SOLUCIONES CALIDAD DE LA ENERGÍA

Transcripción

1 SOLUCIONES CALIDAD DE LA ENERGÍA BAJA TENSIÓN

2 4. FILTROS DE ARMÓNICOS Familia FFB y FAB 24

3 Los filtros pasivos de armónicos constituyen la forma más económica para el filtrado de las componentes armónicas en los sistemas eléctricos. La proliferación de los dispositivos no lineales en los sistemas eléctricos, ha provocado que los niveles de distorsión armónica (THD en inglés) alcancen magnitudes considerables. Las componentes armónicas de la intensidad de corriente y la tensión provocan distorsión en la forma de onda, haciendo que éstas pierdan su forma senoidal. Cuando las componentes armónicas de la corriente se propagan a través del sistema eléctrico, se originan efectos indeseados sobre las componentes que forman parte del sistema. Entre los efectos más comunes se encuentran: calentamiento anormal de conductores y equipo eléctrico, operación en falso o prematura de dispositivos de protección, lecturas incorrectas en equipo de medición, operación inadecuada de equipo electrónico, resonancia, sobrecarga y fallas en bancos de capacitores y distorsión armónica en la tensión. Los filtros fijos se utilizan cuando la carga no cambia con el tiempo y se requiere siempre la misma cantidad de potencia reactiva para lograr un Factor de Potencia objetivo. Constan de capacitores, reactancias de rechazo e interruptor automático. Los filtros automáticos son muy útiles cuando se tienen dispositivos no lineales cuya demanda de potencia cambia en el tiempo, sin que su contenido espectral se vea alterado (pueden variar la magnitud de las componentes armónicas, pero no su orden). Volts 5 Amps 5 % of FND :44: :44: :44: :44: :44: :44: CHC Volts CHC Amps Thd H1 H2 H3 CHC Amps H4 H5 Fig. 4.4 Ondas de tensión Fig. 4.5 Ejemplo. 25

4 6 El comportamiento de tipo capacitivo del filtro a frecuencia fundamental permite la corrección del factor de potencia de los dispositivos no lineales. El filtro puede diseñarse para filtrar varias componentes armónicas con la misma unidad. 5 4 z [ohms] [ohms] Están formados por grupos trifásicos de configuraciones inductivo capacitivo (LC) conectados en serie. Este tipo de arreglo proporciona en forma simultánea la corrección del factor de potencia y el filtrado armónico. La reactancia inductiva tiene un valor muy bajo a frecuencia fundamental, y el arreglo LC observa un comportamiento de tipo capacitivo ya que éste es el elemento predominante a esta frecuencia. La impedancia del arreglo LC tiene un valor mínimo a la frecuencia de sintonía, y por encima de esta frecuencia predomina el comportamiento de tipo inductivo. 3 L c Z f [Hz] Fig. 4.6 Impedancia y reactancia vs. Frecuencia en el filtro BENEFICIOS TÉCNICOS Y ECONÓMICOS Evitan la propagación de las componentes armónicas por todo el sistema eléctrico. Disminuyen sustancialmente los efectos colaterales que propician los armónicos sobre los equipos que forman parte del sistema eléctrico evitando su degradación prematura. Evita la degradación prematura de otros componentes del sistema eléctrico y la operación incorrecta de equipo sensible, provocados por la distorsión en la corriente y la tensión. Eliminación de penalizaciones por bajo factor de potencia. Instalados junto a las cargas pueden generar ahorros económicos. Disminuye las pérdidas en el sistema por efecto Joule (calentamiento). Mejor regulación de tensión. Liberación de capacidad en el sistema. Evita desgaste prematuro de los equipos por calentamiento excesivo provocado por la operación con baja tensión. Ajusta el factor de potencia en función de la variación de carga. Evita problemas por resonancia condiciones de carga baja. Disminución de la distorsión total de la corriente al confinar las componentes armónicas a una parte del sistema. Al evitar la propagación de los armónicos de corriente por el sistema eléctrico se puede disminuir la distorsión de la tensión. 26 en

5 REACTANCIA DE RECHAZO COMPONENTES Gabinete autosoportado. Circuito de control protegido con interruptor termomagnético dedicado: Interruptor moldeada. termomagnético de caja Diseñada y ensamblada bajo la norma de calidad DIN 91. Tolerancia en la inductancia de la reactancia es de ±3% del valor nominal especificado (garantiza una alta precisión en la sintonía del filtro). Bornas cortocircuitables para recibir las señales del transformador de intensidad exterior al banco. Bornas de tensión alimentadas por el transformador de tensión. El material ferromagnético está diseñado para permitir una alta linealidad en su respuesta. Soporta una corriente fundamental hasta un 6% mayor a la componente fundamental de la corriente que circula por los capacitores, incluso de manera permanente. Diseñado para soportar la corriente térmica de las componentes armónicas 4ª, 5ª y 7ª más la componente fundamental de la corriente. Soportan corrientes de corto circuito de hasta 25 veces el valor de la corriente térmica de diseño. Tipo trifásico con núcleo de hierro. El aislamiento es clase T5H, apto para temperatura ambiente hasta de 5 C. Son impregnados completamente, al vacío y a presión, con una resina de poliéster de temperatura clase H. Se someten a un proceso de secado en un horno a 15 C de temperatura. Incluye un sensor de temperatura instalado en la bobina central. Al detectarse un aumento anormal de la temperatura en cualquiera de las reactancias, el sensor correspondiente manda una señal que dispara al interruptor general del filtro para protegerlo. Para aplicaciones en las que se tenga que mitigar o absorber algún armónico específico, Arteche puede ofrecer filtros sintonizados con el propósito de disminuir su presencia en el sistema. Generalmente los armónicos más comunes de absorción serán el 5º y/o 7º armónico. Aunque también pueden diseñarse filtros con diferentes sintonías con el propósito de absorber un alto porcentaje del espectro armónico presente en el sistema. Las reactancias serán también de núcleo de hierro, con la misma tecnología de fabricación que las reactancias para filtros de rechazo. Regulador de factor de potencia Contactores para cargas capacitivas para cada sección. Capacitores con resistencia individual, sensor de presión y dispositivo anti-explosión, 1% reciclable por no tener elementos encapsulados. Reactancias de núcleo de hierro con tecnología Polygap que garantiza la misma inductancia en los 3 devanados. Fusibles limitadores de alta interruptiva por cada escalón. capacidad Sistema de ventilación forzada filtrada. Información técnica impresa y en formato digital. por convección Como puede observarse en la siguiente tabla la mayoría de los componentes ya descritos son válidos tanto para bancos automáticos como para filtros automáticos. Componente Gabinete autosoportado Interruptor termomagnético Circuito de control Regulador de FP Fusibles limitadores Contactores Capacitores monofásicos Banco Filtro Reactancias de rechazo Por lo que a continuación haremos énfasis en la parte medular de un filtro de armónicos, que son las reactancias. Diseñados para uso en interior. Los devanados se fabrican en cobre, o aluminio, en base a las normas VDE 532 e IEC

6 Especificaciones estándar generales Especificaciones particulares para filtros fijos Todos los filtros en baja tensión hechos por Arteche cuentan con las siguientes especificaciones estándar: Fases Frecuencia Circuito de control Con tablillas terminales del tipo conexión sin tornillos y tablilla cortocircuitable para el transformador de intensidad Para uso interior (IP 21), en lámina en calibres 12 y 14, con acabado en pintura en polvo texturizada en color beige RAL732 en estructura, puertas y cubiertas. Los herrajes y las bandejas son de lámina galvanizada, cáncamos para su fácil manejo e instalación, puertas frontales con cerradura y llave, techo, las cubiertas posteriores y laterales atornillables Montaje del gabinete Autosoportado al suelo, con provisiones para anclaje y zócalo integrado Capacitores De polipropileno metalizado en zinc, para 8 C continuos de temperatura, bajo norma NEMA ANSI EIA-456 y aprobación UL e IEC Capacitores Por medio de resistencias individuales Por medio de dispositivo de sobrepresión para cada capacitor, aprobado por UL e IEC Descarga de capacitores En forma visual para cada capacitores Protección de capacitores Interruptor termomagnético Indicación de falla Protección general 28 Tensiones Capacidad en kvar Regulador de F.P Secuencia de pasos 24, 4,48, 55, 6, 83 y 1 V 3 a 12 Marca Beluk para 6 o 12 escalones 1:1:1..., 1:2:2..., 1:2:3..., 1:2:4..., 1:2:4:8... ó automática Protección de pasos Con fusibles de alta capacidad interruptiva Conexión de pasos Contactores, aprobados por KEMA, para un mínimo de 2. operaciones eléctricas, 165% veces su corriente nominal en categoría AC-3 Marca Beluk GmbH, hecho en Alemania, microprocesador, con medición integrada, puerto de comunicación y software Incluye un CD con las instrucciones para su fácil instalación y programación y manual escrito Altitud máxima 35 msnm NEMA ANSI EIA-456-A, IEC y 2, NM-J-23, ANCE 1996, NEMA CP 1-2 Aprobación UL CYWT.E2274 Mantenimiento 1% reparable en campo Normas Especificaciones particulares Por la parte superior o inferior Documentos Normas 25 a 4 5 Hz Tensión de control Montaje de gabinete Capacidad en kvar VCA 3 Por medio de transformador de control protegido con interruptor termomagnético secundario Armario Tensiones NEMA ANSI EIA-456-A, IEC y 2, NM-J-23, ANCE 1996, NEMA CP 1-2 Aprobación UL CYWT.E2274 Mantenimiento 1% reparable en campo

7 IDENTIFICACIÓN DE EQUIPOS Filtros fijos (familia FFB) FFB IP A Armónica de Sintonía Grado de Protección del Gabinete (IP) Tensión Nominal de Operación Potencia Reactiva (kvar) Filtro Fijo en Baja Tensión Ejemplo FFB 15 4 IP21 5A Sintonizado a 5o Armónico Gabinete IP21 4 V 5 kvar Filtro Fijo en Baja Tensión Filtros automáticos (familia FAB) FAB P IP A Armónico de Sintonía Grado de Protección del Gabinete (IP) Número de Pasos (Escalones) Eléctricos Tensión Nominal de Operación Potencia Reactiva (kvar) Filtro Automático en Baja Tensión Ejemplo FAB 2 4 4P IP54 5A Sintonizado a 5o Armónico Gabinete IP54 4 Pasos (Escalones) 4 V 2 kvar Filtro Automático en Baja Tensión 29

8 6. Filtro de Onda Sinusoidal > Familia SWF COMPONENTES Especificaciones 4,48,6,69 VCA 2-24 VCA disponibles bajo pedido Tensión Los Filtros de Onda Senoidal Tipo SWF de Arteche son fabricados con reactancias de precisión y capacitores de alto rendimiento. Están diseñados para refrigerarse por convección natural, por lo que solo requieren de una adecuada ventilación y pueden operar a temperatura ambiente de hasta 5 C. No requieren resistencias de amortiguamiento o ventiladores, y ofrecen alta eficiencia y rentabilidad. Fases 3 Frecuencia 5 / 6 Hz Frecuencia de conmutación: *5kHz; 2,5kHz, Otras frecuencias disponibles bajo pedido Inductancia por fase Regulación típica de tensión +/-3% de tolerancia para las 3 fases 7.5% caída de tensión con el filtro a plena carga Forma de onda de la salida Las reactancias de los Filtros Tipo SWF son especialmente construidas para formas de onda PWM, usando núcleo con tecnología PolyGapTM, de pérdidas bajas, así como inductancia equilibrada. La inductancia (mh) de las reactancias está dentro del +/- 3% para las tres fases, asegurando una caída de tensión equilibrada. Distorsión de tensión Onda Senoidal Menos del 5% de THD-v (Versión de 5KHz) Temperatura ambiente Altitud Distancia al motor 5 C 1 msnm Cualquiera Los capacitores de los Filtros Tipo SWF están construidos usando elementos de polipropileno metalizado, alojados en gabinetes metálicos y rellenos con fluido dieléctrico biodegradable de alto rendimiento (libre de PCBs). Los capacitores son autoregenerativos, en el caso de que un capacitor experimente ruptura del aislamiento, (posiblemente causada por tensión o sobrecorriente excesivos), un interruptor interno sensible a la presión (aprobado por UL) interrumpirá las conexiones eléctricas internas para prevenir la ruptura. Las características de autoprotección, aprobadas por UL e IEC, eliminan la necesidad de usar fusibles en el circuito reactancia - capacitor. IDENTIFICACIÓN DE EQUIPOS SWF A 2.5/5kHZ IP Grado de Protección del Gabinete Frecuencia Portadora del Drive Tensión Nominal de Operación Corriente A Sine Wave Filter Ejemplo SWF 35A 69 5kHZ IP21 Gabinete IP21 Frecuencia Portadora 5 khz 69 V 35 A Sine Wave Filter 39