filtros pasivos 2012

7/24/2019 filtros pasivos 2012

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Filtros PasivosFiltros Pasivos

Eduardo P. Wiechmann (Ph.D.)

[email protected]


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..--

Los SPIs deben entregar energa de calidad aLos SPIs deben entregar energa de calidad alos diversos procesos productivos.los diversos procesos productivos.


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..--


La regulacin de voltaje y la distorsin armnicaLa regulacin de voltaje y la distorsin armnica


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..--


La regulacin de voltaje y la distorsin armnicaLa regulacin de voltaje y la distorsin armnica

Para mejorar el factor de potencia (regulacin dePara mejorar el factor de potencia (regulacin de

voltaje) y reducir la inyeccin de armnicas, sevoltaje) y reducir la inyeccin de armnicas, sepueden utilizar filtros sintonizados.pueden utilizar filtros sintonizados.


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Confiabilidad y DisponibilidadConfiabilidad y Disponibilidad Desempeo (Performance) y EficienciaDesempeo (Performance) y Eficiencia

Red LimpiaRed Limpia

Tendencias Tecnol icasTendencias Tecnol icas Incorporacin masiva de convertidores de frecuencia (sobreIncorporacin masiva de convertidores de frecuencia (sobre

90%).90%).

Equipos de media tensin en potencias sobre 600 kWEquipos de media tensin en potencias sobre 600 kW

Soluciones IndustrialesSoluciones Industriales Sistemas Multipulso por orientacin vectorial de subestacionesSistemas Multipulso por orientacin vectorial de subestaciones

. . Sistemas de Proteccin HRGSistemas de Proteccin HRG Sistemas 3/1Sistemas 3/1


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Ejemplo de solucin IndustrialEjemplo de solucin Industrial

Configuracin Subestaciones N 3 y N 4 Roll Former N 3,potencia total 18 MVA. MOLY - COP CHILE S.A., 19 de Enero de 2005,Realizada por: Eduardo P. Wiechmann (Ph.D)

Distorsin de corriente actual

0

2

4

agnitud[pu]

iactual

0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035-4

-

Tiempo (s)

10

ntal]

Estandar

2

4

6

8

nitud[%F

undam

e

11th

13th

23th 25th

THD=7.72% iactual

0 5 10 15 20 25 300M

a

Orden de Armnicas

Corriente de Fase y Espectro con Forja N 6 en operacin.


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-15

+15

6p

6p

+15

6p

-15

6p

DIAGRAMA SUBESTACIONES

PARA

Planta Mejillones

MOLY - COP CHILE

Eduardo Wiechmann F.

ARCHIVO

TRAFOS Delta / Zig-Zag 15

ESCALA S/ESCALA PLANO 1 de 1

Roll Former N 3

FECHA 18 de Enero de 2005

DIBUJO

REVISO


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Factor de Potencia Unitario.Distorsin de Voltaje 2%.Solucin Confiable, Simple, Robusta, Implementable con tecnologa

Nacional, de mnimo costo y mxima eficiencia.

0

5

gnitud

[pu]

ipropuesta

0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035

-5

Tiempo (s)

M

10

ntal)

2

4

6

8

gnitud(%F

undam

e

11th 13th

23th 25th

THD=3.32% ipropuesta

Corriente de fase y Espectro Con Forja N 6 y Roll Former N 3 en operacin

0 5 10 15 20 25 300M

Orden de Armnicas


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2.2.-- Factor de PotenciaFactor de Potencia RegulacinRegulacin

de Voltajede Voltaje DistorsinDistorsin

Normas, reglamentos y prcticas recomendadasNormas, reglamentos y prcticas recomendadasson relevantes para el buen funcionamiento deson relevantes para el buen funcionamiento de

. .


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. .

reactivos opera con mala regulacin de voltaje.reactivos opera con mala regulacin de voltaje.


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. .

reactivos opera con mala regulacin de voltaje.reactivos opera con mala regulacin de voltaje.

La frecuencia de oscilacin natural vara deLa frecuencia de oscilacin natural vara deacuerdo al sistema y a las componentesacuerdo al sistema y a las componentes

..


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Interrelacin entreInterrelacin entre

FPFP -- Regulacin de VoltajeRegulacin de Voltaje DistorsinDistorsin

Una solucin para la compensacin del factor deUna solucin para la compensacin del factor depotencia es el uso de condensadores sintonizados opotencia es el uso de condensadores sintonizados o

..


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. .

potencia y filtrar el contenido armnico del sistema.potencia y filtrar el contenido armnico del sistema.


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..

potencia y filtrar el contenido armnico del sistema.potencia y filtrar el contenido armnico del sistema.

Los reactores de sintona permiten limitar laLos reactores de sintona permiten limitar lacorrientes de inrush al conectar las etapas de uncorrientes de inrush al conectar las etapas de un

..


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Ejemplo: Compensacin de factor de potenciaEjemplo: Compensacin de factor de potencia

Se requiere compensar potencia reactivaSe requiere compensar potencia reactivaajustable entre 5 a 25 MVA.ajustable entre 5 a 25 MVA.


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Normalmente los sistemas de distribucinNormalmente los sistemas de distribucin


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Normalmente los sistemas de distribucinNormalmente los sistemas de distribucin

Existen cargas no lineales (convertidoresExisten cargas no lineales (convertidores

estticos) que inyectan armnicas al sistema.estticos) que inyectan armnicas al sistema.


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Ejemplo:Ejemplo: Impedancia armnica yImpedancia armnica y

resonanciaresonancia

Efecto del aumento progresivo de la potencia compensada

con condensadores en una barra de 380[V].


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Distorsin de volta eDistorsin de volta e

Un sistema con equipos rectificadores, produce unaUn sistema con equipos rectificadores, produce unadistorsin de voltaje. Esta variar al conectardistorsin de voltaje. Esta variar al conectarcondensadores o filtros de armnicas.condensadores o filtros de armnicas.

Variacin Espectro Armnico Alto Paran

7

8

4

5

6

Actual

Condensadores

0

1

2

Espectro del voltaje del sistema actual y del sistema con las distintas soluciones.

3 5 7 11 13 17 19 23 25 29 31 35 37 41 43 47 49


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3.3.-- Diseo dimensionamiento de filtrosDiseo dimensionamiento de filtrossintonizados de etapas mltiples.sintonizados de etapas mltiples.

Se deben considerar al menos los siguientesSe deben considerar al menos los siguientesparmetros;parmetros;


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Perfil de consumo de potencias activa y reactivaPerfil de consumo de potencias activa y reactiva


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Perfil de distorsin armnica de corriente y voltajePerfil de distorsin armnica de corriente y voltaje


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Armnicas resentes en el sistemaArmnicas resentes en el sistema


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Armnicas resentes en el sistemaArmnicas resentes en el sistema

Caractersticas de las cargas ms importantes delCaractersticas de las cargas ms importantes del

sistemasistema


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Mejorar la regulacin de voltajeMejorar la regulacin de voltaje


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Reducir el consumo de potencia reactivaReducir el consumo de potencia reactiva


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e uc r a s ors n e vo a ee uc r a s ors n e vo a e


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e uc r a s ors n e vo a ee uc r a s ors n e vo a e

suministrosuministro


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Consumo de Potencia Actual

40.0

45.0

20.0

25.0

30.0

35.0

MVA

MW

0.0

5.0

10.0

15.0

Mximo Promedio Mnimo

18-1

-9

11:

30

20-1

-9

5:0

0

20-1

-9

22:

30

22-1

-9

16:

00

24-1

-9

9:3

0

26-1

-9

3:0

0

26-1

-9

20:

30

28-1

-9

14:

00

30-1

-9

7:3

0

1-2

-9

1:

00 MVA 42.1 38.6 24.7

MW 33.9 30.6 18.3

MVAr 26.0 23.5 16.5


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Potencias Estimadas Futuro

60.0

20.0

30.0

40.0

.

MVA

MW

MVAr

0.0

10.0

1-99

:30

1-99

:30

1-99

:30

1-99

:30

1-99

:30

1-99

:30

1-99

:30

1-99

:30

1-99

:30

MximoPromedi

oMnimo

MVA 52.3 47.9 30.7

1

8-11

2

0-6

2

2-1

2

2-2

2

4-1

2

6-1

2

8-5

3

0-0

3

0-1 MW 42.1 38.0 22.7

MVAr 31.9 29.2 20.5


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Los bancos de condensadores permiten entregarLos bancos de condensadores permiten entregar

los reactivos necesarios al sistema.los reactivos necesarios al sistema.

4550

202530

3540

Zbarra [Ohms]

05

10

50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700

Resonancia al conectar condensadores.


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Los filtros sintonizados permiten compensarLos filtros sintonizados permiten compensarreactivos y disminuir la distorsin armnica.reactivos y disminuir la distorsin armnica.


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Los filtros sintonizados permiten compensarLos filtros sintonizados permiten compensarreactivos y disminuir la distorsin armnica.reactivos y disminuir la distorsin armnica.

Estos filtros se sintonizan para cada armnica queEstos filtros se sintonizan para cada armnica que

ocurrencia de resonancias.ocurrencia de resonancias.


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Por la elevada potencia a compensar, la existencia dePor la elevada potencia a compensar, la existencia deu yu y

las amplitudes de inrush es necesario segmentar el filtrolas amplitudes de inrush es necesario segmentar el filtroen varias etapas.en varias etapas.


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De esta forma se consigue:De esta forma se consigue:

Reducir corrientes de inrush y su efecto en elReducir corrientes de inrush y su efecto en elvoltaje del SPI.voltaje del SPI.


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Filtrar en forma selectiva las armnicas de mayorFiltrar en forma selectiva las armnicas de mayorpresencia en el sistema.presencia en el sistema.


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Filtrar en forma selectiva las armnicas de mayorFiltrar en forma selectiva las armnicas de mayorpresencia en el sistema.presencia en el sistema.

Controlar, frente a distintos requerimientos deControlar, frente a distintos requerimientos depotencia reactiva, la compensacin entregada porpotencia reactiva, la compensacin entregada porlos filtros.los filtros.


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Corriente de InrushCorriente de Inrush

La corriente de inrush se produce durante la conexin de los filtros sintonizados.

Corrientes de entrada al conectar los filtros y voltaje de barra.


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..--

Calidad y tolerancia de los condensadoresCalidad y tolerancia de los condensadores

(fusibles internos tol(fusibles internos tol 3%)3%)..


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..--



Calidad y tolerancia de los reactores.Calidad y tolerancia de los reactores.


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..--




Taps de los reactoresTaps de los reactores 0.5%,0.5%, 1.0%,1.0%, 1.5%.1.5%.


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..--





Frecuencia de sintona (Ajuste en terreno).Frecuencia de sintona (Ajuste en terreno).


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..--






enclavamientos).enclavamientos).


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..--







. .


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..--







. .

Equipamiento de maniobra.Equipamiento de maniobra.


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..-- on ro y perac n e roson ro y perac n e ros

Los sistemas de control de filtros sintonizadosLos sistemas de control de filtros sintonizadosermiten conectar desconectar las eta as. Elermiten conectar desconectar las eta as. El

mtodo ms efectivo es por potencia reactiva.mtodo ms efectivo es por potencia reactiva.


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De acuerdo a los requerimientos de cada procesoDe acuerdo a los requerimientos de cada procesose programa la entrada y salida de cada etapa.se programa la entrada y salida de cada etapa.


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El equipo de control est basado enEl equipo de control est basado en

microprocesadores ymicroprocesadores y provee del software necesarioprovee del software necesariopara su programacin y adquisicin de datos.para su programacin y adquisicin de datos.


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El equipo de control est basado enEl equipo de control est basado en

microprocesadores ymicroprocesadores y provee del software necesarioprovee del software necesariopara su programacin y adquisicin de datos.para su programacin y adquisicin de datos.

La proteccin ms importante es sobrevoltajeLa proteccin ms importante es sobrevoltaje

(+15%).(+15%).


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6.6.-- Efectos de Filtros en la Partida deEfectos de Filtros en la Partida de

Grandes MotoresGrandes Motores

La partida del motor afecta seriamente el voltaje del sistema.La partida del motor afecta seriamente el voltaje del sistema.

Tipo de partida Autotransformador Directa

Tap autotransformador 80% 80%

Filtro OFF ON OFF ON

Corriente motor [A] 268 292 331 354

Voltaje barra durante

partida [V]

5888 6350 5860 6420

Voltaje barra final [V] 6050 6544 6025 6550

. . . .

Regulacin de voltaje

durante partida [%]

89.2% 96.2% 88.8% 97.3%

de partida [%]

. . . .

Resultados de partida de motor.


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..--

acuerdo a las caractersticas y condiciones de borde

ms relevantes de la aplicacin especfica.


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..--



En Chile resulta casi mandatario privilegiar la

re ulacin de volta e la continuidad de servicio laoperacin a mxima eficiencia por sobre otros

parmetros.


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..--



En Chile resulta casi mandatario privilegiar la

re ulacin de volta e la continuidad de servicio laoperacin a mxima eficiencia por sobre otros

parmetros.

Los criterios de diseo comnmente utilizados en

Europa suelen diferir considerablemente de los

utilizados en Norteamrica y en Chile.


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Criterios de diseoCriterios de diseo

. secuencialmente desde la menor frecuencia a la mayor.


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2. Disear de manera que las etapas sean desactivadassecuenc a men e es e a mayor recuenc a a a menor.


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3. Debido a la corriente inrush y la mayor frecuencia de

entrada/salida de las etapas sintonizadas a mayor frecuencia,se debe seleccionar potencias de compensacin menorespara stas.


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4. Reducir al mnimo el transiente de volta e roducido or la

operacin normal de entrada/salida de cada una de las etapasdel filtro


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4. Reducir al mnimo el transiente de volta e roducido or la

operacin normal de entrada/salida de cada una de las etapasdel filtro

. que los transientes de corriente y voltaje resulten balanceados


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..--


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ro ns a a o en an a a v a.ro ns a a o en an a a v a.

. ., . . ., .

1 etapa de 4.3 MVAR; 15 kV; 50 Hz. Sintona 360 Hz.1 etapa de 4.3 MVAR; 15 kV; 50 Hz. Sintona 360 Hz.




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