Encontrando Amónicos

Encontrando Amónicos Ubicación preliminar. Selección de equipos de medición Resultado de mediciones caso practico. Dirección de armónicos Criterios de selección de filtros. Encontrando Armónicos 1. Medir corriente en cada línea(pinza normal)i1 2. Medir corriente en cada línea(pinza verdadero valor eficaz ) I2 3. Divida I1/I2 si es =1 no hay armónicos si es =0.5 hay armónico considerable 4. Analice la situación :INVENTARIO DE CARGAS, Verificando si hay cargas no lineales. 5. Comprobar calentamiento de Transformadores. 6. Medir en el secundario del transformador; V y I y determine su potencia S=1.73*VI si es menor a la nominal y se calienta hay armónicos 1

ENCONTRANDO ARMÓNICOS MIDA La corriente del neutro y comparar con las otras fases (se permite 10% de desequilibrio) MIDA la frecuencia de la corriente del neutro si es 180Hz hay 3º armónica COMPROBAR CORRIENTE EN LOS SUB PANELES :verificando calentamiento de Barra colectora COMPROBACIÓN DE LA TENSIÓN ENTRE NEUTRO Y TIERRA :Esta tensión debe ser menor o igual a 2v. SOLUCIONANDO EL PROBLEMA SOBRECARGA EN NEUTROS: Balancear cargas entre fases aumentar neutros (neutros individuales), Instalar filtros en la carga. REDUCCION DE LA CARGA DEL TRANSFORMADOR: Proteger a los transformadores limitando su capacidad, calculando el Factor de Distorsión Total (THDF) KVA(corregido)=THDF*KVA(placa) THDF=1.4142*Ief(promedio)/Irms(promedio) Relación de potencia: DONDE; Lni=carga no lineal Lt =carga total RP L L nl T 02. 2

EJEMPLO:Se tiene un transformador 500kVA,10/0.23kV Dy5 se obtiene las siguientes mediciones. Fase Ief (A) Irms(A) R 900 1700 S 905 1800 T 600 1600 SOLUCIÓN: Ief(prom.) =801.6A Irms(prom.)=1700A THDF=1.4142*801.6/1700=66.7% KVA (corregido)=0.667*500=333.5kva Calcular la nueva potencia del transformador. A 10kV Dy5 0.23kV Factor K, en función del orden de armónico medido: K H n I I 1 0,1 n 1 n n 2 Calcular el factor K de un transformador si: H5=25% ; H7=14% ; H11=9% ; H13=8% K=? 1 H 2 n n 1,6 A 10kV Dy5 0.23kV 3

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Aislando los armónicos 11/12/2014 TECSUP 99 9 11/12/2014 TECSUP 99 10 5

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Medición de ARMONICOS UTILILIZAR INSTRUMENTOS DE MONITOREO INTEGRALES Y MULTIFUNCION Selección de equipos 1. Fácil traslado y permitir almacenamiento de la información en memoria no volátil mínimo por un tiempo de 2 periodos de medición, sin descargas parciales. 2. Deberán ser adecuados a la norma de seguridad eléctrica, tanto para uso de intemperie o interior. 3. Deben asegurar la inviolabilidad de los datos de programación y registro. 4. Deben de disponer de interfase óptica, serial o paralela para computadora y posibilidad de exportación en formato ASCII. 5. Los valores representativos deben ser obtenidos por post procesamiento mediante software externo. 6. La clase de precisión de los TP y TC en conjunto con el equipo debe ser similar al usado en la facturación comercial. 7

Selección de equipos 1. Los equipos de medición y registro deben tener : Certificación de organismos y/o entidades competentes y sus especificaciones técnicas deben ser aprobadas por OSINERG con anterioridad a su uso.(ds N o 13-2000- EM) 2. Certificación de los siguientes ensayos tipo según normas IEC. (Base Metodológica 09-09-00) Ensayos de aislamiento Ensayos de compatibilidad electromagnética Ensayos climáticos Ensayos mecánicos Ensayos de clase de precisión. O.K. Mediciones estratégicas simultaneas 1 Analizador ej TOPAS mide en barra BT las perturbaciones según NTCSE. 3 Registradores ej. MEMOBOX monitorean Tensión según NTCSE e indiquen el origen de Flicker!! Mejor empleo de los recursos de medición. Reducción de remediciones. Evitar compensaciones con notificación anticipada. Los valores Flicker Pst y Armónicas THD son comparables! 8

11/12/2014 TECSUP 99 17 Resultado de mediciones de campo Mediciones de Tensión U1 HA 50 [1] U1 HA% 150 [3] U1 HA% 250 [5] U1 HA% 350 [7] U1 HA% 450 [9] U1 HA% 550 [11] U [V] 236 U [%] 1.4 235 1.2 234 1.0 233 0.8 232 231 0.6 0.4 230 0.2 229 94-12-24 00:00:00 94-12-24 12:00:00 94-12-25 00:00:00 94-12-25 12:00:00 94-12-26 00:00:00 94-12-26 12:00:00 94-12-27 00:00:00 9

Resultado de mediciones de campo 10600 TENSION MAXIMA (L1,L2,L3) CIRCUITO TOTALIZADOR 10400 10200 10000 Voltios 9800 9600 9400 9200 TENSION MAXIMA (L1,L2,L3) TOLERANCIA MAXIMA TENSION DE CONTRATO TOLERANCIA MINIMA 9000 25/01/2000 11:45 25/01/2000 16:00 25/01/2000 20:15 26/01/2000 00:30 26/01/2000 04:45 26/01/2000 09:00 26/01/2000 13:15 26/01/2000 17:30 26/01/2000 21:45 27/01/2000 02:00 27/01/2000 06:15 27/01/2000 10:30 27/01/2000 14:45 27/01/2000 19:00 27/01/2000 23:15 28/01/2000 03:30 28/01/2000 07:45 28/01/2000 12:00 28/01/2000 16:15 28/01/2000 20:30 29/01/2000 00:45 29/01/2000 05:00 29/01/2000 09:15 29/01/2000 13:30 29/01/2000 17:45 29/01/2000 22:00 30/01/2000 02:15 30/01/2000 06:30 30/01/2000 10:45 30/01/2000 15:00 30/01/2000 19:15 30/01/2000 23:30 31/01/2000 03:45 31/01/2000 08:00 31/01/2000 12:15 31/01/2000 16:30 31/01/2000 20:45 01/02/2000 01:00 01/02/2000 05:15 01/02/2000 09:30 Tiempo 7.00 Resultado de mediciones de campo INDICE DE SEVERIDAD POR FLICKER CIRCUITO TOTALIZADOR Pst LIMITE 1 6.00 5.00 4.00 3.00 2.00 1.00 0.00 25/01/2000 11:40 25/01/2000 16:10 25/01/2000 20:40 26/01/2000 01:10 26/01/2000 05:40 26/01/2000 10:10 26/01/2000 14:40 26/01/2000 19:10 26/01/2000 23:40 27/01/2000 04:10 27/01/2000 08:40 27/01/2000 13:10 27/01/2000 17:40 27/01/2000 22:10 28/01/2000 02:40 28/01/2000 07:10 28/01/2000 11:40 28/01/2000 16:10 28/01/2000 20:40 29/01/2000 01:10 29/01/2000 05:40 29/01/2000 10:10 29/01/2000 14:40 29/01/2000 19:10 29/01/2000 23:40 30/01/2000 04:10 30/01/2000 08:40 30/01/2000 13:10 30/01/2000 17:40 30/01/2000 22:10 31/01/2000 02:40 31/01/2000 07:10 31/01/2000 11:40 31/01/2000 16:10 31/01/2000 20:40 01/02/2000 01:10 01/02/2000 05:40 01/02/2000 10:10 Pst Tiempo 10

Resultado de mediciones de campo 4.00 TENSIONES ARMONICAS MAXIMAS CIRCUITO TOTALIZADOR 3.50 V3 (5.0%) V5 (6.0%) V7 (5.0%) 3.00 2.50 Vi (%) 2.00 1.50 1.00 0.50 0.00 25/01/2000 11:40 25/01/2000 15:20 25/01/2000 19:00 25/01/2000 22:40 26/01/2000 02:20 26/01/2000 06:00 26/01/2000 09:40 26/01/2000 13:20 26/01/2000 17:00 26/01/2000 20:40 27/01/2000 00:20 27/01/2000 04:00 27/01/2000 07:40 27/01/2000 11:20 27/01/2000 15:00 27/01/2000 18:40 27/01/2000 22:20 28/01/2000 02:00 28/01/2000 05:40 28/01/2000 09:20 28/01/2000 13:00 28/01/2000 16:40 28/01/2000 20:20 29/01/2000 00:00 29/01/2000 03:40 29/01/2000 07:20 29/01/2000 11:00 29/01/2000 14:40 29/01/2000 18:20 29/01/2000 22:00 30/01/2000 01:40 30/01/2000 05:20 30/01/2000 09:00 30/01/2000 12:40 30/01/2000 16:20 30/01/2000 20:00 30/01/2000 23:40 31/01/2000 03:20 31/01/2000 07:00 31/01/2000 10:40 31/01/2000 14:20 31/01/2000 18:00 31/01/2000 21:40 01/02/2000 01:20 01/02/2000 05:00 01/02/2000 08:40 Tiempo Resultado de mediciones de campo FACTOR DE DISTORSION TOTAL POR TENSIONES ARMONICAS CIRCUITO TOTALIZADOR 4.00 3.50 THD LIMITE 8% 3.00 2.50 THD [%] 2.00 1.50 1.00 0.50 0.00 25/1/00 11:40 25/1/00 15:40 25/1/00 19:40 25/1/00 23:40 26/1/00 3:40 26/1/00 7:40 26/1/00 11:40 26/1/00 15:40 26/1/00 19:40 26/1/00 23:40 27/1/00 3:40 27/1/00 7:40 27/1/00 11:40 27/1/00 15:40 27/1/00 19:40 27/1/00 23:40 28/1/00 3:40 28/1/00 7:40 28/1/00 11:40 28/1/00 15:40 28/1/00 19:40 28/1/00 23:40 29/1/00 3:40 29/1/00 7:40 29/1/00 11:40 29/1/00 15:40 29/1/00 19:40 29/1/00 23:40 30/1/00 3:40 30/1/00 7:40 30/1/00 11:40 30/1/00 15:40 30/1/00 19:40 30/1/00 23:40 31/1/00 3:40 31/1/00 7:40 31/1/00 11:40 31/1/00 15:40 31/1/00 19:40 31/1/00 23:40 1/2/00 3:40 1/2/00 7:40 Tiempo 11

METODOS PARA LA EVALUACION DEDIRECCIONALIDAD DE ARMONICAS 1. METODO DEL ANGULO ELECTRICO Se entiende por direccionalidad al análisis de definir de donde provienen las armónicas. Para la aplicación del método expuesto se requiere efectuar mediciones de valores instantáneos de la armónicas de tensión y corriente en magnitud y en ángulo de desfasaje. 12

2. METODO DE Polaridad de la impedancia armónica La impedancia armónica(+) >/= a CERO La carga recibe energía armónica La impedancia armónica (-)< a CERO la carga inyecta al sistema. Solo valido Para armónicas significativas. Z h V I h h cos( ih) vh Metodología para determinar direccionalidad del Flicker Este método consiste en determinar la curva característica del Flicker y la curva de la demanda para un mismo período de medición. Para el análisis existen dos casos: 13

Si la carga es fuente generadora de Flicker entonces la curva del Flicker y la demanda tienen el mismo comportamiento, ver figura 6 DEMANDA 5 4 3 FLICKER 2 1 0 Si la carga no genera Flicker entonces la curva del Flicker y la demanda tienen diferente comportamiento, lo que indica que el Flicker provine del sistema, ver gráfico 5.00 4.50 4.00 3.50 3.00 2.50 2.00 1.50 1.00 0.50 0.00 DEMANDA FLICKER 14

Solucionando Armónicos La calidad se controla en toda la cadena del proceso. 11/12/2014 TECSUP 99 30 15

SOLUCION AL PROBLEMA DE LA CALIDAD DE LA ENERGIA Podemos asegurar como el control de la caída de tensión a través del DIMENSIONAMIENTO DE LOS CONDUCTORES puede llevar a minimizas los efectos originados por los consumos no lineales en la calidad de la señal de alimentación a los equipos. Soluciones a corto plazo: * Reguladores de tensión. * Usos de transformadores de Aislamiento. * Uso de condensadores. SOLUCION AL PROBLEMA DE LA CALIDAD DE LA ENERGIA Soluciones a largo plazo: Reducción al mínimo la longitud de los circuitos. Aumentar el DIMENSIONAMIENTO DE LOS CONDUCTORES.. Aumento de la cantidad de circuitos finales El principio general es diseñar el sistema para que se ajuste a los perfiles de carga previsto. 16

MÉTODOS GENERALES PARA CORREGIR LOS EFECTOS DE LOS ARMÓNICOS EN DISTINTOS LUGARES DE UN SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN DE ENERGÍA LUGAR EFECTOS DE LOS ARMONICOS RIESGOS PROCEDIMIENTO DE LA PRUEBA ACCION CORRECTIVA Tomas monofásicas alimentadas por un transformador triánguloestrella. Pueden sumarse algebraicamente armónicos homopolares en un neutro compartido. Las corrientes pueden reflejarse en el primario del transformador y ser causa de sobrecalentamiento y averías. 1. Medir las corrientes de fase y neutro en el secundario del transformador. 2. Utilizar un instrumento de medida de armónicos para ver la cantidad relativa de armónicos individuales en la corriente de fase. 3. En el secundario del transformador, determinar el factor de carga de armónicos (k) de la corriente de fase. Reducir la potencia del transformador y añadir filtros de Armónicos. Disyuntores en un centro de carga. Los armónicos pueden provocar el disparo de disyuntores magnéticotérmicos. Los armónicos pueden provocar el disparo prematuro con bajos valores de corriente de disyuntores magnéticos de detección de máximos. O puede ocurrir que el disyuntor no se dispare si el valor máximo es inferior al normal. Disparos molestos del disyuntor o costosos tiempos muertos de maquinaria crítica. Disparos molestos del disyuntor o sobrecargas peligrosas que pueden daños los equipos. 1. Comprobar la forma de onda de la tensión de fase en el centro de carga para ver si su amplitud está aplanada en los máximos. 2. Medir las corriente en los conductores de alimentación. Comprobar que se está trabajando dentro de los valores de carga del panel. 3. Medir la corriente en el neutro del alimentador. Si es alta, puede haber armónicos. 4. Comparar la corriente medida con las capacidades nominales de los conductores, terminales, disyuntores y barras colectoras. 5. Comprobar los neutros de los circuitos derivados para ver si hay sobrecarga producidas por armónicos homopolares. Equilibrar las cargas, instalar filtros de armónicos de secuencia cero (sólo en condiciones específicas), o sustituir el panel y disyuntores por otros clasificados para cargas no lineales. Conductos de circuitos de alumbrado. El sobrecalentamiento causado por los armónicos pueden hacer que se averíe el aislamiento del conductor. Sobrecalentamiento peligroso, cortocircuitos o fallo del alumbrado. 1. Tocar el conductor para ver si está excesivamente caliente. 2. Medir la corriente en el neutro del alimentador. Si son altos los niveles, comparar la corriente medida con las capacidades nominales de los conducto res, terminales y barras colectoras. 3. Medir la distorsión armónica total en las corrientes de fase. Diseñar menos conductores por conducto, o instalar reactancias con bajo contenido de armónicos. MÉTODOS GENERALES PARA CORREGIR LOS EFECTOS DE LOS ARMÓNICOS EN DISTINTOS LUGARES DE UN SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN DE ENERGÍA LUGAR EFECTOS DE LOS ARMONICOS RIESGOS PROCEDIMIENTO DE LA PRUEBA ACCION CORRECTIVA Motores de inducción. Si esta distorsionada la tensión de alimentación, pueden circular armónicos por los motores. Las corrientes de los armónicos de secuencia negativa pueden reducir el par motor. Daño o destrucción de los motores. 1. Medir la tensión eficaz en los terminales del motor y compararla con el valor especificado en la placa de características 2. Ver si hay desequilibrio de las tensiones de fase. 3. Ver si hay distorsión evidente en la forma de onda de tensión. 4. Medir la distorsión armónica total (se recomienda menos del 5% para un motor totalmente cargado). 5. Comprobar el espectro de armónicos de tensión.si se advierten componentes de tercer armónico, la causa son probablemente las reactancias del alumbrado o las cargas en las tomas. 6. Si es grande la presencia del quinto armónico, pueden estar contribuyendo a los armónicos los reguladores de velocidad ajustable y otros dispositivos alineales trifásicos. Redistribuir las cargas o añadir filtros de armónicos.. Condensado res correctores de los KVAr. Pueden formar circuitos resonantes a frecuencias por encima de la fundamental cuando se combinan con la reactancia inductiva de la red de distribución. Aunque se utilizan para corregir un bajo factor de potencia, pueden fallar si hay armónicos. 1. Examinar la corriente del condensador para ver si hay armónicos,sobre todo el 5 y el 7. 2. Si hay 5 armónico comprobar la corriente de fase de alimentación en los reguladores de motores sospechosos. Quitar los condensadores, instalar reactancias en línea o una red correctora de los KVAr especialmente diseñada. 17

CRITERIOS DE DISEÑO DE FILTROS DE ARMÓNICOS En una red se requiere los siguientes datos: Niveles de armónicos pre existentes Variación del voltaje Desbalance de tensión Frecuencia de la red y su variación Requerimiento de máxima potencia reactiva que puede ser suministrada o absorbida por la red Impedancias a las frecuencias armónicas 1. Para diversas condiciones de carga 2. Considerando contingencias 3. Limitando el ángulo de fase. FILTROS DE ARMÓNICOS Entre las posibles soluciones para atenuar los armónicos, cerca del punto donde se originan, y limitar los efectos de su propagación por toda la red eléctrica,se pueden citar: Filtros Pasivos. Filtros activos. Filtros híbridos. 18

Filtros pasivos a) Filtros pasa banda RLC: atenúan las armónicas de orden inferior 5th,7th,11th. en los sistemas trifásicos se colocan tres filtros, sintonizados a la frecuencia de los armónicos de orden más bajos. b) Filtros pasa altos: atenúan armónicas de un determinado orden, estos filtros presentan una baja impedancia a una determinada frecuencia, en los sistemas trifásicos generalmente se ubica uno sintonizado para la 13th para el eliminar éste y todo los superiores. Filtros pasivos Filtro para la 5th y 7th armónica, 2,4KV 19

Filtros pasivos Inconveniente de los filtros pasivos Falta de flexibilidad para adaptarse a las variaciones de las característica de las cargas. Sufren envejecimiento y calentamiento al variar la carga en la red. El filtro pasivo es eficaz si su frecuencia de sintonización coincide o es muy próxima a la frecuencia del armónico que se desea eliminar. Presentan resonancia paralelo;que puede darse cuando la impedancia de la red (inductivo) se iguala a la impedancia del filtro (capacitivo), originando una amplificación de los armónicos de tensión y de corriente 20

Resonancia paralelo (antirresonancia) de filtros pasivos Filtros activos Compuesto por nuevas estructuras de convertidores estáticos la que permite el control instantáneo de la corriente mediante interruptores controlados tanto en el encendido como en el apagado por transistores. Se adaptan automáticamente a las variaciones tanto de la carga como de la característica de la red. Son mas efectivos que los filtros pasivos. La desventaja es que resultan muy antieconómico, ya que la potencia a la cual debe ser dimensionados el inversor que se utiliza es del orden del 30% de la potencia total de la carga. 21

Filtros activos Filtros híbridos Compuesto al unir elementos pasivos y filtros activos, obteniendose las ventajas de ambos e intentar disminuir o eliminar sus inconvenientes. En los filtros pasivos se eliminan : antirresonancia y falta de flexibilidad. En los filtros activos: se reduce su potencia hasta al 2,5% de la potencia de carga. las combinaciones mas utilizadas son: 22

Filtro activo serie con filtro pasivo paralelo Filtro activo asistido por elementos pasivos 23

Simulación 11/12/2014 47 24