CALIDAD DE ENERGÍA ELÉCTRICA C:/Calidad de Energía

CALIDAD DE ENERGÍA ELÉCTRICA CALIDAD DE = CALIDAD DEL ENERGIA PRODUCTO Es un término utilizado para definir el estándar de calidad que debe tener el suministro de electricidad (en corriente alterna) en las instalaciones eléctricas asociadas a la: Tensión o voltaje constante Forma de onda sinusoidal Frecuencia constante

CALIDAD DE ENERGÍA ELÉCTRICA PARÁMETROS PERTURBACIONES TENSIÓN Variaciones de tensión, se acepta el 5% de la tensión nominal FRECUENCIA Variaciones sostenidas de frecuencia PERTURBACIONES Armónicas THD no mayor al 8% Flicker

CALIDAD DE ENERGÍA ELÉCTRICA ¿ EN DÓNDE PUEDE ORIGINARSE LA MALA CALIDAD DE ENERGÍA? 1. En la acometida de la red eléctrica que alimenta la instalación por deficiencias en el suministro. 2. En la propia instalación del usuario.

CALIDAD DE ENERGÍA ELÉCTRICA ¿QUIÉNES CAUSAN ESTAS DEFICIENCIAS? Los causantes son los equipos de consumo o las cargas no lineales (generalmente constituidos por componentes electrónicos), como PCs, TVs, variadores de frecuencia, fluorescentes compactos, etc.

CALIDAD DE ENERGÍA ELÉCTRICA ¿QUÉ PROBLEMAS ORIGINAN? Generación de corrientes armónicas. Fugas de corrientes en la red de tierra. Variaciones de voltaje.

CALIDAD DE ENERGÍA ELÉCTRICA DIFERENTES TIPOS DE CARGAS Y FORMAS DE ONDA Distorsión de corriente Tipo de carga Forma típica de la onda Suministro de energía monofásico Semiconvertidor Convertidor de Pulso 6 capacitivo sin inductancia en serie Convertidor de Pulso 6 capacitivo con inductancia en serie > 3% Convertidor de Pulso 6 con inductor grande para suavizar la carga TRADUCIR AL ESPAÑOL Convertidor de Pulso 12 Regulador de Tensión a.c. Varía con el ángulo Lámpara Fluorescente C:/Calidad de Energía

CALIDAD DE ENERGÍA ELÉCTRICA ¿QUÉ ES UNA ARMÓNICA? Son las ondas de frecuencia enteras o múltiplos de números enteros de las frecuencias fundamentales, que dan lugar a una señal distorsionada no sinusoidal.

CALIDAD DE ENERGÍA ELÉCTRICA PROBLEMAS QUE ORIGINAN LAS ARMÓNICAS Operación errática del equipo computarizado. Sobrecalentamiento del equipo y los conductores. Falla prematura de los equipos. Mal funcionamiento de equipos de control, protección, medida y telecomunicación.

CALIDAD DE ENERGÍA ELÉCTRICA SOLUCIONES A LOS PROBLEMAS DE ARMÓNICAS Mantener baja la impedancia eléctrica. Preparar el circuito para asimilar el contenido de armónicas. Balancear correctamente las cargas en los conductores/fases.

CALIDAD DE ENERGÍA ELÉCTRICA EFECTOS DE LAS CORRIENTES ARMÓNICAS Resonancia proveniente de los condensadores de compensación reactiva (que mejoran el factor de potencia). Los condensadores aumentan la distorsión del sistema y contribuyen a producir el fenómeno de resonancia logrando colapsar condensadores o transformadores. SOLUCIÓN : Instalar filtros

CALIDAD DE ENERGÍA ELÉCTRICA EFECTOS DE LAS CORRIENTES ARMÓNICAS Incremento de pérdidas en conductores y transformadores Se debe al incremento de las corrientes armónicas que se suman a la fundamental. Errores de Instrumentos Afectan severamente la lectura de los instrumentos.

CALIDAD DE ENERGÍA ELÉCTRICA CONDICIONES DE RESONANCIA SIN Y CON BANCO DE CONDENSADORES DE 1200 KVAR EN SERVICIO EFECTO DEL FILTRO DE ARMONICOS EN LA FRECUENCIA DE RESONANCIA

CALIDAD DE ENERGÍA ELÉCTRICA REGULACIÓN DEL VOLTAJE La mala regulación del voltaje afecta principalmente a las luminarias y a los motores eléctricos. Las variaciones típicas de voltaje son: Pico de alto voltaje. Caídas de voltaje. Parpadeo de voltaje.

CALIDAD DE ENERGÍA ELÉCTRICA REGULACIÓN DEL VOLTAJE Soluciones a estos problemas Circuitos independientes para equipos electrónicos. Empleo de conductores de óptima dimensión. Compensación del factor de potencia. Sistema de conexión a tierra con un buen diseño y mantenimiento. Instalación de eliminadores de sobretensión para protección de áreas claves.

CALIDAD DE ENERGÍA ELÉCTRICA CORRIENTE DE FASE Y CORRIENTE DE NEUTRO EN UN CIRCUITO QUE ALIMENTA CARGAS ELECTRÓNICAS

CALIDAD DE ENERGÍA ELÉCTRICA EJEMPLOS DE PROBLEMA Y SOLUCIONES CASO CONDUCTOR NEUTRO SOBRECARGADO Cuando las cargas electrónicas 1Ø se alimentan de un sistema 3Ø (de 4 conductores), las corrientes del neutro (In) aumentan. En circuitos 3Ø con cargas lineales, la In es una función del balance de cargas y generalmente es de valor pequeño. Por ejemplo, si tenemos cargas electrónicas con presencia de la 3ra armónica (aprox, 70% de la fundamental) y asumimos cargas balanceadas y de iguales características, entonces la Irms de fase y la Irms neutral serán: I fase = ( I12 + I22 ) 1/2 = ( 1,02 + 0,72 ) 1/2 = 1,22 I neutro = ( I3 + I3 + I3 ) = 2,10 I neutro/I fase = 2,10/1,22 = 1,72

CALIDAD DE ENERGÍA ELÉCTRICA CASO CONDUCTOR NEUTRO SOBRECARGADO Lo que significa que el conductor neutro no debe ser subdimensionado. En la siguiente figura se observa como la corriente en el neutro se incrementa según el incremento de las cargas no lineales como una fracción de la carga total.

CALIDAD DE ENERGÍA ELÉCTRICA CASO CONDUCTOR NEUTRO SOBRECARGADO SOLUCIONES Incremento de la sección del conductor neutro. Doble conductor neutro. Conductor neutro con cada fase. Transformador zig-zag en el lado de carga del conductor neutro afectado. Filtros en serie para bloquear corrientes armónicas de 3er orden. Si se utiliza equipos donde la 3ra armónica es menor al 30% de la fundamental, entonces: I fase = ( I12 + I22 ) 1/2 = ( 1,02 + 0,32 ) 1/2 = 1,04 I neutro = ( I3 + I3 + I3 ) = 0,90 I neutro/I fase = 0,90/1,04 = 0,87 ¡Dimensionar el conductor neutro = conductor de fase !

CALIDAD DE ENERGÍA ELÉCTRICA CALENTAMIENTO DEL TRANSFORMADOR Los transformadores no están diseñados específicamente para alimentar cargas no lineales que obligan a contabilizar pérdidas adicionales causadas por las armónicas. Las pérdidas relevantes son: a) Las proporcionales a la resistencia de los arrollamientos y a la suma al cuadrado de las corrientes fundamental y armónicas. b) Por corrientes parásitas que son proporcionales al cuadrado de la corriente armónica y al cuadrado del orden de la armónica. Por lo tanto la capacidad de un transformador se reduce por la presencia de armónicas en el sistema.

CALIDAD DE ENERGÍA ELÉCTRICA CALENTAMIENTO DEL TRANSFORMADOR Ejemplo: La figura ilustra como los transformadores que alimentan cargas totalmente electrónicas pueden tener una capacidad menor al 50% de su valor nominal.

CALIDAD DE ENERGÍA ELÉCTRICA CALENTAMIENTO DEL TRANSFORMADOR SOLUCIONES Uso de transformadores con un factor “k” es suficiente para el tipo de cargas que serán alimentadas. Filtros pasivos o activos en el lado de carga del transformador. Transformador zig-zag o filtro de bloqueo para limitar la componente armónica de secuencia cero (tercera armónica).