NORMA TÉCNICA NTC-IEC COLOMBIANA 61000-4-30 2012-12-12 COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA (CEM). PARTE 4-30: TÉCNICAS DE ENSAYO Y DE MEDIDA. MÉTODOS DE MEDIDA DE LA CALIDAD DE POTENCIA E: ELECTROMAGNETIC COMPATIBILITY (EMC). PART 4-30: TESTING AND MEASUREMENT TECHNIQUES. POWER QUALITY MEASUREMENT METHODS. CORRESPONDENCIA: esta norma es una adopción idéntica (IDT) por traducción de la norma IEC 61000-4-30:2008. DESCRIPTORES: compatibilidad electromagnética; calidad de la energía; red eléctrica. I.C.S.: 29.020 Editada por el Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación (ICONTEC) Apartado 14237 Bogotá, D.C. - Tel. (571) 6078888 - Fax (571) 2221435 Prohibida su reproducción Editada 2012-12-21
PRÓLOGO El Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación, ICONTEC, es el organismo nacional de normalización, según el Decreto 2269 de 1993. ICONTEC es una entidad de carácter privado, sin ánimo de lucro, cuya Misión es fundamental para brindar soporte y desarrollo al productor y protección al consumidor. Colabora con el sector gubernamental y apoya al sector privado del país, para lograr ventajas competitivas en los mercados interno y externo. La representación de todos los sectores involucrados en el proceso de Normalización Técnica está garantizada por los Comités Técnicos y el período de Consulta Pública, este último caracterizado por la participación del público en general. La NTC-IEC 61000-4-30 fue ratificada por el Consejo Directivo de 2012-12-12. Esta norma está sujeta a ser actualizada permanentemente con el objeto de que responda en todo momento a las necesidades y exigencias actuales. A continuación se relacionan las empresas que colaboraron en el estudio de esta norma a través de su participación en el Comité Técnico 129 Calidad de la Energía Eléctrica. CODENSA GENELEC ISAGEN SCHNEIDER ELECTRIC DE COLOMBIA SIEMENS UNIVERSIDAD DEL VALLE UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA Además de las anteriores, en Consulta Pública el Proyecto se puso a consideración de las siguientes empresas: ANDI CAM COMPAÑÍA ENERGÉTICA DE OCCIDENTE EBSA ECOPETROL EDEQ EEC EMGESA EPSA IPSE ISA TRANSELCA UNIVERSIDAD DE LA SALLE UNIVERSIDAD DE LOS ANDES ICONTEC cuenta con un Centro de Información que pone a disposición de los interesados normas internacionales, regionales y nacionales y otros documentos relacionados. DIRECCIÓN DE NORMALIZACIÓN
CONTENIDO Página INTRODUCCIÓN 1. OBJETO Y CAMPO DE APLICACIÓN... 1 2. REFERENCIAS NORMATIVAS... 1 3. TÉRMINOS Y DEFINICIONES... 2 4. GENERALIDADES... 6 4.1 CLASES DE MÉTODOS DE MEDIDA... 6 4.2 ORGANIZACIÓN DE LAS MEDIDAS... 7 4.3 VALORES ELÉCTRICOS A MEDIR... 7 4.4 AGREGACIÓN DE MEDIDAS EN INTERVALOS DE TIEMPO... 8 4.5 ALGORITMO DE AGREGACIÓN DE LAS MEDIDAS... 8 4.6 INCERTIDUMBRE DEL RELOJ DE TIEMPO REAL (RTC)... 13 4.7 CONCEPTO DE MARCADO... 13 5. PARÁMETROS DE CALIDAD DE POTENCIA... 14 5.1 FRECUENCIA INDUSTRIAL... 14 5.2 MAGNITUD DE LA TENSIÓN DE POTENCIA... 15 5.3 PARPADEO (FLICKER)... 16 5.4 HUNIDIMIENTOS Y ELEVACIONES DE TENSIÓN... 18 5.5 INTERRUPCIONES DE LA TENSIÓN DE POTENCIA... 21 5.6 SOBRETENSIONES TRANSITORIAS... 22
Página 5.7 DESBALANCE DE LA TENSIÓN DE POTENCIA... 22 5.8 ARMÓNICOS DE TENSIÓN... 24 5.9 INTERARMÓNICOS DE TENSIÓN... 25 5.10 TENSIÓN DE SEÑALES TRANSMITIDAS POR LA RED... 26 5.11 CAMBIOS RÁPIDOS DE TENSIÓN... 28 5.12 MEDIDA DE LOS PARÁMETROS VALOR BAJO Y VALOR ALTO DE LA TENSIÓN ( SUBDESVIACIÓN Y SOBREDESVIACIÓN DE LA TENSIÓN)... 28 6. MARGEN DE CAMBIO DE LAS MAGNITUDES DE INFLUENCIA Y VERIFICACIÓN EN RÉGIMEN ESTACIONARIO... 29 6.1 MARGEN DE CAMBIO DE LAS MAGNITUDES DE INFLUENCIA... 29 6.2 VERIFICACIÓN DEL DESEMPEÑO EN ESTADO ESTACIONARIO... 31 BIBLIOGRAFÍA... 69 ANEXOS ANEXO A (Informativo) MEDIDAS DE LA CALIDAD DE POTENCIA - INFORMACIONES Y DIRECTRICES... 33 ANEXO B (Informativo) MEDIDAS DE CALIDAD DE POTENCIA - INDICACIÓN PARA LAS APLICACIONES... 50 ANEXO C (Informativo) ORIENTACIONES RELATIVAS A LOS EQUIPOS DE MEDIDA... 65 FIGURAS Figura 1. Cadena de medida... 7 Figura 2. Sincronización de intervalos de agregación para la clase A... 10 Figura 3. Sincronización de los intervalos de agregación para la Clase S: parámetros para los que no se permiten separaciones... 11
Página Figura 4. Sincronización de los intervalos de agregación para la Clase S: parámetros para los que se permiten separaciones... 12 Figura 5. Ejemplo de incertidumbre del desbalance de la tensión de potencia... 23 TABLAS Tabla 1. Rango de las magnitudes de influencia... 30 Tabla 2. Verificación de la incertidumbre en estado estable para la Clase A y la Clase S... 32
INTRODUCCIÓN La Norma NTC-IEC 61000 se publica en partes separadas de acuerdo con la siguiente estructura: Parte 1: Generalidades Consideraciones generales (introducción, principios fundamentales) Definiciones, terminología Parte 2: Entorno Descripción del entorno Clasificación del entorno Niveles de compatibilidad Parte 3: Límites Límites de emisión Límites de inmunidad (en la medida en que no están bajo la responsabilidad de los comités de producto) Parte 4: Técnicas de ensayo y medida Técnicas de medida Técnicas de ensayo Parte 5: Guías de instalación y de atenuación Guías de instalación Métodos y dispositivos de atenuación Parte 6: Normas genéricas Parte 9: Varios
Cada parte está a su vez subdividida en varias partes, publicadas como normas internacionales, especificaciones técnicas o informes técnicos, algunas de las cuales han sido ya publicadas como secciones. Otras serán publicadas con el número de la parte seguido de un guión y de un segundo número identificando la subdivisión (ejemplo: NTC IEC 61000-1-1). norma: En Colombia se tienen los siguientes documentos normativos relacionados con el tema de la presente NTC 1340, Tensiones y frecuencias nominales en sistemas de energía eléctrica en redes de servicio público. NTC 5000, Calidad de la potencia eléctrica -CPE-. Definiciones y términos fundamentales. NTC 5001, Calidad de la potencia eléctrica. Límites y metodología de evaluación en punto de conexión común. NTC IEC 61000-1-1, Compatibilidad electromagnética (CEM). Parte 1. Generalidades. Sección 1: Aplicación e interpretación de definiciones y términos fundamentales.
COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA (CEM). PARTE 4-30: TÉCNICAS DE ENSAYO Y DE MEDIDA. MÉTODOS DE MEDIDA DE LA CALIDAD DE POTENCIA 1. OBJETO Y CAMPO DE APLICACIÓN Esta parte de la Norma NTC-IEC 61000-4 define los métodos de medida de los parámetros de calidad de potencia de las redes de corriente alterna de 50/60 Hz y el modo de interpretar los resultados. Se describen los métodos de medida para cada tipo de parámetro aplicable, en términos que harán posible la obtención de resultados fiables y reproducibles, cualquiera que sea la implementación del método. Esta norma indica los métodos de medida destinados para las medidas in situ. La medida de los parámetros cubiertos por esta norma se limita a los fenómenos de tensión susceptibles de propagarse por conducción en una red de energía eléctrica. Los parámetros de calidad de potencia considerados en esta norma son la frecuencia, la magnitud de la tensión de alimentación, el parpadeo, los hundimientos de tensión y las elevaciones de tensión, las interrupciones de tensión, las tensiones transitorias, el desbalance de tensión, los armónicos e interarmónicos de tensión, las señales transmitidas por la red y los cambios rápidos de tensión. En función del objeto de la medición, las medidas pueden aplicarse sobre una parte de los fenómenos de esta lista, o sobre todo el conjunto. 1 Se puede encontrar información sobre los parámetros de corriente en los literales A.3 y A.5. En esta norma se indican los métodos de medida y requisitos apropiados de funcionamiento, pero sin fijar umbrales. En esta norma se mencionan los efectos de los transductores situados entre la red y el equipo de medida pero no se tratan con detalle. En esta norma se indican las precauciones a tomar para instalar instrumentos de medida en los circuitos en tensión. 2 Se puede encontrar indicaciones sobre los efectos de los transductores en la Norma IEC 61557-12. 2. REFERENCIAS NORMATIVAS Los siguientes documentos normativos referenciados son indispensables para la aplicación de este documento normativo. Para referencias fechadas, se aplica únicamente la edición citada. Para referencias no fechadas, se aplica la última edición del documento normativo referenciado (incluida cualquier corrección). 1 de 70
IEC 60050-161, Vocabulario Electrotécnico Internacional (VEI). Numeral 161: Compatibilidad Electromagnética. IEC 61000-2-2:2002, Compatibilidad electromagnética (CEM). Parte 2-2: Entorno. Niveles de compatibilidad para las perturbaciones conducidas de baja frecuencia y la transmisión de señales en las redes de potencia públicas en baja tensión. IEC 61000-2-4, Compatibilidad electromagnética (CEM). Parte 2-4: Entorno. Niveles de compatibilidad para las perturbaciones conducidas de baja frecuencia en las instalaciones industriales. IEC 61000-3-8, Compatibilidad electromagnética (CEM). Parte 3: Límites. Sección 8: Transmisión de señales en las instalaciones eléctricas de baja tensión. Niveles de emisión, bandas de frecuencia y niveles de perturbación electromagnética. IEC 61000-4-4:2004, Compatibilidad electromagnética (CEM). Parte 4-4: Técnicas de ensayo y de medida. Ensayos de inmunidad a los transitorios eléctricos rápidos en ráfagas. IEC 61000-4-7:2002, Compatibilidad electromagnética (CEM). Parte 4-7: Técnicas de ensayo y de medida. Guía general relativa a las medidas de armónicos e interarmónicos, así como a los aparatos de medida, aplicable a las redes de potencia y a los aparatos conectados a éstas. Modificación 1 (200). IEC 61000-4-15, Compatibilidad electromagnética (CEM). Parte 4: Técnicas de ensayo y medida. Sección 15: Medidor de parpadeo. Especificaciones funcionales y de diseño. Norma básica de CEM. IEC 61180 (todas las partes), Técnicas de ensayo en alta tensión para equipos de baja tensión. 3. TÉRMINOS Y DEFINICIONES Para los fines de este documento, se aplican los términos y definiciones incluidos en la Norma IEC 60050-161 además de los siguientes: 3.1 Canal (de medida). Vía individual de medida a través de un instrumento. No tienen el mismo significado canal y fase. Un canal de medida de tensión corresponde por definición a una diferencia de potencial entre dos conductores. La fase se refiere a un conductor simple. En los sistemas polifásicos, un canal de medida puede estar entre dos fases, entre una fase y el neutro, entre una fase y tierra, o entre el neutro y tierra. 3.2 Tiempo universal coordinado (UTC). Escala de tiempos que constituye la base de una difusión radioeléctrica coordinada de frecuencias patrón y de señales horarias. Corresponde exactamente en frecuencia con el tiempo atómico internacional, pero difiere en un número entero de segundos. 1 El tiempo universal coordinado se establece por la Oficina Internacional de Pesos y Medidas (BIPM) y el Servicio Internacional de Rotación de La Tierra (IERS). 2 La escala UTC se ajusta por inserción u omisión de segundos, llamados segundos intercalados positivos o negativos, para asegurar una concordancia aproximada con la escala UT1. [VEI 713-05-20] 2
3.3 Tensión de entrada declarada, U din. Valor obtenido a partir de la tensión de potencia declarada por una relación de transformación. 3.4 Tensión de potencia declarada, U c. La tensión de potencia declarada U c es generalmente la tensión nominal U n de la red. Si, como consecuencia de un acuerdo entre el distribuidor y el cliente, se aplica una tensión de potencia diferente de la tensión nominal, entonces esta tensión es la tensión de potencia declarada U c. 3.5 Umbral de hundimiento. Valor de tensión especificado para detectar el comienzo y el final de un hundimiento de tensión. 3.6 Datos marcados. Datos que han sido marcados para indicar que su medida o su agregación ha podido ser afectada por interrupciones, hundimientos o elevaciones de tensión. El marcado permite otros métodos que pueden evitar que un suceso simple se cuente como varios tipos de sucesos diferentes. El marcado es una información suplementaria concerniente a una medida o a una agregación. Un dato marcado no se elimina del conjunto de datos. En algunas aplicaciones, los datos marcados pueden ser excluidos para un análisis más en profundidad, pero en otras aplicaciones el hecho de que el dato sea marcado puede carecer de importancia. El usuario, la aplicación, la regulación u otras normas determinan la utilización de los datos marcados. Véase el numeral 4.7 para una explicación adicional. 3.7 Parpadeo (parpadeo). Impresión de inestabilidad de la sensación visual debida a un estímulo luminoso cuya luminancia o distribución espectral fluctúa en el tiempo. [VEI 161-08-13] 3.8 Componente fundamental. Componente cuya frecuencia es la frecuencia fundamental. [VEI 101-14-49, modificado] 3.9 Frecuencia fundamental. Frecuencia del espectro obtenido a partir de una transformada de Fourier de una función en el dominio del tiempo, a la que se refieren todas las frecuencias del espectro. [VEI 101-14-50 modificado] Si subsiste un riesgo de ambigüedad, la frecuencia fundamental puede determinarse a partir del número de polos y de la velocidad de rotación del o de los generadores síncronos que alimentan la red. 3.10 Componente armónica. Cualquier componente que tenga una frecuencia armónica. [IEC 61000-2-2:2002, 3.2.4. modificada] Su valor se expresa normalmente en valor eficaz. De manera abreviada, una componente tal puede denominarse simplemente armónico. 3.11 Frecuencia armónica. Frecuencia que es un múltiplo entero de la frecuencia fundamental. La relación entre la frecuencia armónica y la frecuencia fundamental se denomina orden del armónico (notación: h). 3.12 Histéresis. Diferencia de magnitud entre los umbrales de entrada y de salida. 1 Esta definición de la histéresis es aplicable a los parámetros de medida de calidad de potencia (PQ, Power Quality), y es diferente de la definición dada en el Vocabulario Electrotécnico Internacional (VEI) que corresponde a la saturación del núcleo de hierro. 3
2 El propósito de la histéresis en el contexto de la medida de calidad de potencia es evitar el cómputo de múltiples sucesos cuando la magnitud del parámetro oscila próxima al nivel del umbral. 3.13 Magnitud de influencia. Cualquier magnitud que puede afectar al funcionamiento de un equipo de medida. [VEI 311-06-01, modificado] Esta magnitud es generalmente externa al equipo de medida. 3.14 Componente interarmónica. Componente cuya frecuencia es una frecuencia interarmónica. [IEC 61000-2-2:2002, 3.2.6] Su valor se expresa generalmente en valor abreviada. De manera concisa, una componente tal puede denominarse simplemente interarmónico. 3.15 Frecuencia interarmónica. Cualquier frecuencia que no es un múltiplo entero de la frecuencia fundamental. [IEC 61000-2-2:2002, 3.2.5] 3.16 Interrupción. Reducción de la tensión en un punto de la red de energía eléctrica por debajo del umbral de interrupción. 3.17 Umbral de interrupción. Valor especificado de la tensión con el objeto de detectar el comienzo y el final de una interrupción de tensión. 3.18 Incertidumbre de medida. Parámetro, asociado con el resultado de una medida, que caracteriza la dispersión de los valores que pueden ser razonablemente atribuidos a lo que se mide. [VEI 311-01-02] 3.19 Tensión nominal, U n. Tensión por la que una red se designa o identifica. 3.20 Valor alto (sobredesviación). Valor absoluto de la diferencia entre el valor medido y el valor nominal de un parámetro, únicamente cuando el valor medido del parámetro es superior al valor nominal. 3.21 Calidad de potencia (PQ, Power Quality). Características de la electricidad en un punto dado de una red de energía eléctrica, evaluadas con relación a un conjunto de parámetros técnicos de referencia. Estos parámetros podrían en algunos casos estar relacionados con la compatibilidad entre la electricidad suministrada por una red y las cargas conectadas a esa red. 3.22 Reloj de tiempo real (RTC, Real Time Clock). Sistema de reloj local utilizado para implantar determinados métodos en esta norma. La relación entre el reloj de tiempo real y el tiempo universal coordinado (UTC) se define en el numeral 4.6. 4
BIBLIOGRAFÍA IEC 60044-1:1996, Instrument Transformers. Part 1: Current Transformers. Armonizada como Norma EN 60044-1:1999 (con modificaciones). IEC 60044-2:1997, Instrument Transformers. Part 2: Inductive Voltage Transformers. Armonizada como Norma EN 60044-2:1999 (con modificaciones). IEC 60050-101, International Electrotechnical Vocabulary. Part 101: Mathematics. IEC 60050-300, International Electrotechnical Vocabulary. Electrical and Electronic Measurements and Measuring Instruments. Part 311: General Terms Relating to Measurements. Part 312: General Terms Relating to Electrical Measurements. Part 313: Types of Electrical Measuring Instruments. Part 314: Specific terms According to the Type of Instrument. IEC 61000-2-8, Electromagnetic Compatibility (EMC). Part 2-8: Environment. Voltage Dips, Short Interruptions on Public Electric Power Supply System with Statistical Measurement Results. IEC 61000-2-12, Electromagnetic compatibility (EMC). Part 2-12: Environment. Compatibility Levels for Low-Frequency Conducted Disturbances and Signalling in Public Medium-Voltage Power Supply Systems. Armonizada como Norma EN 61000-2-12:2003 (sin ninguna modificación). IEC 61000-3-3:1994, Electromagnetic Compatibility (EMC). Part 3-3: Limits. Limitation of Voltage Changes, Voltage Fluctuations and parpadeo in Public Low-Voltage Supply Systems, for Equipment with Rated Current 16 A per Phase and not Subject to Conditional Connection. Amendment 1 (2001) Amendment 2 (2005) Armonizada como Norma EN 61000-3-3:1995 (sin ninguna modificación). IEC/TR 61000-3-6:2008, Electromagnetic Compatibility (EMC). Part 3-6: Limits. Assessment of Emission Limits for the Connection of Distorting Installations to MV, HV and EHV Power Systems. IEC/TR 61000-3-7:2008, Electromagnetic Compatibility (EMC). Part 3-7: Limits. Assessment of Emission Limits for the connection of fluctuating installations to MV, HV and EHV Power Systems. IEC 61000-3-11:2000, Electromagnetic Compatibility (EMC). Part 3: Limits. Section 11: Limitation of Voltage Changes, Voltage Fluctuations and parpadeo in Public Low-Voltage Supply Systems. Equipment with Rated Current 75 A and Subject to Conditional Connection. Basic EMC publication. Armonizada como Norma EN 61000-3-11:2000 (sin ninguna modificación). IEC/TR 61000-3-13, Electromagnetic Compatibility (EMC). Part 3-13: Limits. Assessment of Emission Limits for the Connection of Unbalanced Installations to MV, HV and EHV Power Systems. 5
IEC 61010 (todas las partes), Safety Requirements for Electrical Equipment for Measurement, Control and Laboratory Use. Armonizada como serie de Normas EN 61010 (sin ninguna modificación). IEC 61010-2-032, Safety Requirements for Electrical Equipment for Measurement, control and Laboratory Use. Part 2-032: Particular Requirements for Hand-held and Hand-manipulated Current Sensors for Electrical Test and Measurement. Armonizada como Norma EN 61010-2-032:2002 (sin ninguna modificación). IEC 61557-12, Electrical Safety in Low Voltage Distribution Systems up to 1 000 V a.c. and 1 500 V d.c. Equipment for Testing, Measuring or Monitoring of Protective Measures. Part 12: Performance Measuring and Monitoring Devices (PMD). Armonizada como Norma EN 61557-12:2008 (sin ninguna modificación). IEEE 1159:1995, Recommended Practice for Monitoring Electric Power Quality. EN 50160, Voltage Characteristics of Electricity Supplied by Public Distribution Systems. 6
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