Frecuencia Bloque H. Ilustración 1 Perfil de la frecuencia de la tensión en la red

Transcripción

1 12/8/14 1:1 12/8/14 16:1 13/8/14 7:1 13/8/14 22:1 14/8/14 13:1 15/8/14 4:1 15/8/14 19:1 16/8/14 1:1 17/8/14 1:1 17/8/14 16:1 18/8/14 7:1 18/8/14 22:1 19/8/14 13:1 2/8/14 4:1 2/8/14 19:1 21/8/14 1:1 22/8/14 1:1 22/8/14 16:1 23/8/14 7:1 23/8/14 22:1 24/8/14 13:1 25/8/14 4:1 25/8/14 19:1 Frecuencia (Hz) 1. ANÁLISIS ELÉCTRICO 1.1. ANÁLISIS DE LA FRECUENCIA DE LAS SEÑALES DE TENSIÓN 6,3 6,2 6,1 6 59,9 59,8 59,7 59,6 Frecuencia Bloque H Lim Sup Lim Inf Frecuencia Ilustración 1 Perfil de la frecuencia de la tensión en la red Las frecuencias medidas en el bloque H de la Universidad, cumplen con las variaciones permitidas para este parámetro, de acuerdo con la normatividad colombiana (Resolución CREG 25 de 1995 o Código de Redes), que van desde 59,8 Hz, hasta 6,2 Hz.

2 12/8/14 :4 12/8/14 15:1 13/8/14 5:4 13/8/14 2:1 14/8/14 1:4 15/8/14 1:1 15/8/14 15:4 16/8/14 6:1 16/8/14 2:4 17/8/14 11:1 18/8/14 1:4 18/8/14 16:1 19/8/14 6:4 19/8/14 21:1 2/8/14 11:4 21/8/14 2:1 21/8/14 16:4 22/8/14 7:1 22/8/14 21:4 23/8/14 12:1 24/8/14 2:4 24/8/14 17:1 25/8/14 7:4 25/8/14 22:1 Tension de Linea (U) 1.2. ANÁLISIS DE TENSIONES DE LÍNEA 25 Tensiones de Línea U1 U2 U3 Lim Sup Lim Inf Ilustración 2 Perfil de las tensiones de línea En el gráfico se puede observar que la tensión de línea U3 es más alta que las otras dos, superando reiteradamente el límite superior permitido por la normatividad colombiana. Esto puede acortar la vida útil de los equipos conectados a dicha tensión y, por lo tanto es necesario corregirlo. El día domingo 17 de agosto se evidencia una caída de tensión, esto se debe a que en este momento se suspendió el fluido eléctrico

3 12/8/14 :4 12/8/14 15:1 13/8/14 5:4 13/8/14 2:1 14/8/14 1:4 15/8/14 1:1 15/8/14 15:4 16/8/14 6:1 16/8/14 2:4 17/8/14 11:1 18/8/14 1:4 18/8/14 16:1 19/8/14 6:4 19/8/14 21:1 2/8/14 11:4 21/8/14 2:1 21/8/14 16:4 22/8/14 7:1 22/8/14 21:4 23/8/14 12:1 24/8/14 2:4 24/8/14 17:1 25/8/14 7:4 25/8/14 22:1 Tension de Fase (V) 1.3. ANÁLISIS DE TENSIONES DE FASE 16 Tensiones de Fase V1 V2 V3 Lim Sup Lim Inf Ilustración 3 Perfil de las tensiones de fase Igual que con las tensiones de línea, en las tensiones de fase se observa que las tensiones V2 y V3 superan los límites permitidos establecidos por la normatividad.

4 12/8/14 1:1 12/8/14 16:1 13/8/14 7:1 13/8/14 22:1 14/8/14 13:1 15/8/14 4:1 15/8/14 19:1 16/8/14 1:1 17/8/14 1:1 17/8/14 16:1 18/8/14 7:1 18/8/14 22:1 19/8/14 13:1 2/8/14 4:1 2/8/14 19:1 21/8/14 1:1 22/8/14 1:1 22/8/14 16:1 23/8/14 7:1 23/8/14 22:1 24/8/14 13:1 25/8/14 4:1 25/8/14 19:1 Desequilibrio de Tensión (% de V Promedio) 1.4. ANÁLISIS DEL DESEQUILIBRIO EN TENSIÓN Desequilibrio en Tensión Lim Deseq V Deseq V Ilustración 4 Perfil del desequilibrio en tensión De acuerdo con las normas internacionales (EN516), el desequilibrio en tensión no debería superar el 2%, puesto que valores superiores pueden afectar el funcionamiento de los motores eléctricos trifásicos. Puede apreciarse que se presentó desequilibrio en tensión el día 17 de agosto que alcanza un 17%. Sin embargo el promedio del desequilibrio es de.33% sin tener en cuenta los datos en los que ocurre la pérdida del fluido eléctrico del día 17. Lo anterior evidencia que él % de desequilibrio está por debajo de los límites establecidos y cumpliendo con la normatividad.

5 12/8/14 1:1 12/8/14 16:1 13/8/14 7:1 13/8/14 22:1 14/8/14 13:1 15/8/14 4:1 15/8/14 19:1 16/8/14 1:1 17/8/14 1:1 17/8/14 16:1 18/8/14 7:1 18/8/14 22:1 19/8/14 13:1 2/8/14 4:1 2/8/14 19:1 21/8/14 1:1 22/8/14 1:1 22/8/14 16:1 23/8/14 7:1 23/8/14 22:1 24/8/14 13:1 25/8/14 4:1 25/8/14 19:1 Corrientes (A) 1.5. DISTORSIÓN ARMÓNICA TOTAL EN TENSIÓN Ilustración 5 Perfil de las distorsiones armónicas totales THD en tensión Las distorsiones armónicas totales en tensión se encuentran por debajo del 5% máximo admitido por las normas internacionales (IEEE Std. 519 de 1992) para instalaciones con tensiones entre 12 Voltios y 69 kv. En consecuencia, no deberían presentarse dificultades en la operación de los diferentes equipos que se alimentan desde este transformador, a causa de las distorsiones armónicas ANÁLISIS DE CORRIENTES DE FASE Corrientes de Fase I nominal I1 I2 I3 Ilustración 6 Perfil de las corrientes de fase En primer lugar, la corriente máxima alcanzó 574 Amperios, que corresponden al 32% de la capacidad de corriente del transformador del edificio. Esto significa que el 68% restante del equipo no se utiliza, lo que puede representar una ineficiencia en el uso de la energía, a no ser que se tenga prevista una ampliación de carga en un futuro.

6 12/8/14 2:4 12/8/14 19:1 13/8/14 11:4 14/8/14 4:1 14/8/14 2:4 15/8/14 13:1 16/8/14 5:4 16/8/14 22:1 17/8/14 14:4 18/8/14 7:1 18/8/14 23:4 19/8/14 16:1 2/8/14 8:4 21/8/14 1:1 21/8/14 17:4 22/8/14 1:1 23/8/14 2:4 23/8/14 19:1 24/8/14 11:4 25/8/14 4:1 25/8/14 2:4 Desequilibrio en Corriente (% de I promedio) En segunda instancia, se observa que en los períodos de baja carga (por la noche y los fines de semana) permanece un valor de corriente de entre 9 y 15 Amperios que se debe fundamentalmente a la corriente de los bancos de condensadores que se quedan energizados y a algunos equipos que eventualmente no se apagan. También se observa que, en los períodos de alta carga, las corrientes I1 e I2 presentan magnitudes muy parecidas entre ellas, mientras que la corriente I3 es bastante menor a ellas. Esto no es conveniente y se debe a la mala distribución de las cargas monofásicas entre las diferentes fases del sistema. Es importante equilibrar dichas corrientes, para lo cual deberá distribuirse mejor la carga de cada uno de los diferentes tableros entre sus fases respectivas DESEQUILIBRIO EN CORRIENTE 12 Desequilibrio en Corriente Lim Deseq I Deseq I Ilustración 7 Perfil del desequilibrio en corriente

7 Como consecuencia de la diferencia entre las magnitudes de las corrientes de las diferentes fases del sistema eléctrico del bloque H de la Universidad, se presenta un desequilibrio en corriente que, de acuerdo con recomendaciones internacionales no debería superar el 1% con respecto al valor de la corriente promedio entre las tres fases. Esto se corrige trasladando cargas de las fases más cargadas, a la fase menos cargada, en cada uno de los tableros del edificio. Esto es lo que se conoce con el nombre de balanceo de fases DISTORSIONES ARMÓNICAS TOTALES EN CORRIENTE De acuerdo con normas internacionales (ANSI/IEEE C y ANSI/IEEE C ), para evaluar el contenido de armónicos en las corrientes, cuando se miden en el lado secundario de un transformador, los valores de distorsión armónica total (THD) que están referidos por el instrumento, a la magnitud de la corriente fundamental, de la fase respectiva, en el instante del registro, deben ponerse en referencia a una base única, para poderlas comparar, que es la corriente nominal del transformador. En este caso, se refirieran todos los valores de THD entregados por el analizador de redes, a una misma corriente de 1.748,7 Amperios, que es la corriente nominal del transformador de 63 kva del edificio. El resultado se aprecia en la siguiente ilustración: Lo establecido es que no se supere el 5%. Ilustración 8 Perfil de las distorsiones armónicas totales en la corriente de demanda 1.9. ANÁLISIS DE LAS POTENCIAS ACTIVA, REACTIVA Y APARENTE TOTALES

8 12/8/14 :4 12/8/14 15:1 13/8/14 5:4 13/8/14 2:1 14/8/14 1:4 15/8/14 1:1 15/8/14 15:4 16/8/14 6:1 16/8/14 2:4 17/8/14 11:1 18/8/14 1:4 18/8/14 16:1 19/8/14 6:4 19/8/14 21:1 2/8/14 11:4 21/8/14 2:1 21/8/14 16:4 22/8/14 7:1 22/8/14 21:4 23/8/14 12:1 24/8/14 2:4 24/8/14 17:1 25/8/14 7:4 25/8/14 22:1 Potencias (KVA, kw, kvar 2 Potencias: Activa, Reactiva y Aparente P Total Q Total S Total -5 Ilustración 9 Perfil de las potencias activa, reactiva y aparente totales La ilustración permite apreciar que el máximo valor de potencia aparente apenas llega a ser de 182 kva, que corresponde al 28% de la capacidad total del transformador del edificio, que es de 63 kva. Esto representa ineficiencias en el uso de la energía, a no ser que se tenga prevista una ampliación de carga en el próximo futuro. El perfil de la potencia activa muestra que durante las noches y fines de semana se quedan prendidos equipos que consumen energía innecesariamente (no toda la corriente que se aprecia en las noches y los fines de semana se debe a que los condensadores para corregir el factor de potencia del edificio se queden conectados a esas horas). Esto constituye un potencial de ahorro, cuando se garantice por procedimiento o por medio de algún dispositivo automático, que todas las cargas que deban apagarse de noche y los fines de semana, queden efectivamente apagadas. Aproximadamente durante las noches se están consumiendo 18 kw diarios equivalentes a $146. mensuales que podrían ahorrarse apagando las cargas.

9 11/8/14 23:3 12/8/14 12:5 13/8/14 2:1 13/8/14 15:3 14/8/14 4:5 14/8/14 18:1 15/8/14 7:3 15/8/14 2:5 16/8/14 1:1 16/8/14 23:3 17/8/14 12:5 18/8/14 2:1 18/8/14 15:3 19/8/14 4:5 19/8/14 18:1 2/8/14 7:3 2/8/14 2:5 21/8/14 1:1 21/8/14 23:3 22/8/14 12:5 23/8/14 2:1 23/8/14 15:3 24/8/14 4:5 24/8/14 18:1 25/8/14 7:3 25/8/14 2:5 Potencia Reactiva (kvar) También se aprecia que la potencia reactiva es permanentemente negativa y que se hace mucho más negativa en las horas de la noche y los fines de semana. Esto quiere decir que en el edificio existen bancos de condensadores para corregir el factor de potencia que son de mayor capacidad de lo que en realidad se necesita y que, además, se quedan conectados en las noches y los fines de semana, cuando los equipos que consumen la energía reactiva están apagados. Es necesario calcular el tamaño adecuado de los condensadores que deben permanecer en cada tablero, eliminar el exceso y garantizar la desconexión de los que se dejen habilitados, cuando bajen las cargas del edificio. Lo anterior explica parte de la corriente que se observa en las mediciones en los períodos de baja carga (noches y fines de semana), pero además, representa riesgos para los equipos de la instalación, porque la exportación de potencia reactiva hacia la red exterior implica una elevación de tensión en los tableros donde están ubicados los condensadores, que puede afectar la vida útil de los equipos que, aunque estén apagados, quedan conectados a esos tableros POTENCIA REACTIVA POR FASE 2 Potencia Reactiva por Fase Q1 Q2 Q Ilustración 1 Perfil de las potencias reactivas por fase

10 12/8/14 :1 12/8/14 14:1 13/8/14 4:1 13/8/14 18:1 14/8/14 8:1 14/8/14 22:1 15/8/14 12:1 16/8/14 2:1 16/8/14 16:1 17/8/14 6:1 17/8/14 2:1 18/8/14 1:1 19/8/14 :1 19/8/14 14:1 2/8/14 4:1 2/8/14 18:1 21/8/14 8:1 21/8/14 22:1 22/8/14 12:1 23/8/14 2:1 23/8/14 16:1 24/8/14 6:1 24/8/14 2:1 25/8/14 1:1 26/8/14 :1 Factor de Potencia La ilustración 1 muestra también que las magnitudes de las potencias reactivas por fase, no son iguales entre sí, lo que significa que los condensadores aplicados a cada fase no suman las mismas capacidades, o dicho de otra manera, que hay más condensadores conectados a unas fases que a otras, lo que podría explicar parte de (no necesariamente todas) las diferencias en las magnitudes de las tensiones de línea o de fase medidas. Es importante balancear dichos condensadores para evitar esfuerzos en los aislamientos de los equipos del edificio ANÁLISIS DE LOS FACTORES DE POTENCIA 1,5 Universidad del Atlántico - Bloque H Factores de Potencia por Fase 1,5 -,5-1 PF1 PF2 PF3-1,5 Ilustración 11 Perfil de los factores de potencia por fase Consecuentemente con el análisis de las potencias, las ilustraciones 11 y 12 muestran que los factores de potencia son permanentemente capacitivos (positivos en las gráficas).

11 12/8/14 :4 12/8/14 15:1 13/8/14 5:4 13/8/14 2:1 14/8/14 1:4 15/8/14 1:1 15/8/14 15:4 16/8/14 6:1 16/8/14 2:4 17/8/14 11:1 18/8/14 1:4 18/8/14 16:1 19/8/14 6:4 19/8/14 21:1 2/8/14 11:4 21/8/14 2:1 21/8/14 16:4 22/8/14 7:1 22/8/14 21:4 23/8/14 12:1 24/8/14 2:4 24/8/14 17:1 25/8/14 7:4 25/8/14 22:1 Factor de Potencia El factor de potencia se hace capacitivo cuando los condensadores están en exceso. Eso ocurre, principalmente, cuando los equipamientos eléctricos inductivos son desconectados y los condensadores permanecen conectados o se encuentran sobredimensionados. Se reitera la necesidad de estudiar con detenimiento las cantidades reales requeridas de bancos de condensadores para eliminar el exceso y automatizar su operación para que las tensiones no se eleven de noche FACTOR DE POTENCIA TOTAL 1,5 Universidad del Atlántico - Bloque H FP Total 1,5 -,5 FP Total -1-1,5 Ilustración 12 Perfil del factor de potencia total