Upload
leon-bocanegra
View
10
Download
3
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Excelente presentación de calidad de la energía, de la serie del curso de protecciones industriales del UC
Citation preview
2010
Autores: M.Sc. Alfredo E. González Digón.M.Sc. Davel Borges Vasconcellos.
UCFACULTAD DE ELECTROMECANICA
DEPARTAMENTO DE ELÉCTRICA
CURSO Protecciones Industriales.
PARTE I. CALIDAD DE LA ENERGÍA EN LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS.
Temáticas: Calidad de la energía en los sistemas eléctricos
Introducción Perturbaciones eléctrica Efectos de las perturbaciones sobre los
equipos. Cómo desarrollar un estudio de calidad
de la energía
Objetivos específicos.
Conocer las categorías, términos y definiciones que identifican los problemas de calidad de la energía eléctrica en un sistema de suministro eléctrico.
Conocer, clasificar e identificar los sucesos que afectan la calidad de la energía eléctrica, y analizar algunos de sus principales efectos.
Saber los aspectos fundamentales que permiten desarrollar un programa para el estudio de la calidad de la energía eléctrica y cuándo y como aplicarlo, así como la forma de evaluar económicamente estos estudios.
Conocer algunas de las medidas básicas para eliminar o reducir los efectos que estos fenómenos provocan.
CALIDAD DE LA ENERGÍA EN LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS.
Introducción¿ Por que es actual el tema de la calidad de la energía ?
• Digitalización e informatización de la economía y la sociedad
• Incremento de la sensibilidad de los equipos a las perturbaciones del sistema
• La carrera energética introduce equipos de eficiencia superior, que dan lugar fenómenos que incrementan las pérdidas, el calentamiento, los esfuerzos y la estabilidad y fiabilidad de muchas de las cargas y elementos del sistema.
CALIDAD DE LA ENERGÍA EN LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS.
Introducción
¿Por qué hay que preocuparse?¿Por qué hay que preocuparse?Se estima que los problemas relacionados con la energía eléctrica le han costado a las compañías norteamericanas más de US$ 26 mil millones anuales por tiempo e ingresos
perdidos.FUENTE: InTech Sept 1995
Los "spikes”, valles e interrupciones cuestan US$ 26 mil millones anuales por tiempo perdido”
FUENTE: Business Week, April 8, 1991
CALIDAD DE LA ENERGÍA EN LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS.
Introducción
¿Por qué hay que preocuparse?¿Por qué hay que preocuparse?
”Un valle de voltaje en una planta de papel puede dañar un día completo de producción - una pérdida de US$250,000."
FUENTE: Business Week, June 17, 1996
El origen de la mitad de todos los problemas de las computadoras y un tercio de las pérdidas de datos, puede
buscarse en el sistema eléctrico.FUENTE: Contingency Planning Research, LAN Times
CALIDAD DE LA ENERGÍA EN LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS.
Introducción
¿Por qué hay que preocuparse?¿Por qué hay que preocuparse?En una planta de vidrio se estima que una interrupción de 5 ciclos puede costar alrededor de US$ 200,000.
Un gran centro de computación reporta que una interrupción de 2 segundos puede costar US$ 600,000 FUENTE: EPRI Journal, December 1993
Perturbaciones.Perturbaciones.Desde hace unos años en los países industrializados se a convertido en un motivo de preocupación los problemas relacionados con la creciente sensibilidad hacia la calidad de la energía.Las alteraciones de la calidad de la energía tiene lugar en los propios procesos de transporte, generación, distribución y consumo. Son por tanto, inevitables.Estas perturbaciones a quien más afectan son a los propios receptores y dentro de ellos los más afectados son, equipos de mando y control, equipos electrónicos, protecciones etc.Por tanto es de gran importancia conocer las exigencia de la calidad de le energía.
Ley Eléctrica 1287Ley Eléctrica 1287
De acuerdo a lo establecido en los artículos 1 y 2 del reglamento del servicio eléctrico, complemento de la ley 1287 (ley eléctrica):
El proveedor facilitará al usuario la energía eléctrica en forma de corriente alterna monofásica y trifásica a los voltajes nominales que establece la ley eléctrica, con una tolerancia de 5% .
TIVE V Tensión
I Corriente
T Tiempo
CALIDAD DE LA ENERGÍA EN LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS.
Tipo de perturbaciones
– Hueco de tensión (valle de tensión, Sag o Dip)– Corte de tensión (interrupción)– Sobretensión (cresta o swell)– Subtensión– Fluctuación de la tensión (Flicker)– Impulso (sobretensión transitoria)– Armónicos– Otras perturbaciones
Clasificación
Perturbación
Onda de la Tensión
Onda de la Corriente
-Hueco de tensión-Corte de la tensión-Sobretensión-Subtensión-Fluctuación-Desbalance-Armónicos
-Desbalance-Armónicos-Impulsos-Cortocircuitos-Sobrecargas
CALIDAD DE LA ENERGÍA EN LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS.
Hueco de tensión
Definición: Descenso en el valor eficaz de la tensión en una o más fases de manera que esté comprendido entre 0,9Un y 0,01 Un, con una duración entre 10 ms y 1 minuto.
CALIDAD DE LA ENERGÍA EN LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS.
Corte de tensión (Interrupción)
Definición: Es la desaparición total de la tensión de alimentación en las tres fases (valor eficaz de la tensión inferior al 1% del valor nominal) durante un tiempo variable que puede ser desde centésimas de segundo hasta tiempos muy superiores.
CALIDAD DE LA ENERGÍA EN LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS.
Sobretensión
Definición: Se produce cuando el valor eficaz de la tensión es superior al 110% del valor nominal. Las sobretensiones de mayor duración alcanzan valores que no suelen exceder del 20% sobre el valor nominal, aunque las de corta duración pueden alcanzar niveles superiores.
Clasificación de las Clasificación de las sobretensiones en los sobretensiones en los
sistemas eléctricossistemas eléctricosde baja tensiónde baja tensión
Sobretensiones debido a Sobretensiones debido a operaciones de conmutaciónoperaciones de conmutación
Sobretensiones por descargas Sobretensiones por descargas eléctricas atmosféricas ( DEA )eléctricas atmosféricas ( DEA )
Sobretensiones temporalesSobretensiones temporalesSobretensiones electrostáticasSobretensiones electrostáticas
Sobretensiones debido a la Sobretensiones debido a la interacción entre diferentes interacción entre diferentes sistemas sistemas
Sobretensiones transitoriasSobretensiones transitorias
SobretensionesSobretensiones electrostáticaselectrostáticas Las sobretensiones electrostáticas son Las sobretensiones electrostáticas son impulsos de corriente que recorren un objeto impulsos de corriente que recorren un objeto cualquiera conectado a tierra cuando éste cualquiera conectado a tierra cuando éste entra en contacto (directo o indirecto) con entra en contacto (directo o indirecto) con otro cuyo potencial respecto a la tierra del otro cuyo potencial respecto a la tierra del anterior es elevado.anterior es elevado.Las cargas electrostáticas proceden del Las cargas electrostáticas proceden del intercambio de electrones entre los intercambio de electrones entre los materiales o entre éstos y el cuerpo materiales o entre éstos y el cuerpo humano. La combinación de materiales humano. La combinación de materiales sintéticos (como plásticos, tela, etc.) y un sintéticos (como plásticos, tela, etc.) y un ambiente seco favorece la ocurrencia de las ambiente seco favorece la ocurrencia de las sobretensiones electrostáticas.sobretensiones electrostáticas.
El término temporal se utiliza en el El término temporal se utiliza en el análisis de variación de un sistema análisis de variación de un sistema eléctrico para indicar desviaciones no eléctrico para indicar desviaciones no deseadas de las señales de tensión y deseadas de las señales de tensión y corriente que ocurren generalmente a la corriente que ocurren generalmente a la frecuencia industrial. frecuencia industrial.
Generalmente son originadas por fallas a Generalmente son originadas por fallas a tierra, resonancia, ferro resonancia o tierra, resonancia, ferro resonancia o pérdida súbita de carga. pérdida súbita de carga.
Sobretensiones temporalesSobretensiones temporales
El término transitorio se utiliza en el El término transitorio se utiliza en el análisis de variación de un sistema análisis de variación de un sistema eléctrico para indicar un evento que es eléctrico para indicar un evento que es indeseable y de naturaleza no indeseable y de naturaleza no permanente. A él se asocian, también permanente. A él se asocian, también cambios de estado estable de los cambios de estado estable de los parámetros eléctricos de tensión y parámetros eléctricos de tensión y corriente. Los transitorios corriente. Los transitorios electromagnéticos pueden clasificarse en electromagnéticos pueden clasificarse en dos categorías: transitorios oscilatorios y dos categorías: transitorios oscilatorios y transitorios de impulso.transitorios de impulso.
Sobretensiones Sobretensiones transitoriastransitorias
Orígenes de las Sobretensiones transitorias.
Este tipo de sobretensiones son las que Este tipo de sobretensiones son las que ocurren por interacciones entre dos ocurren por interacciones entre dos sistemas diferentes, como la de un sistemas diferentes, como la de un sistema de energía de corriente alterna y sistema de energía de corriente alterna y un sistema de comunicaciones y un sistema de comunicaciones y transmisión de datos, durante el flujo de transmisión de datos, durante el flujo de corrientes asociadas a sobretensiones corrientes asociadas a sobretensiones en uno de los dos.en uno de los dos.
Sobretensiones debido a la interacciónSobretensiones debido a la interacciónentre diferentes sistemasentre diferentes sistemas
Puesta en marcha de motores / transformadores.Puesta en marcha de motores / transformadores. Cebadores para el alumbrado público.Cebadores para el alumbrado público. Conmutación de redes de alimentación.Conmutación de redes de alimentación. Energización de un circuito inductivo.Energización de un circuito inductivo. Funcionamiento de un fusible o de un disyuntor.Funcionamiento de un fusible o de un disyuntor. Interrupción de una corriente de corto circuito.Interrupción de una corriente de corto circuito. Caída de líneas.Caída de líneas. Contacto falso o intermitente.Contacto falso o intermitente.
Sobretensiones debido a operacionesSobretensiones debido a operacionesde conmutaciónde conmutación
Sobretensiones causadas por Sobretensiones causadas por acoplamientos con otros sistemas que acoplamientos con otros sistemas que llevan corrientes del rayo.llevan corrientes del rayo.
Sobretensiones debido a impacto Sobretensiones debido a impacto indirecto cercano o lejano indirecto cercano o lejano (sobretensión inducida).(sobretensión inducida).
Sobretensiones debido a impacto directo Sobretensiones debido a impacto directo (sobretensión conducida).(sobretensión conducida).
Sobretensiones por descargasSobretensiones por descargaseléctricas atmosféricas ( DEA )eléctricas atmosféricas ( DEA )
Consecuencias de las sobretensiones
Disrupción: interrupción de las operaciones de sistemas, perdidas y corrupción de datos, fallos inexplicables en los ordenadores.
Degradación: Una exposición a sobretensiones transitorias degradara, sin que el usuario lo perciba, los componentes electrónicos y los circuitos, reduciendo la vida efectiva de los equipos y aumentando las posibilidades de fallos.
Daños: las sobretensiones de gran magnitud puede dañar componentes placas de circuitos etc. Llegando incluso a quemarlas pudiendo provocar la destrucción del equipo y la instalación eléctrica, llegando a provocar incendio.
CALIDAD DE LA ENERGÍA EN LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS.
Subtensión
Definición: Descenso del valor eficaz de la tensión por debajo del 90% del valor nominal, con una duración superior a 1 minuto. Los valores mínimos alcanzados no suelen ser inferiores al 80% del valor nominal.
CALIDAD DE LA ENERGÍA EN LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS.
Norma ANSI C84.1 Valor nominal Rango deseable Rango aceptable
120 126 -114 127 -110208 218 - 197 220 - 191240 252 - 228 254 - 220277 291 - 263 293 - 254480 504 - 456 508 - 4402400 2525 - 2340 2540 - 22804160 4370-4050 4400 - 39504800 5040 - 4680 5080 - 456013800 14490 - 13460 14520 - 1311034500 36230 - 33640 36510 - 32780
CALIDAD DE LA ENERGÍA EN LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS.
Fluctuación de la tensión
Definición: Variaciones consecutivas en la amplitud de la tensión, periódicas o aleatorias, que se sitúan en la banda del más menos 10% a partir del valor nominal. Su efecto más perceptible es el “parpadeo” de la luminosidad en las lámparas (flicker)
CALIDAD DE LA ENERGÍA EN LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS.
Impulso
Definición: Variación brusca del valor instantáneo de la tensión, de duración breve e inferior usualmente a algunos milisegundos, que puede alcanzar valores superiores a varias veces la tensión nominal. Pueden presentarse aislados o de forma repetitiva a lo largo del tiempo.
CALIDAD DE LA ENERGÍA EN LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS.
Armónicos
Definición: Deformación de la forma de onda respecto de la senoidal pura teórica. La manera de cuantificar esta deformación, especialmente cuando es periódica, es descomponerla en sus componentes armónicas, múltiplos de la frecuencia fundamental de 60Hz
CALIDAD DE LA ENERGÍA EN LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS.
Coeficiente de distorsión armónica
V
VTHD
n
ii
2
2
100
THD (tasa total de distorsión armónica) es una medida de la distorsión total (%).
Donde:
V es el valor efectivo de la tensión (V).
Vi son los valores efectivos de las tensiones de los i armónicos (V).
CALIDAD DE LA ENERGÍA EN LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS.
Coeficiente de distorsión armónica
1
100VVIHD i
IHD (tasa individual de distorsión armónica) es una medida de la distorsión del armónico i (%).
Donde:
V1 es el valor efectivo de la tensión de la componente fundamental (V).
Vi son los valores efectivos de las tensiones de los i armónicos (V).
CALIDAD DE LA ENERGÍA EN LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS.
Normas de armónicos IEEE 519 1992Normas de armónicos IEEE 519 1992
Limite de Distorsión Armónica de Voltaje en las Redes de Transmisión y Distribución IEEE 519 1992
Voltaje en el PCC IHD % THD %
Menor o igual a 69 kVMenor o igual a 69 kV 3.03.0 5.05.0
69.001 hasta 161 kV 1.5 2.5
161.001 y superior 1.0 1.5
CALIDAD DE LA ENERGÍA EN LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS.
Espectros de armónicos
CALIDAD DE LA ENERGÍA EN LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS.
3
;;%
CABCABPROM
PROM
PROMCAPROMBCPROMABLÍNEA
VVVV
VVVVVVVMax
Desb
Desbalance de tensión
Desbalance de tensión: Se produce cuando existen diferencias entre tensiones de un sistema trifásico, bien en cuanto a su valor eficaz, o en cuanto al ángulo de fase relativo.
CALIDAD DE LA ENERGÍA EN LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS.
Desbalance de tensión
1. A partir de la potencia instalada: %15%100 PudPnud
a
2. A partir del factor o grado de desbalance:
%2%100
UUGdVUF
3. A partir del porciento de desbalance:
%5%100)(
UmediomáxUmedU
Métodos de medición:
CALIDAD DE LA ENERGÍA EN LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS.
Ejemplo de desbalance de tensión
CALIDAD DE LA ENERGÍA EN LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS.
Ejemplo de desbalance de corriente
CALIDAD DE LA ENERGÍA EN LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS.
Variación de la frecuencia
Por variación de frecuencia se comprende la desviación de la frecuencia fundamental del sistema de su valor nominal especificado (50 o 60 Hz).
La norma EN 50160 establece una variación de ± 1% y de [+ 4 a – 6 %] en casos de grandes perturbaciones. Esas fluctuaciones pueden ser mayores en redes autónomas aisladas, en islotes, cayos, etc .
CALIDAD DE LA ENERGÍA EN LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS.
Ejemplo de variación de la frecuencia
CALIDAD DE LA ENERGÍA EN LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS.
Índices de calidad de la energía en Cuba
Ley 1287 Reglamento del servicio eléctrico
Desviaciones de tensión: +/- 5%Desviaciones de frecuencia: +/- 1%
Causas de las perturbaciones .Causas de las perturbaciones .Tensión (V).
Avería en elementos del sistema (transformadores de potencia o medición) Fallo de aislamiento (aisladores, transformadores, neutro, etc) Caída de tensión en los elementos del sistema de suministro eléctrico. Conexión de capacitores Desconexión de grandes cargas. Cambio a una alimentación de seguridad (Generación propia). Utilización de equipos de soldadura. Grandes motores con variación rápida de carga (molinos de trituración).Cortocircuitos
Causas de las perturbaciones .Causas de las perturbaciones .Corriente (I).
Condiciones climáticas (lluvia, descargas atmosféricas, calor, viento).
Medio ambiente (corrosión, contaminación, caída de árboles, etc.)
Animales (aves, ranas, roedores, etc.)
Hombre (actos vandálicos, accidentes, errores de operación)
Propias de red (sobrecargas, defectos de fabricación, fallo de aislamiento, etc.)
Mecánicas (ruptura de conductores, fallas en rodamientos de equipos rotatorio, etc.)
CALIDAD DE LA ENERGÍA EN LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS.
Hueco de tensión
• Dispositivos electrónicos de potencia • Circuitos electrónicos de control• Protecciones (actuación errónea)• Circuitos de mando y control, que contenga
relés o contactores• Sensores (actuación errónea)• Lámparas de descargas• Equipamiento informático
CALIDAD DE LA ENERGÍA EN LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS.
Corte de tensión (Interrupción)
Los equipos sensibles a huecos de tensión son, en general, todos aquellos que la falta de fluido eléctrico proporcione pérdidas en la economía o los servicios. Cuanto mayor sea la duración del corte breve mayor será el número de procesos que no dispongan de energía suficiente, tantos en sus circuitos de control como en la parte de potencia, para mantenerse en funcionamiento correcto
CALIDAD DE LA ENERGÍA EN LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS.
Sobretensión
Los dispositivos electrónicos pueden verse afectados como (Borrado de memorias. Destrucción de calles de circuitos impresos y de contactos, Funcionamiento erróneo o bloqueo de programas informáticos, Errores de transmisión de datos, Envejecimiento prematuro de componentes).
Se exceden los limites superiores admisibles por las fuentes de alimentación de los circuitos de control, autómatas programables, ordenadores y equipos similares, estos pueden averiarse.
Circuitos de control basados en la lectura de la tensión de red pueden verse afectados en su respuesta.
Los dispositivos de protección frente a impulsos pueden ser destruidos
Pequeña duración
CALIDAD DE LA ENERGÍA EN LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS.
Sobretensión
Los dispositivos electrónicos de potencia pueden verse afectados por la sobrecorriente
Los transformadores, máquinas giratorias, contactores y relés, alimentados directamente desde red, sufren calentamientos anormales que ocasionan una reducción de su vida útil.
Las lámparas incandescentes y de descarga, reducen su vida útil de forma importante, incluso con sobretensiones de duración reducida.
Larga duración
Daño visible causado por sobretensionesDaño visible causado por sobretensiones
Daño visible causado por sobretensionesDaño visible causado por sobretensiones
Daño visible causado por sobretensionesDaño visible causado por sobretensiones
Daño visible causado por sobretensionesDaño visible causado por sobretensiones
Daño visible causado por sobretensionesDaño visible causado por sobretensiones
Daño visible causado por sobretensionesDaño visible causado por sobretensiones
CALIDAD DE LA ENERGÍA EN LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS.
Subtensión Los transformadores y máquinas giratorias en general,
sufren calentamientos anormales debido al incremento de corriente que aparece, asociado a una subtensión, cuando se alimentan cargas que consumen potencia o par constante.
Este efecto puede agravarse en presencia de líneas de alimentación insuficientemente dimensionadas.
Las lámparas de descarga reducen su flujo luminoso y pueden apagarse o modificar su reproducción cromática.
CALIDAD DE LA ENERGÍA EN LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS.
Fluctuación de la tensión
Equipos electrónicos sensibles. Lámparas incandescentes y de descarga que parpadean
provocando sensación molesta a los usuarios.
CALIDAD DE LA ENERGÍA EN LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS.
Variación del comportamiento de un motor de Variación del comportamiento de un motor de inducción por variaciones del voltajeinducción por variaciones del voltaje
CALIDAD DE LA ENERGÍA EN LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS.
Impulso La repercusión sobre la vida de las maquinarias será tanto
mayor cuando más altos sean los valores pico de los impulsos y más alta la frecuencia de aparición.
Los equipos de electrónica de potencia pueden destruirse por la superación de la tensión máxima que pueden soportar.
Las fuentes de alimentación a los equipos de control y ordenadores pueden permitir el paso de los impulsos a los circuitos lógicos originando alteraciones en los programas de funcionamiento de los procesos.
Las tarjetas de comunicación entre elementos de control son muy sensibles a la aparición de impulsos, sobre todo si las tierras de referencias que utilizan son distintas.
Ejemplo a modo de orientación del nivel de Ejemplo a modo de orientación del nivel de aislamiento aislamiento
0,5-
1,5
0,5-
1,5
kVkV1,
0-1,
5 1,
0-1,
5 kVkV
1,5-
1,8
1,5-
1,8
kVkV1,
8-2,
5 1,
8-2,
5 kVkV
La tensión de La tensión de soporte a impulso o soporte a impulso o nivel de aislamiento, nivel de aislamiento,
es la tensión es la tensión asignada por el asignada por el fabricante a un fabricante a un
equipo o a una parte equipo o a una parte del mismo, que del mismo, que caracteriza a la caracteriza a la
capacidad de soporte capacidad de soporte especificada de su especificada de su aislamiento contra aislamiento contra
sobretensiones.sobretensiones.
CALIDAD DE LA ENERGÍA EN LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS.
Armónicos
• Sobrecalentamiento de los transformadores • Sobrecalentamiento de las máquinas asincrónicas• Excesiva corriente en los neutros de las instalaciones
debido al tercer armónico• Operación ruidosa de dispositivos electromagnéticos• Falsa operación de los relevadores• Corriente circulante por los rodamientos• Fusibles fundidos en bancos de capacitores• Resonancias e incremento de la distorsión y demás
efectos• Sobreconsumo de energía y aumento de la demanda en
el sistema.
CALIDAD DE LA ENERGÍA EN LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS.
Desequilibrio de tensión
• Depreciación de la potencia que puede desarrollar o pérdida de vida útil
• Aumenta el calentamiento y se reduce la eficiencia• Reducción del momento de arranque y el momento
máximo• Aumenta el deslizamiento• Asimetría en las corrientes y aumento de los kVA
necesarios para el arranque• Aumento del ruido y las vibraciones principalmente con
120 Hz de frecuencia.
En motores
Efectos de las perturbaciones .Efectos de las perturbaciones .Actuaciones erróneas de protecciones, sistemas de mando.Mal funcionamiento de equipos (iluminación, motores, etc.)
Sobre calentamiento en equipo.Esfuerzos mecánicos y destrucción de quipos. (videos1) (video2)
Pérdidas de datos.Reducción de la vida útil.Una perturbación puede provocar otra perturbación.Pérdida de la estabilidad.Pérdidas económicas
CALIDAD DE LA ENERGÍA EN LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS.
Cuando se debe hacer un estudios de calidadEn la fase de proyecto de toda nueva instalaciónCuando se desee proteger determinadas cargas e instalaciones
dentro del sistemaPara caracterizar un sistemaComo parte de un proyecto de ahorro y uso eficiente de la
energía eléctricaEn presencia de anomalías y fenómenos dudosos en el sistemaAntes y después de la remodelación y modernización de un
procesoCuando se decida compensar el factor de potencia de un
sistema con cargas no linealesComo parte de la reclamación o base de un contrato de
suministro con la empresa eléctrica.
CALIDAD DE LA ENERGÍA EN LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS.
Tipos de estudios de calidad
• Análisis predictivo• Caracterización estadística• Análisis forense
Por supuesto, los hábitos y la falta de comprensión de estos problemas en nuestro entorno, hacen predominar los estudios después de los hechos (forense) , los cuales son más difíciles de resolver.
CALIDAD DE LA ENERGÍA EN LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS.
Metodología
• Adquisición de Datos• Captura de síntomas• Examen de la instalación• Monitoreo • Identificación del fenómeno• Definición de la solución • Análisis económico• Chequeo de resultados
CALIDAD DE LA ENERGÍA EN LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS.
Adquisición de DatosAdquisición de Datos
La adquisición de datos comienza por el conocimiento general del proceso productivo de la empresa y su esquema de suministro eléctrico, la caracterización de las cargas, la edad de los circuitos y el diagrama monolineal
A partir del diagrama monolineal se define la matriz de monitoreo y los medios de medición. Dónde y qué debe ser monitoreado en los diferentes nodos, ramas, alimentadores y cargas del sistema. En este proceso se han clasificado previamente cada una de las cargas, su régimen operacional y el resto de los elementos componentes del sistema.
CALIDAD DE LA ENERGÍA EN LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS.
Captura de síntomasCaptura de síntomas
En la captura de información se localiza el equipo sujeto a perturbaciones, determinando el tiempo y la fecha, si suceden de forma aleatoria, repetitiva permanente, si tiene correlación con algún fenómeno inusual en el sistema u ocurrido en éste, si ha habido alguna remodelación reciente, etc.
CALIDAD DE LA ENERGÍA EN LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS.
Examen de la instalaciónExamen de la instalaciónEsta fase es en algunos casos suficiente para determinar rápidamente la causa del deterioro de la calidad de la energía en una instalación. Se recomienda el procedimiento siguiente:
1. Destapar las pizarras2. Inspeccionar la calidad del cableado, la instalación de
fuerza, los conductores del neutro y el sistema de aterramiento (se recomienda tomar fotografías)
3. Se puede emplear una cámara termográfica o un termómetro láser para detectar puntos calientes, falsas uniones y defectos en interruptores y otros accesorios. En general:
CALIDAD DE LA ENERGÍA EN LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS.
Examen de la instalaciónExamen de la instalaciónUniones con temperaturas hasta 40 C son seguras
Puntos con temperaturas entre 45 y 60 C deben repararse cuando se pueda
Entre 60 y 70 C , monitorear continuamente hasta que se tomen medidas correctivas
Temperaturas superiores a 70 C deben solucionarse inmediatamente
CALIDAD DE LA ENERGÍA EN LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS.
MonitoreoMonitoreoEn esta etapa es necesario situar los equipos de mediciones para registrar y detectar las anomalías. Puede ser necesario situar instrumentos en varios puntos simultáneamente.Debe tenerse presente que el período de mediciones debe corresponder con el proceso productivo de la fábrica o servicio en cuestión. En estos análisis debe prestarse atención a aquellos parámetros que violan las tolerancias establecidas y las normas.En ocasiones es imperativo registrar los eventos, especialmente si causan daños a las instalaciones o altas pérdidas productivas, si el objetivo es reclamar a la empresa eléctrica.
CALIDAD DE LA ENERGÍA EN LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS.
Identificación del fenómenoIdentificación del fenómeno
Las “huellas digitales” del fenómeno: forma de onda, perfiles de los valores r.m.s., etc., son utilizadas para localizar e identificar la causa del problema. Es importante definir si los sucesos tienen lugar aguas arriba o aguas abajo del punto de medición y/o de las instalaciones del usuario.
CALIDAD DE LA ENERGÍA EN LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS.
Definición de la soluciónDefinición de la solución
En este momento, debe prepararse una lista de soluciones y de costos de cada una de éstas. La solución final en ocasiones se decide comparando el costo con los beneficios que se esperan
CALIDAD DE LA ENERGÍA EN LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS.
Análisis económicoAnálisis económico
Antes de implementar una solución, es necesario realizar un análisis del período de recuperación y comprobar de nuevo con las mediciones la efectividad de la solución propuesta.Estimado de los costos de un estudio de calidad de la energíaEl costo de un estudio de calidad depende de muchos factores Los estudios de calidad suelen contratarse a empresas de servicios especializados
CALIDAD DE LA ENERGÍA EN LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS.
Instrumentos
• Multimetros y amperímetros de gancho• Analizadores de redes• Osciloscopios• Analizador de perturbaciones• Analizador de armónicos y espectrales• Equipos combinados
CALIDAD DE LA ENERGÍA EN LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS.
Instrumentos
Instrumentos analógicos y digitales
CALIDAD DE LA ENERGÍA EN LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS.
Instrumentos
Analizadores espectrales Analizador de armónicos
CALIDAD DE LA ENERGÍA EN LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS.
Instrumentos
Osciloscopios Termómetros
CALIDAD DE LA ENERGÍA EN LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS.
Instrumentos
Analizador de perturbaciones Amperímetro de gancho
CALIDAD DE LA ENERGÍA EN LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS.
Instrumentos
Analizador de redes Lecturas
– Viego Felipe, P. y col. “Temas Especiales de Sistemas Eléctricos Industriales”. Texto Básico. Universidad de Cienfuegos. 2006.
– De Armas, M.A. “Curso breve en calidad de la energía eléctrica” Instituto de Ingeniería de Mexicali, México, 2004.
– “Power Quality Terms and Definitions. PQ Network. 2000.
– Bingham, P.R. “Sags and Swells” Dranetz-BMI, February 1998.
BibliografíaBibliografía
Datos de contacto.Datos de contacto.
– MSc. Alfredo González Digón.– MSc. Davel Borges Vasconcellos.
Email: [email protected]
Universidad de Camagüey, Facultad de Electromecánica, Departamento de Ingeniería Eléctrica.