POWER QUALITY STANDARDS. By Mónica V. Avalos Jiménez

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1 POWER QUALITY 1 STANDARDS By Mónica V. Avalos Jiménez

2 2 Contenido Introducción Definición de Calidad de la Potencia Importancia del Estudio de la Calidad de la Potencia Normatividad sobre Calidad de la Potencia Beneficios de la normalización

3 3 Introducción El concepto de calidad de la energía eléctrica se reporta desde fines de los años 60's y con mayor énfasis en los años 80's, su desarrollo viene desde la instalación de las primeras centrales eléctricas a fines del siglo XIX e inicios del XX. Los primeros estudios de armónicos en sistemas de potencia se remontan al año de 1890, cuando se identificaron a los transformadores y motores como los principales elementos que distorsionaban las formas de onda de tensión y corriente en las redes eléctricas. El concepto Calidad de Energía Eléctrica es un tema esencial el cual ha evolucionado en la última década a escala mundial, está relacionada con las perturbaciones eléctricas que pueden afectar a las condiciones eléctricas de suministro y ocasionar el mal funcionamiento o daño de equipos y procesos.

4 4 Definición de Calidad de la Potencia (Energía) El Comité Electrotécnico Internacional (IEC, por sus siglas en inglés) define a la Calidad de la Potencia (Power Quality), como las características de la energía eléctrica (tensión, corriente y sus relaciones) en función del tiempo y de la frecuencia en un punto dado del sistema eléctrico de potencia (típicamente en el punto de acoplamiento común) que se evalúan contra un conjunto de parámetros técnicos de referencia. Nota: en algunos casos estos parámetros pueden relacionarse con la compatibilidad que existe entre la energía eléctrica suministrada sobre una red y las cargas que se conectan a ésta.

5 5 Importancia del estudio de la Calidad de la Potencia El uso ascendente de dispositivos electrónicos y equipos digitales en aplicaciones domésticas e industriales se ha incrementado dramáticamente en los últimos años, y toda vez que el uso va ligado con la utilización de la energía eléctrica, se ha visto degradado el sistema eléctrico. Debido a que el suministro de energía eléctrica es uno de los principales servicios que recibe la sociedad, de la calidad de este servicio depende la actividad comercial, industrial y social de los países.

6 6 Normatividad sobre Calidad de la Potencia La calidad de la potencia depende de características clave de las fuentes de electricidad, que incluyen la frecuencia, tensión y variaciones de tensión; las características críticas que sirven como referencia para clasificar las perturbaciones de acuerdo a su impacto en la calidad de la potencia: Variaciones de frecuencia y tensión Cambios rápidos de tensión Severidad de parpadeos (Flicker) Huecos de tensión (Dips) Interrupciones cortas y prolongadas de tensión Transitorios por sobretensión Desequilibrio de tensión Tensión armónica e inter-armónica Para estudiarlos y reducirlos se toma en cuenta la normatividad nacional e internacional en las que se da un marco de referencia y recomendaciones.

7 7 Normatividad sobre Calidad de la Potencia Por qué necesitamos normas de Calidad de la Potencia? Proteger la integridad y seguridad de la red pública de suministro Asegurar que los equipos de los usuarios funcionen adecuadamente Evitar que los equipos se degraden y disminuya su ciclo de vida útil UN NIVEL ACEPTABLE DE CALIDAD DE POTENCIA PARA TODOS (SUMINISTRADORES Y USUARIOS)

8 8 Normas técnicas de Calidad de la Potencia Organismos que desarrollan normas de Calidad de la Potencia INTERNACIONAL IEC (Comité Electrotécnico Internacional) TC 77 (IEC X-X, SC 77A) Extranjeras EUA - ANSI (IEEE-519) España AENOR (CT 208) Regionales Unión Europea CENELEC (CT 110) EN 50160

9 9 Normas técnicas de Calidad de la Potencia NACIONALES CRE (Código de RED) CFE (CFE L , L00070) entre otras. ANCE (CT 77A y GT 77A) NMX-J , 4-7, 4-30, entre otras. NORMATIVA CON MAYOR INFLUENCIA PARA DESARROLLO A NIVEL REGIONAL Y NACIONAL Normas de IEC del TC 77 (Fenómeno de baja frecuencia) Normas de EN (EN 50160, EN X) Normas IEEE (ANSI) IEEE 518, 519 y La mayoría de las normas regionales como las de CENELEC y CANENA toman como base la normativa de IEC así como las de IEEE (ANSI).

10 10 Normas técnicas de Calidad de la Potencia (IEC Normas Internacionales) 2-2. Niveles de compatibilidad para las perturbaciones conducidas de baja frecuencia y la transmisión de señales en las redes de suministro público en baja tensión Niveles de compatibilidad para las perturbaciones conducidas de baja frecuencia en instalaciones industriales Armónicas (<16A), equipo residencial Armónicas (>16A), equipo industrial Límites de perturbación en MT/AT Armónicas (>16A y <75 A), equipo comercial. Instrumentos de medición 4-7. Especificaciones del medidor de armónicas Inmunidad a corrientes armónicas Métodos de medición de calidad de la energía

11 11 Normas técnicas de Calidad de la Potencia (IEEE Normas Extranjeras IEEE Practicas recomendadas y requisitos para controlar armónicas en sistemas eléctricos de potencia. IEEE 518 Guía para la instalación de equipo eléctrico y para minimizar el ruido proveniente de fuentes externas en la entrada de controladores. IEEE 1531 Guía para la aplicación y especificaciones de filtros de armónicas. Equipo electrotécnico (utilización)conectado a la red pública de suministro Sin normas técnicas. Instrumentos de medición IEEE-1159:Guía para la medición de la calidad de la energía eléctrica. IEEE-1453: Prácticas recomendadas para la medición y límites de parpadeo (flicker) en sistemas de corriente eléctrica.

12 Normatividad Mexicana 12 (NMX-J-550-ANCE / NMX-J-610-ANCE) -2-2: Entorno-Niveles de compatibilidad para las perturbaciones conducidas de baja frecuencia y transmisión de señales en las redes públicas de baja tensión (guía para establecer límites). -2-4: Entorno-Niveles de compatibilidad para las perturbaciones conducidas de baja frecuencia en instalaciones industriales (guía para establecer límites). -2-8: Entorno-Caídas e interrupciones de corta duración de tensión en las redes públicas de suministro (guía para establecer límites). -3-6: Evaluación de límites de distorsión armónica para la conexión de instalaciones eléctricas a sistemas eléctricos en MT,AT y EAT (guía para establecer límites). -3-7: Guía para evaluación de límites de parpadeo para la conexión de instalaciones eléctricas a sistemas eléctricos en MT, AT y EAT(guía para establecer límites). -3-2: Límites para las emisiones de corriente armónica de aparatos con corriente de entrada <= 16A por fase. -3-3: Límites para los cambios de tensión, fluctuaciones de tensión y parpadeo que provocan los equipos con una corriente asignada <= 16A por fase que no se someten a conexión condicional. -3-4: Límites de las emisiones de corrientes armónicas en los sistemas de suministro de baja tensión para equipos con corriente nominal > 16A por fase : Límites para las corrientes armónicas producidas por los equipos conectados a redes públicas de baja tensión de corriente de entrada >16A y <= 75A por fase. -4-7: Guía general de instrumentación y medición para armónicas e inter-armónicas en sistemas de suministro de energía eléctrica y equipo conectado a estos : Medidor de parpadeo Especificaciones de funcionamiento y diseño : Métodos de medición y estudio de calidad de la energía eléctrica.

13 13 Normatividad Mexicana

14 14 Normas técnicas de Calidad de la Potencia CT 77 NMX-J-610/3-2-ANCE-2010 COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA (EMC) PARTE 3-2: LÍMITES - LÍMITES PARA LAS EMISIONES DE CORRIENTE ARMÓNICA DE APARATOS CON CORRIENTE DE ENTRADA 16 A POR FASE. NMX-J-610/3-3-ANCE-2011 COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA (EMC) - PARTE 3-3: LÍMITES - LÍMITES PARA LOS CAMBIOS DE TENSIÓN, FLUCTUACIONES DE TENSIÓN Y PARPADEO QUE PROVOCAN LOS EQUIPOS CON UNA CORRIENTE ASIGNADA < 16 A POR FASE Y QUE NO SE SOMETEN A CONEXIÓN ADICIONAL. NMX-J-610/2-8-ANCE-2011 COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA (EMC) PARTE 2-8: AMBIENTE ELECTROMAGNÉTICO GUÍA PARA DECREMENTOS REPENTINOS E INTERRUPCIONES DE TENSIÓN DE CORTA DURACIÓN EN SISTEMAS ELÉCTRICOS DE POTENCIA. NMX-J-610/3-6-ANCE-2009 COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA (EMC) - PARTE 3-6: EVALUACIÓN DE LÍMITES DE DISTORSIÓN ARMÓNICA PARA LA CONEXIÓN DE INSTALACIONES ELÉCTRICAS A SISTEMAS ELÉCTRICOS EN MT, AT Y EAT. NMX-J-610/3-7-ANCE-2012 COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA (EMC) - PARTE 3-7: LÍMITES - GUÍA PARA EVALUACIÓN DE LÍMITES DE PARPADEO PARA LA CONEXIÓN DE INSTALACIONES ELÉCTRICAS A SISTEMAS ELÉCTRICOS EN MT, AT Y EAT. NMX-J-610/3-12-ANCE-2010 COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA (EMC) PARTE 3-12: LÍMITES LÍMITES PARA LAS CORRIENTES ARMÓNICAS PRODUCIDAS POR LOS EQUIPOS CONECTADOS A LAS REDES PÚBLICAS DE BAJA TENSIÓN CON CORRIENTE DE ENTRADA > 16 A Y 75 A POR FASE. NMX-J-610/4-7-ANCE-2013 COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA (EMC) - PARTE 4-7: TÉCNICAS DE PRUEBA Y MEDICIÓN GUÍA GENERAL DE INSTRUMENTACIÓN Y MEDICIÓN PARA ARMÓNICAS E INTERARMÓNICAS, EN SISTEMAS DE SUMINISTRO DE ENERGÍA ELÉCTRICA Y EQUIPO QUE SE CONECTA A ÉSTOS. Otros CT NMX-J-724-ANCE-2016 (consulta pública) Evaluación de la calidad de la potencia características de la electricidad suministrada por las redes públicas. Esta Norma Mexicana especifica las características esperadas de la electricidad en las terminales de suministro de las redes públicas en baja tensión, en media tensión y en alta tensión, a 60 Hz.

15 15 Normas y regulaciones extranjeras (Centro y Sudamérica) Colombia Comité 129 Calidad de energía eléctrica. Documento CREG-017 Documento CREG-032, Propuesta de regulación de la CP en el sistema interconectado nacional

16 16 Normas y regulaciones extranjeras (Centro y Sudamérica) Perú, En octubre de 1997, se promulgó la norma técnica de calidad de los servicios eléctricos-ntcse (decreto supremo em), donde se fijaron los estándares y compensaciones a cumplirse en los aspectos de calidad del suministro, calidad del producto y alumbrado público. El salvador, Normas de Calidad del Servicio de los Sistemas de Distribución (Acuerdo SIGET No. 192-E-2004, Diciembre 2004)- Calidad del suministro o servicio. Guatemala Normas técnicas del servicio de distribución ntsd resolución CNEEN NA

17 17 Parámetros de Calidad de la Potencia

18 18 Parámetros de la Calidad de la Potencia Parámetros de calidad de la potencia Frecuencia del sistema Amplitud de la tensión del suministro eléctrico Abatimiento (dip) o incremento (swell) Interrupciones de tensión Transitorios de tensión Desbalance de suministro de tensión Señalización en el suministro de tensión Cambios abruptos de tensión Desviación por arriba/abajo Armónicas de tensión Inter armónicas de tensión (señal < 3 khz) Parpadeo de la tensión (flicker) Métodos de medición NMX-J NMX-J NMX-J NMX-J NMX-J NMX-J NMX-J NMX-J NMX-J NMX-J NMX-J NMX-J

19 19 Normas Oficiales Mexicanas (NOMs) NOM-001-SEDE Instalaciones eléctricas Tiene como principal objetivo establecer especificaciones para que en las instalaciones eléctricas se minimice el riesgo de alguna falla o corto circuito que se pudiera generar. NOM 007 CRE Tiene como principal objetivo establecer las especificaciones y métodos de prueba de los instrumentos metrológicos de un sistema de medición de energía eléctrica.

20 20 Actores en el tema de Calidad de la Potencia CFE Generación Transmisión Distribución S CRE, Comisión Reguladora de Energía USUARIO Industrial Comercio Doméstico Cogenerador

21 21 Beneficios de la Normalización La normalización en materia de PQ beneficia a: consumidores de equipos equipos confiables y robustos contra perturbaciones, bajo consumo de energía y menos propensos a contaminar, se traduce en ahorro por concepto de penalizaciones y reducción de riesgos. fabricantes de equipos, Ofrecen un mejor producto (determinante en licitaciones), tienen oportunidad de competir en mercados extranjeros, evitan y se protegen contra la competencia desleal así como tener una mejor confiabilidad en sus procesos de producción. suministradores: energía eléctrica Mejoran y protegen la calidad de la energía eléctrica, ofrecen un mejor servicio determínate para empresas que lo demandan, gastan menos por concepto de robustecer su sistema y además tienen la opción de utilizar sus redes para otros propósitos.

22 22 Fin de la presentación Preguntas Sugerencias