores se alimenta de un transformador delta estrella y otro de un delta, esta conexión ayudaría a que tengan cancelación de armónicas.

Cuando se tiene la operación de fusibles en bancos de capacitores en el sistema, es recomendable modificar la frecuencia de resonancia a través de la colocación de un reactor (no significa que se esté poniendo un filtro sintonizado) en las terminales del banco de los capacitores, de tal manera que se modifique los MVAcc.

Por otro lado se puede variar el valor de los capacitores de tal manera que su frecuencia no provoque resonancia con las frecuencias de la red o cambiar los capacitores a otros puntos donde se tengan diferentes capacidades de cortocircuitos, en el caso extremo definitivamente se quitarán los capacitores.

La utilización de filtros es una buena opción pero no siempre es la más económica o factible, pues depende mucho de la situación que requiere la solución del problema, ya que basándose en esto se realiza el diseño del filtro.

Generalmente, las frecuencias de intereses para el análisis armónico se limitan hasta el múltiplo de la 50a armónica.

4. Filtro Automático de Armónicas

Los filtros pasivos de armónicas constituyen la forma másEconómica para el filtrado de las componentes armónicas en los sistemas eléctricos.

Componentes:• Gabinete autosoportado• Interruptor termomagnético de caja moldeada• Circuito de control protegido con interruptor termomagnéticos • Transformador de corriente de núcleo abierto (TCNA)• Relevador de factor de potencia con pantalla LCD• Fusibles limitadores de alta capacidad interruptiva por cada sección• Contactores para cargas capacitivas para cada sección• Reactores de núcleo de hierro con tecnología polygap que garantiza la misma inductancia en los 3 devanados• Celdas capacitivas con resistencia individual,Sensor de presión y dispositivo antiexplosión,100% reciclable por no tener elementos encapsulados• Sistema de ventilación por convección forzada filtrada

Materiales de ingeniería mejorados para la creación del filtro

Para circuito de control Apartarrayos secundario de óxido de zinc, para protección

contra sobretensionesPara el reactor Tolerancia en la inductancia del reactor es de ±3%

del valor nominal especificado (garantiza una alta precisión enla sintonía del filtro)

El material ferromagnético con diseño que permite una alta linealidad en su respuesta,

Material ferromagnéticos para el reactor

En aleación hierro-silicio, esta aleación es la producida en mayor cantidad y está compuesta por hierro esencialmente puro con 1-6% de silicio, dependiendo este porcentaje del fin a que se destine el material. Dando a esta aleación un tratamiento térmico adecuado, se obtiene un material que comparado con el hierro, tiene mejores propiedades magnéticas para campos magnéticos débiles, una resistividad mayor y sufren pérdidas totales menores en el núcleo. Esta aleación se lamina en chapas y flejes, principalmente de espesores comprendidos entre 0,35 y 0,635 mm recocidos; en el lenguaje corriente se le conoce con el nombre de acero al silicio o Chapa magnética.

Las chapas de mejor calidad presentan mayor contenido en silicio, entre el 4 y el 5. El silicio eleva la dureza del material, por lo que su porcentaje se determina según el empleo al que se designa la chapa. Para maquinas rotatorias el límite superior es

7

Page 8: Articulo de Calidad de Energia Final

Universidad Distrital Francisco José de Caldas. Báez Silva Edwin Alberto. Calidad de energía eléctrica.

aproximadamente del 4%, teniendo en cuenta el peligro de la fragilidad. También se prefieren chapas de menor contenido de silicio cuando las densidades de funcionamiento son elevadas o cuando se desea una elevada conductividad calorífica. Las perdidas en el núcleo y el coeficiente de envejecimiento aumentan al disminuir el contenido de silicio.

Tipo trifásico con núcleo de acero

Los devanados se fabrican en cobre, o aluminio

El aislamiento es clase T50H, apto paratemperatura ambiente hasta de 50° C.

Son impregnados completamente, al vacío y a presión, con una resina de poliéster de temperatura clase H Se someten a un proceso de secado en un horno a 150 °C de temperatura.

5. Conclusiones

Adquirir un equipo de monitoreo de la calidad de la energía eléctrica para realizar análisis permanentes y de esta manera monitorear el sistema eléctrico

Para corregir los niveles de armónicos se considera necesario la adquisición de un filtro activo ACCUSINE PCS, el cual tiene la facultad de corregir el FP y eliminar los armónicos.

Realizar un correcto dimensionamiento de las protecciones, pues estas se encuentran sobredimensionadas, para garantizar tanto continuidad en el servicio eléctrico, como la protección del recurso humano involucrado con este trabajo

Algunas de las posibles soluciones son: 

Sobredimensionar condensadores (en tensión y en potencia), sobredimensionar transformadores de

potencia, sobredimensionar conductores. (La sección del conductor neutro debe ser igual a la sección de las fases)

Alimentar separadamente las cargas generadoras de corrientes armónicas del resto de la instalación.

Estudiar cuidadosamente la posibilidad de resonancia entre baterías de condensadores y reactancias de transformador de potencia y de red.

La presencia de una batería de condensadores en una instalación no genera armónicos, sin embargo, puede amplificar los armónicos existentes agravando el problema. La oferta de Schneider Electric para equipos de compensación en BT es: o En redes no contaminadas con armónicos: Equipos estándar o En redes débilmente contaminadas (THU alrededor del 2 % ó 3 %): Equipos clase H. En este caso, se deberá verificar que no existe riesgo de resonancia. o Redes contaminadas: Equipos SAH (baterías con filtros de rechazo, sintonizados a 215 Hz).

Referencias[1] TORRES SANCHEZ Horacio, ACERO G. Gloria María, VILLAMIL JairoFlechas, SAUCEDO B. Juan Vicente, QUINTANA G Carlos Ariel / Calidadde la Energía Eléctrica CEL, Primera edición, Editorial AsociaciónColombiana de Ingenieros ACIEM, Cundinamarca, 2001

[2] IEEE Recommended Practice for Monitoring Electric Power Quality (IEEEStd. 1159-1995). Institute of Electrical and Electronics Engineers. ISBN 1-55937-549-3.EstadosUnidos,1995.

[3] Electrical Power Systems Quality. Roger C. Dugan, Mark F. Mc Granaghan,Surya Santoso, H. Wayne Beaty. Ed. Mc Graw -Hill. Estados Unidos,1996.

[4] Característica de la tensión suministrada por las redes generales dedistribución (UNE-EN 50160). Ed. AENOR. España, 2001.

[5] NEMA Standards Publication ANSI/NEMA MG 1-2003, “Motors andGenerators“. National Electrical Manufacturers Association. EstadosUnidos,2004.

[6] IEEE Recommended Practice and Requirements for Harmonic Control in electric Power Systems (IEEE Std. 519-1992). Institute of Electrical and Electronics Engineers. ISBN 1-55937-239-7. Estados Unidos, 1993.

8

Page 9: Articulo de Calidad de Energia Final

Universidad Distrital Francisco José de Caldas. Báez Silva Edwin Alberto. Calidad de energía eléctrica.

[7] IEEE Recommended Practice for Electric Power Distribution for Industrial Plant (IEEE Std.141-1994). ISBN 1-55937-333-4. New York, USA, 1994.

[8] http://www.rtrenergia.es/rtr/ficheros/armonicos_2012.pdf

[9] http://www.si3ea.gov.co/Portals/0/Gie/Docs/calidad.pdf

[10] http://quintoarmonico.es/2010/11/09/38-calidad-de-red-%C2%BFque-son-los-armonicos/

[11]http://itzamna.bnct.ipn.mx/dspace/bitstream/123456789/429/1/FINALsauicedomtz.pdf

[12] http://www.cec.cubaindustria.cu/contenido/jornada%20VI/2_6.pdf

[13]http://www.usc.edu.co/ingenieria/files/MODELO_PAPER_IEEE_INGENIUM_1.pdf

[14] http://www.voltimum.es/news/358/cm/soluciones-para-mejorar-la-calidad-de-la-energia-electric

[15]http://www.fluke.nl/comx/show_product.aspx?pid=35665&product=PHAS3&type=3&locale=mxes

[16]http://www.mty.itesm.mx/etie/deptos/ie/profesores/jabaez/clases/e242/introduccion.pdf

[17]http://www.amprobe.com/cgibin/pdc/viewprod.cgi?pid=2374&tid=1&type=elec

[18]http://www.amprobe.com/manuals/PQ55A.pdf[19] http://pdf.directindustry.es/pdf/amprobe/amprobe-catalogo-en-espanol-

2008/14235-32800-_34.html

[20]https://www.google.com.co/patents/WO2006123006A1?cl=es&dq=calidad+de+energia+electrica&hl=es&sa=X&ei=4UR8UvCyFMeekQeU9oCQDQ&sqi=2&pjf=1&ved=0CDcQ6AEwAA

9