CALIBRACIÓN DE MEDIDORES DE ENERGÍA ELÉCTRICA ACTIVA CLASE 0,2 S; 0,5 S; 1 y 2

Transcripción

1 CALIBRACIÓN DE MEDIDORES DE ENERGÍA ELÉCTRICA ACTIVA CLASE 0,2 S; 0,5 S; 1 y 2 LADY PEREIRA Laboratorio de Electricidad de la Dirección de Metrología del INACAL 19 de Abril del 2017

2 Difusión

3 Aprueba las Normas Técnicas Peruanas, que son voluntarias a diferencia de los reglamentos técnicos. ESTANDARIZA los bienes y servicios, con el objetivo de incrementar su calidad y seguridad. Contribuye a la competitividad, intensifica la competencia e incrementa las exportaciones. Evalúa la competencia técnica de los organismos de evaluación de la conformidad para dar garantía de un servicio confiable y reconocido nacional e internacionalmente. Apoyamos el desarrollo de productos y servicios competitivos en el ámbito nacional e internacional, garantizando seguridad y cumplimiento de estándares de calidad. Garantiza la trazabilidad internacional de las mediciones. Presta servicios de calibración de equipos e instrumentos de medición a los laboratorios de calibración y a la industria. Custodia los patrones nacionales para asegurar la uniformidad de las mediciones en el país. Promueve una adecuada gestión e implementación de la Política nacional para la Calidad y el desarrollo de la Cultura de la Calidad. Investiga e identifica la demanda y oportunidades de desarrollo de la infraestructura de la calidad, identifica las brechas en materia de calidad y el desarrollo de estrategias de intervención.

4 CALIBRACIÓN DE MEDIDORES DE ENERGÍA ELÉCTRICA ACTIVA CLASE 0,2 S; 0,5 S; 1 y 2 Establecer las acciones que deberán efectuarse para realizar la calibración de medidores estáticos de energía eléctrica activa para corriente alterna a la frecuencia industrial.

5 Contenido - Metrología Legal - Introducción. - Calibración de medidores de energía eléctrica (Campo de aplicación - Definiciones - Características - Principio de funcionamiento - Método de calibración - Equipos y materiales - Proceso de calibración - Cálculo de incertidumbre).

6 Certificado de Aprobación de Modelo (CAM) Homologación de CAM emitido en el extranjero Aprobación de modelo - Evaluación de las muestras - Evaluación de la memoria descriptiva - Evaluación documentaria - Verificación de marcado en muestra Controles Metrológicos Verificación inicial Reconocimiento de organismo acreditado Reconocimiento de organismo autorizado - Organismo de inspección / laboratorio acreditado Bajo un mismo procedimiento de verificación (PV); 100 % - Fabricas Evaluación documentaria/ Evaluación In Situ PV: 100% Verificaciones Periodicas - Organismos de Inspección Acreditados

7 Jerarquía de Patrones Laboratorio de Electricidad - Energía Patrones Internacionales (INMETRO) Patrón Electrónico monofásico LE ; Radian RD-21 Imax: 200 A; Vmax: 600 V U = 0,013% fp. 1; U = 0,014% fp. 0,5 Ind. Patrón Electrónico trifásico LE ; Radian RD-31 Imax: 200 A; Vmax: 600 V U = 0,013% fp. 1; U = 0,014% fp. 0,5 Ind. Equipo de Ensayo de M.E:E. Monofásico LE Imax: 150 A; Vmax: 264 V Equipo de Ensayo de M.E:E. Trifásico LE Imax: 120 A; Vmax: 380 V Patrón Electrónico de E:E. LE ; Radian RM Imax: 150 A; Vmax: 600 V Exactitud: 0,05% Patrón Electrónico de E:E. LE ; Radian RM Imax: 200 A; Vmax: 600 V Exactitud: 0,04% Patrón Electrónico de E:E. LE ; Jemtec SC-30 Imax: 150 A; Vmax: 600 V Exactitud: 0,05% Medidor Electrónico de E:E. LE ; Landis & Gyr TVH Imax: 100 A; Vmax: 560 V Exactitud: 0,2% fp. 1; 0,3% fp. 0,5 Ind. Medidor Electrónico de E:E. LE ; Multi-Amp Imax: 100 A; Vmax: 480 V Exactitud: 0,1% Patrones Exactitud 0,025% Patrones Exactitud 0,1% Medidores Estáticos Cl. 0,2 S a 0,5 S Medidores Estáticos Cl. 1 y 2 Medidores Electromecánicos Cl. 2 Equipo de Ensayo de Medidores de Energía Eléctrica

8 Campo de Aplicación Se aplica para la calibración de medidores estáticos de energía eléctrica activa clase 0,2 S; 0,5 S; 1 y 2, los cuales deberán satisfacer los requisitos de la norma NMP Solo se aplicará al medidor estático de energía eléctrica activa en forma independiente, sin conexión a un transformador de medida. Los medidores estáticos de energía eléctrica en corriente alterna solo serán calibrados en energía eléctrica activa a la frecuencia industrial de 60 Hz, tanto en sistema monofásico como en sistema trifásico para los factores de potencia 1 y 0,5 inductivo.

9 Medidor estático de energía eléctrica Nomas de requisitos generales/particulares Registrador normalmente se visualiza: 9999, , Medidor de 2 hilos Clase de protección II Constante se puede expresar en Wh/imp. Corriente de base / máxima Tapa de bornes Diagrama de conexión

10 Características de los medidores de energía eléctrica La función de un medidor de energía es sumar e indicar el trabajo eléctrico que corresponde al consumo de la energía, en forma continua. La unidad de energía en el Sistema Internacional de Unidades (SI) es el joule, pero, por razones comerciales, para la energía eléctrica, la unidad utilizada es el watt-hora (Wh) o el kilowatt-hora (kwh). La relación entre ambas es: 1 Wh = 3600 J = 3,6 kj. En la medida de energía eléctrica en corriente alterna, la tensión y la corriente no suelen estar en fase y ello conlleva a que la energía activa no coincida con la aparente. Cuando se trata de ondas sinusoidales (como ocurre en la red de suministro industrial), se tienen tres tipos de energía, que se definen a continuación, y para cada una de ellas existe un tipo de medidor.

11 Método de calibración La calibración de medidores estáticos de energía eléctrica activa se realizará por comparación con un contador de energía eléctrica activa de mejor exactitud utilizando una fuente de potencia constante. Se llamará patrón al contador que actúa como calibrador y medidor al que va a ser calibrado. Medidores Patrón Equipo de ensayo

12 Equipos y materiales Un contador de energía eléctrica activa, que actuará como patrón en la calibración, cuya exactitud será mejor que la del medidor a calibrar. El patrón de referencia del laboratorio debe poseer un certificado de calibración en vigencia, el cual habrá sido emitido por un laboratorio acreditado en el ámbito de su acreditación o por el laboratorio nacional, esto asegura la trazabilidad de las mediciones.

13 Equipos y materiales Una fuente de potencia constante. Estará formado por una fuente de tensión y otra de corriente alterna, que serán independientes la una de la otra. Cuando se trate de corriente alterna se tendrá la precaución de que ambas fuentes tengan una alimentación común para asegurar que la frecuencia sea la misma, y como será necesario conseguir cargas con distinto ángulo de fase, para conseguirlo, el sistema incorporará un desfasador, que es un dispositivo que permite retrasar o adelantar la onda de tensión con respecto a la corriente con el fin de corregir el ángulo de fase entre ellas. A este tipo de carga generada por dos fuentes que se regula de forma independiente se le llama carga fantasma o ficticia, y es la empleada en la calibración de medidores de energía eléctrica activa. La distorsión de la onda de tensión y de la onda de corriente será inferior a la que admita el patrón y el medidor a calibrar, y vendrá indicada en su manual, y en caso contrario se tendrá en cuenta su influencia según lo indicado en su manual.

14 Contador de pulsos Equipos y materiales Un contador de pulsos, en el caso de que exista una salida de pulsos en el medidor de energía. Los medidores poseen dos formas de trasmitir su información, directamente, mediante la lectura que aparece en el visualizador o mediante una relación numérica entre cantidad de energía registrada por el medidor y una señal de salida que puede ser: una salida de pulsos (por ejemplo TTL), una salida de pulsos ópticos (un led que emite destellos). Para utilizar esta segunda forma de información será necesario el uso de un contador de pulsos, el cual estará conectado a la salida de pulsos del medidor en el primer caso y a una cámara lectora de pulsos. En todos los casos la cantidad de energía registrada será proporcional al número de pulsos. Esta proporción el fabricante la expresa como una constante, y es la llamada constante del medidor, puede venir expresada en cantidad de energía por pulso o en número de pulsos por unidad de energía (por ejemplo imp/kwh). Los contadores de pulsos tienen dos entradas de pulsos, así tienen por una los pulsos del medidor y por la otra los pulsos del patrón, lo que hacen es comparar la cantidad de energía medida por uno y por otro y dar el error relativo porcentual directamente.

15 Equipos y materiales Un sistema de sincronización. Cuando no se esté utilizando un contador de pulsos, y el patrón no disponga de un sistema propio de sincronización (a menudo, los patrones están provistos de un sistema de este tipo, pudiendo utilizar una base de tiempos propia o externa, para controlar a otros instrumentos), pero el instrumento a calibrar y el patrón tienen una entrada de sincronización, se puede utilizar una base de tiempos externa provista de un interruptor de arranque/parada, para que empiecen la medida y la terminen al mismo tiempo.

16 Equipos y materiales Para medidores estáticos, la calidad del equipo de ensayo o del patrón y demás aparatos que conforman el sistema de medición, debe ser tal que la incertidumbre de la medición del porcentaje de error no debería exceder de 1/5 del límite del porcentaje de error para el punto de ensayo dado a las condiciones de referencia.

17 Equipos y materiales Un generador de alta tensión que permita aplicar una tensión sinusoidal de ensayo de por lo menos de 3,2 kv a 60 Hz para medidores estáticos para el ensayo de tensión en c.a

18 Preparación El medidor deberá estar identificado de forma permanente y unívoca con su marca, modelo y número de serie; si no lo estuviera se le asignará una identificación unívoca (por ejemplo, la del usuario) que se fijará sobre el instrumento para poder asociarle los resultados de la calibración y de las que se le hagan en el futuro. Los bornes están marcados de forma que puedan ser identificados sin ambigüedad, y debe acompañarle un esquema de conexionado (usualmente en la tapa de bornes o en placa de características del medidor). De ser necesario se dispondrá del manual o del sistema de conexión del medidor a calibrar, para que se conecte correctamente y se conozca exactamente sus límites de medida y los pasos a seguir para su utilización. Para mayor detalle ver manual STAR DDS26B:

19 Preparación Antes de realizar los ensayos de exactitud los circuitos de tensión, corriente y auxiliares deben ser alimentados el tiempo necesario para alcanzar la estabilidad térmica. En el caso de los medidores estáticos por lo menos durante 20 minutos a la tensión de referencia y a 0,1 I b siendo el factor de potencia igual a 1, para verificar que emitan pulsos en y al mismo tiempo con el fin de que alcancen la estabilidad térmica. Las condiciones de referencia son las que se indican en las tablas 2, 3 y 4.

20 Preparación

21 Proceso de Calibración

22 Proceso de Calibración

23 Ensayo nº 1: Ensayo de tensión en c.a. Para medidores estáticos, el ensayo de tensión en c.a. se debe llevar a cabo de acuerdo con la tabla 5. La tensión de ensayo debe ser básicamente sinusoidal, teniendo una frecuencia entre 45 Hz y 65 Hz, y siendo aplicada durante 2 s. La fuente de alimentación debe ser capaz de suministrar al menos 500 VA. El tiempo de subida y de caída de la tensión de ensayo debe ser 2 s. Los circuitos auxiliares con tensión de referencia menor o igual a 40 V se deben conectar a tierra. Durante este ensayo, no se debe producir ningún contorneamiento, descarga disruptiva o perforación. Para mayor información ver: Norma UNE-EN Equipo de medida de la energía eléctrica (c.a.). Requisitos particulares. Parte 52: Símbolos. Junio 2006

24 Ensayo nº 2: Ensayo en condición de vacío Para medidores estáticos, cuando se aplique la tensión, sin pasar corriente por el circuito de corriente, el dispositivo de salida del medidor no debe emitir más de un impulso. Para este ensayo, el circuito de corriente debe estar abierto y se debe aplicar una tensión del 115% de la tensión de referencia a los circuitos de tensión. La duración mínima del ensayo debe ser: t k m V I n máx min para medidores de clase 0,2 S t k m V I n máx min para medidores de clase 0,5 S y 1 t k m V I n máx min para medidores de clase 2

25 Ensayo nº 3: Ensayo de arranque Para medidores estáticos, cuando se energiza el medidor a la tensión de referencia, (y en el caso de los medidores polifásicos, con carga equilibrada) y se conecta según se muestra en el diagrama de conexiones, se debe empezar y continuar registrando a la corriente proporcionada en la tabla 6.

26 Ensayos nº 4 9: Ensayos de exactitud Para medidores estáticos, los ensayos de exactitud para los casos monofásico y polifásico se deben llevar a cabo a los puntos especificados en la tabla 7, en el orden mostrado en la tabla, sin esperar a que se alcance el equilibrio térmico entre las mediciones.

27 Ensayo nº 10: Verificación del registro Para medidores estáticos, este ensayo se debe realizar midiendo una cantidad de energía suficiente para verificar que la exactitud de incrementar la lectura del registro es mejor que ±1,0%. El ensayo se debe realizar para cada medidor sobre al menos un registro de tarifa.

28 Toma y tratamiento de datos Luego de haberse realizado las conexiones se selecciona en el sistema de alimentación los valores de tensión, corriente y factor de potencia a los que se realizarán las mediciones. Las conexiones y desconexiones se llevarán a cabo con los circuitos de tensión y de corriente desenergizados. Para el caso en que el patrón empleado no cuente con un contador de pulsos de manera que ofrezca directamente el error entre las mediciones lo que hay que hacer es tomar las lecturas de los medidores ya sea en watt-hora (Wh) o en número de impulsos (imp). Es decir la lectura correspondiente al número de impulsos del medidor ( patrón ( L P correcciones ( ) y la lectura del ), cada vez que se detenga la medición. En éste caso el error en cada punto de medida sin aplicar E SC ) sería: L M E sc L M L P Como en electricidad lo usual es expresar el error de la medición en error relativo porcentual ( dado de la forma siguiente: LM LP Er % 100 L P % E r ), éste quedaría

29 Toma y tratamiento de datos Si la verificación se hace con un contador de pulsos o manchas (o un sistema integrado de medida) el resultado será expresado de esta misma forma directamente por el sistema de medida. Aplicando todas aquellas correcciones (teniendo en cuenta que también hay que expresarlas en tanto por ciento del error) que afectarían el resultado, el error porcentual de la calibración estará dado por la siguiente expresión: E% % E r Mres Pc Pd Pt Pi donde: Mres Mt Pc Pd Pt Pi corrección debida a la resolución del medidor a calibrar ( Mres 0 ) corrección debida a la influencia de la temperatura sobre el medidor a calibrar ( Mt 0 ) corrección debida a la calibración del patrón corrección debida a la deriva del patrón ( 0 ) corrección debida a la influencia de la temperatura sobre el patrón ( Pt 0 ) corrección debida a la interpolación asociada a la lectura del patrón El valor más probable de algunas correcciones es nula pero sus respectivas incertidumbres no lo son. Pd

30 Cálculo de incertidumbres

31 Difusión

32 Gracias Consultas a: