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+ PERTURBACIONES DE CALIDAD DE POTENCIA Ing. Humberto López.

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2 + PERTURBACIONES DE CALIDAD DE POTENCIA Ing. Humberto López

3 + 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.

4 + 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:

5 + Compatibilidad electromagnética Definición: 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 tratan el tema de la compatibilidad electromagnética. Dentro de dicha serie aparece en la sección 4: Técnicas de medición y Análisis, la IEC que trata específicamente el tema de monitoreo de Calidad de Potencia y la IEC trata la medición del flicker.

6 + Clasificación de fenómenos que afectan a la calidad del suministro Múltiples 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

7 + Clasificación de las perturbaciones IEEE 1159, Monitoring Electric Power Quality Descripción de los diferentes fenómenos Técnicas e instrumentos de medición Interpretación de resultados IEC , es el par europeo.

8 + Clasificación IEEE 1159 Clasificaciones de los fenómenos de acuerdo con los criterios: Según la duración, forma de la perturbación y espectro de frecuencia.

9 + Clasificación IEEE 1159

10 + Perturbaciones Tipos de perturbaciones electromagnéticas según IEEE 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)

11 + Perturbaciones

12 + Diseño /Ingeniería Tierra Descargadores Interrupciones Armónicos Mantenimiento Supresión de Transitorios Sobre tensión Picos Ruido 20%

13 + 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.

14 + Pirámide de soluciones

15 + Onda ideal de tensión 1 ciclo = 16 ms

16 + 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 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)

17 Unipolar Positive Negative Notching Oscillatory Multiple Zero Crossings Bipolar 1. Transitorios

18 + Efectos: 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.

19 + 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.

20 + 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.

21 2. Variaciones de corta duración Huecos 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 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

22 2. Variaciones de corta duración Las 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)

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

24 2. Variaciones de corta duración Huecos (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.

25 + 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.

26 + 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),

27 + 2. Variaciones de corta duración Interrupciones 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

28 + 2. Variaciones de corta duración SWELL (JOROBAS) En la figura un SWELL causado por una falla monofásica a tierra

29 + 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.

30 + 2. Variaciones de corta duración Swell (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.

31 + 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.

32 + 3. Variaciones de larga duración Causas 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.

33 + 3. Variaciones de larga duración 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.

34 + 3. Variaciones de larga duración Subtensión/Subvoltaje: Puede estar originado artificialmente para reducir carga. Tensión entre 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.

35 + 3. Variaciones de larga duración 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.

36 + 3. Variaciones de larga duración 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.

37 + 4. Desbalance de tensión Ej. Si las tensiones de línea son 448, 440 y 439, el desbalance será: Promedio: Máxima desviación: 448 – = 5.7 Desbalance = 5.7 / 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 , EN-50160, IEEE 1159).

38 + 4. Desbalance de tensión CAUSAS: 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.

39 + 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

40 + 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

41 + 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:

42 + 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

43 + Sistema con cargas lineales V Balance de corrientes canceladas en el neutro n-g Corriente de Fase B Conductor de Neutro Transformador Corriente de Fase C Corriente de Fase A 5. Distorsión de la forma de onda

44 + Sistema con cargas NO Lineales V Desbalance de corrientes en el neutro + tensiones Neutro tierra +distorsión en la señal n-g Corriente de Fase B Conductor de Neutro Transformador Corriente de Fase C Corriente de Fase A Distorsión de la forma de onda

45 + IEEE 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

46 + 5. Distorsión de la forma de onda IEEE 519 de 1992 Índices de distorsión Distorsión armónica total de corriente Distorsión armónica total de tensión

47 + 5. Distorsión de la forma de onda IEEE 519 de 1992 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

48 + 5. Distorsión de la forma de onda IEEE 519 de 1992 Límites de distorsión armónica total de tensión para usuarios y suministradores en el PCC

49 + 5. Distorsión de la forma de onda IEEE 519 de 1992 Límites de distorsión armónica total de corrientes para usuarios y suministradores en el PCC (120 V a 69 kV)

50 + 5. Distorsión de la forma de onda Armónicos 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.

51 + 5. Distorsión de la forma de onda Efectos 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

52 + 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.

53 + 5. Distorsión de la forma de onda Soluciones 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

54 + 5. Distorsión de la forma de onda

55 + 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. 5. Distorsión de la forma de onda 186 hertz

56 + 5. Distorsión de la forma de onda ILIL 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.

57 + 5. Distorsión de la forma de onda 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

58 + 5. Distorsión de forma de onda Ruido 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.

59 + 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

60 + 5. Distorsión de la forma de onda 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

61 + 5. Distorsión de la forma de onda 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

62 + 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 C IEC describe varios tipos de fluctuaciones de tensión.

63 + 6. 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.

64 + 6. Fluctuaciones de tensión 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 PU.

65 + 6. Fluctuaciones de tensión 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).

66 + 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 ).

67 + 6. Fluctuaciones de tensión 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).

68 + 6. Fluctuaciones de tensión 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 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.

69 + 6. Fluctuaciones de Tensión. CAUSAS DE FLICKER barra de carga y en barras remotas. La 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)

70 + 6. Fluctuaciones de Tensión. 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

71 + 6. Fluctuaciones de Tensión. 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

72 + 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

73 +

74 + 1. ALTOS PERO ADMISIBLES 2. MUCHOS PERO ADMISIBLES 3. NO ADMISIBLES Evaluación de eventos

75 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.

76 + 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.

77 + Direcciones de Interés Dranetz-BMI: GERS S.A. Electrotek Concepts

78 PREGUNTAS. ?


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