Introducción a Calidad de la Energía Eléctrica - … · MEDICIONES ELÉCTRICAS I Departamento de...
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Introducción a Calidad de la Energía Eléctrica
- Contenido Armónico -
Calidad de la Energía
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MEDICIONES ELÉCTRICAS IDepartamento de Ingeniería Eléctrica y Electromecánica
Facultad de Ingeniería – Universidad Nacional de Mar del Plata
IEEEConjunto de fenómenos electromagnéticos que caracterizan la tensión y corriente en un tiempo y ubicación determinados en un sistema de potencia (IEEE Std 1159-2009).
IECCaracterística de la electricidad en un punto dado del sistema eléctrico, evaluado respecto de un conjunto de parámetros técnicos de referencia (IEC 61000-4-30, 2009).
Tensión ideal = onda sinusoidal de amplitud y frecuencia constantes e iguales asus valores nominales.Corriente ideal = onda sinusoidal de amplitud y frecuencia constantes, cuyafrecuencia y fase son iguales a las correspondientes frecuencia y fase de latensión.
Cualquier desviación de la tensión o corriente
respecto del ideal se considera una perturbación en
la calidad de la energía(Signal Processing of Power Quality Disturbances, Math H. Bollen)
Perturbaciones en la Calidad de la Energía
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DESBALANCE FLICKER VARIACIÓN DE FRECUENCIA
SUBTENSIÓN SOBRETENSIÓN INTERRUPCIÓN
ARMÓNICOS TRANSITORIO OSCILATORIOTRANSITORIO IMPULSIVO
Perturbaciones en la Calidad de la Energía
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DESBALANCE FLICKER VARIACIÓN DE FRECUENCIA
SUBTENSIÓN SOBRETENSIÓN INTERRUPCIÓN
ARMÓNICOS TRANSITORIO IMPULSIVO TRANSITORIO OSCILATORIO
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Armónicos
Perturbaciones en la Calidad de la Energía
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ARMÓNICOS
Onda de Tensión
Carga Lineal
Tensión
Corriente
Angulo
An
gu
lo
Onda de Corriente
Carga Lineal
Una carga lineal es aquella que ante una
tensión sinusoidal, absorbe una corriente
también sinusoidal. Las elementos lineales
que se conocen son:
- R: resistencia ideal
- L: inductancia ideal
- C: capacitancia ideal
Cargas Lineales
Perturbaciones en la Calidad de la Energía
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ARMÓNICOS
Una carga no lineal es aquella que ante una
tensión sinusoidal, absorbe una corriente no
sinusoidal.
Onda de Tensión
Tensión
Carga No Lineal
Corriente
Onda de Corriente
An
gu
lo
Angulo
Carga No Lineal
Cargas No Lineales
Armónicos
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Formas de onda de algunas cargas no lineales ensayadas en el laboratorio
Lámpara LED 12W Lámpara LFC 18W TV LED 32” CPU + CRT 17”
Armónicos
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¿Cómo se puede cuantificar la distorsión de una señal?
Para determinar el grado de distorsión de una señal es necesario recurrir al
análisis en el dominio de la frecuencia. Se utilizan algoritmos matemáticos
basados en los desarrollos de Fourier. En particular, se aplica el Teorema de
Fourier según el cual “cualquier señal periódica y continua de periodo T
puede descomponerse en una suma de señales senoidales de frecuencias
múltiplos enteros de la frecuencia fundamental”
Armónicos
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¿Qué es el espectro de frecuencias de una señal?
El espectro de frecuencias de una señal es una representación que permite
conocer las amplitudes y ángulos de desfasajes relativos de cada una de las
componentes senoidales que integran la señal distorsionada. Se obtiene
mediante la Transformada de Fourier o su aplicación digital denominada FFT
("Fast Fourier Transform"). Esta transformación se puede asimilar de forma
muy simplificada a una proyección sobre un plano amplitud - frecuencia de las
amplitudes de las distintas componentes senoidales que integran la señal.
Armónicos
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¿Qué es el espectro de frecuencias de una señal?
4 p.x
0 2 4 6 8 10 122
1
0
1
2
1 30 0i(t) I sen( t) I sen (3 t )3
p
Armónicos
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¿Qué es el espectro de frecuencias de una señal?
picoI
t
f
50Hz
150Hz
1 30 0i(t) I sen( t) I sen (3 t )3
p
Armónicos
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¿Qué es el espectro de frecuencias de una señal?
Hz50 150 Hz
f
A
1 3
PC+Monitor
1 30 0i(t) I sen( t) I sen (3 t )3
p
Así como existe un espectro de amplitudes (o valores eficaces) también existe
un espectro de fase
Armónicos
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Formas de onda de algunas cargas no lineales ensayadas en el laboratorio
Lámpara LED 12W Lámpara LFC 18W TV LED 32” CPU + CRT 17”
Armónicos
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Algunos Índices creados para cuantificar la distorsión armónica
Total Harmonic Distortion (distorsión armónica total) – Std. IEEE 519
(en el Std. IEC 61000-4-7 se define el THD hasta H = 40.
Total Waveform Distortion (distorsión total de la forma de onda) – Std. IEEE 1459
Para señales con distorsión armónica pura y sin componente de CC, el THD coincide con el TWD.
Para señales con distorsión armónica, contenido de interarmónicos, ruido y/o componente de CC, el TWD > THD.
En otras normativa, en lugar de dividir por la componente fundamental (U1) se divide por el valor eficaz total (URMS)
1
2
2
U
UTHD
H
k k
F
U
UTHD
H
k k
R
2
2
k orden de armonico deleficaz Valor U k
señaluna deeficaz Valor U
:eaS
Armónicos
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Algunos Índices creados para cuantificar la distorsión armónica
El espectro armónico puede ser subdividido, en armónicos pares e impares, con sus definiciones correspondientes:
Total Even-Harmonic Distortion (distorsión armónica par total)
Total Odd-Harmonic Distortion (distorsión armónica impar total)
Esta es la predominante en la mayoría de los casos reales.
Todos los índices calculados para la tensión se calculan de la misma forma para la corriente.
El estándar IEEE 519 introduce la distorsión total de la demanda (del inglés Total Demand Distortion, TDD), para
cuantificar la corriente tomada por los clientes de la red eléctrica:
Total Demand Distortion (distorsión total de la demanda)
Armónicos
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Índices creados para cuantificar la distorsión armónica
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Potencias y Factor
de Potencia en
presencia de
armónicos
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ArmónicosPotencias y Factor de Potencia en presencia de armónicos
máxn o n
n 1
v(t) V sen(n t )
máxn o n
n 1
i(t) I sen(n t )
Caso general: Fuente no sinusoidal y carga no lineal
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ArmónicosPotencias y Factor de Potencia en presencia de armónicos
Caso general: Fuente no sinusoidal y carga no lineal
Aplicaremos el modelo de Budeanu
(enfoque convencional adoptado por las normas IEC e IEE)
Budeanu define una serie de potencias, a saber:
• Potencia Activa:
nn
n
nn
n
nTOTAL IVPP
cos11
máxn o n
n 1
v(t) V sen(n t )
máxn o n
n 1
i(t) I sen(n t )
2
máxn
n
VV
2
máxn
n
II
Donde cada armónico tiene un valor eficaz dado por:
HTOTAL PPP 1
nn
n
nnTOTAL IVPP
cos2
1
21
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ArmónicosPotencias y Factor de Potencia en presencia de armónicos
Caso general: Fuente no sinusoidal y carga no lineal
Aplicaremos el modelo de Budeanu
(enfoque convencional adoptado por las normas IEC e IEE)
Budeanu define una serie de potencias, a saber:
• Potencia Reactiva:
nn
n
nn
n
nTOTAL senIVQQ
11
máxn o n
n 1
v(t) V sen(n t )
máxn o n
n 1
i(t) I sen(n t )
2
máxn
n
VV
2
máxn
n
II
Donde cada armónico tiene un valor eficaz dado por:
HTOTAL QQQ 1
nn
n
nnTOTAL senIVQQ
2
1
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ArmónicosPotencias y Factor de Potencia en presencia de armónicos
Caso general: Fuente no sinusoidal y carga no lineal
Aplicaremos el modelo de Budeanu (enfoque convencional)
Budeanu define una serie de potencias, a saber:
• Potencia Compleja:
TOTALTOTALPQ jQPS
Para un circuito con ondas sinusoidales
se cumple que:
PQRMSRMS SIUS
Es decir:
0222 TOTALTOTAL QPS
Pero para un circuito con ondas no sinusoidales NO!
1
2
1
2
n
n
n
nRMSRMS IVIUS
• Potencia Aparente:
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ArmónicosPotencias y Factor de Potencia en presencia de armónicos
Caso general: Fuente no sinusoidal y carga no lineal
Aplicaremos el modelo de Budeanu
Como con ondas no sinusoidales se tiene:
• Bodeanu define la Potencia de Distorsión:
Es decir:
0222 TOTALTOTAL QPS
02222 DQPS TOTALTOTAL
2222
TOTALTOTAL QPSD
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ArmónicosPotencias y Factor de Potencia en presencia de armónicos
Caso general: Fuente no sinusoidal y carga no lineal
Aplicaremos el modelo de Budeanu (enfoque convencional)
22 DPN TOTAL
• También se define la Potencia de No Reactiva:
• También se define la Potencia de Ficticia:
22 DQF TOTAL
S
Pfp TOTAL
• También se define el Factor de Potencia Verdadero:
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ArmónicosPotencias y Factor de Potencia en presencia de armónicos
S=UI
SPQ
QTOTAL
D
F
O
θ
N
y
-yz
x
•D: Potencia de distorsión
•F: Potencia Ficticia
•N: Potencia No Reactiva
• λ: Factor de potencia verdadero
De acuerdo a Budeanu
el triángulo de potencia
pasaría a ser un tetraedro
PTOTALP1
Q1
S1
Ph
Qh
φ1ɣ
1
1
S
P
S
Pfp TOTAL
verdadero
arc_cos
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ArmónicosPotencias y Factor de Potencia en presencia de armónicos
S
PP
S
Pfp HTOTAL
verdadero
1
Pero:
1
2
1
2
n
n
n
nRMSRMS IVIUS
H
k kRMS UUU2
22
1
2
2
1
2
2
2
1
21
U
UUU
H
k k
RMS 2
1 1 vRMS THDUU
H
k kRMS III2
22
1
2 2
1 1 IRMS THDII
2
1
2
2
2
1
21
I
III
H
k k
RMS
Luego:
22
1
2
1
2
1 1111 IvIvRMSRMS THDTHDSTHDITHDUIUS
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ArmónicosPotencias y Factor de Potencia en presencia de armónicos
S
PP
S
Pfp HTOTAL
verdadero
1
Reemplazando:
Factor de potencia ≠ Cos φ1
2211
1
22
1
1
1
11
11
11
1
Iv
H
Iv
H
verdadero
THDTHDP
P
S
P
THDTHDS
P
PP
fp
22221
1
1
11cos
IvIv
Hverdadero
THDTHDTHDTHDP
Pfp
Finalmente:
Factor de desplazamientoFactor de distorsión (caso general)
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ArmónicosPotencias y Factor de Potencia en presencia de armónicos
Caso particular: Fuente sinusoidal y carga no lineal
)cos(I
I
IV
)cos(IV
IV
P
S
P)potenciafactor(fp 11
rms
rms1
rmsrms1
11rms1rms1
rmsrms
(f ile LEDS.pl4; x-v ar t) c:LFC1 -
0 10 20 30 40 50 60 70[ms]-0,4
-0,3
-0,2
-0,1
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
[A]
312
312
f x( )
3 p0 x
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9400
300
200
100
0
100
200
300
400
rms rmsS V I
1PPTOTAL
1QQTOTAL
)()( 111 tsenVtvMAX
)()( 1
1
nn
n
tnsenItiMAX
)cos( 11111 RMSRMS
IVPPTOTAL
1rmsd
rms
IF
I:distorsióndeFactor
Fdfp 1cos
(si consideramos θ1=0):entodesplazamideFactor )cos( 11
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ArmónicosPotencias y Factor de Potencia en presencia de armónicos
UI
S1=SPQ Q1
D
F
y
-yz
O
N
x
•D: Potencia de distorsión
•F: Potencia Ficticia
•N: Potencia No Reactiva
Caso ParticularTensión sinusoidal – corriente no sinusoidal
P1
Fd
S
P
S
Pfp TOTAL
11 cos
S1
30
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ArmónicosPotencias y Factor de Potencia en presencia de armónicos
Caso Particular: Fuente sinusoidal y carga no lineal
1rmsd
rms
IF
IdistorsióndeFactor
1 1cos( ) dfp F
402
2 2
2 1
2 2
1 1
nrms
n rms rmsi
rms rms
II I
THDI I
2
1
1d
i
FTHD
12
1. cos
1verdadero desplazamiento d
i
fp fp FTHD
12
1cos
1 iTHD
entodesplazamideFactor
Pero si el THD de la corriente es:
Se puede expresar:
(si consideramos θ1=0)
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ArmónicosPotencias y Factor de Potencia en presencia de armónicos
Caso Particular: Fuente sinusoidal y carga no lineal
12
1. cos
1verdadero desplazamiento d
i
fp fp FTHD
12
1cos
1 iTHD
Otra forma de llegar a:
Aplicando la ecuación general:
22221
1
1
11cos
IvIv
Hverdadero
THDTHDTHDTHDP
Pfp
12
1cos
1 iTHD
seria…
Pero si la tensión es senoidal se cumple que: 0HP 0VTHD
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ArmónicosPotencias y Factor de Potencia en presencia de armónicos
Factor de Potencia y THDI
0,5000
0,5500
0,6000
0,6500
0,7000
0,7500
0,8000
0,8500
0,9000
0,9500
1,0000
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150
THDI%
Má
xim
o F
ac
tor
de
Po
ten
cia
Ve
rda
de
ro
Puede ser que un mal factor de potencia de deba a la presencia de armónicos y no a un desfasaje alto
entre la corriente y la tensión fundamental.
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Efectos de los armónicos
en las redes de
distribución
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ArmónicosEfectos de los armónicos en la corriente de neutro
0 1 2 3 4 5 6
0.5
0
0.5
1IR
IS
IT
RI
Z1
Z2
Z3
S
R
N
T
V1 V2 V3
SI
TI
NI
A1
A2
A3
V1 V2 V3
A0
RISea una carga lineal equilibrada:
Z1 = Z2 = Z3
Corriente en el neutro= suma igual a cero
IN = 0
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ArmónicosEfectos de los armónicos en la corriente de neutro
RI
Z1
Z2
Z3
S
R
N
T
V1 V2 V3
SI
TI
NI
A1
A2
A3
V1 V2 V3
A0
RI
Sea ahora una carga NO lineal equilibrada:(que tenga por ejemplo
armónico de orden 3)
Z1 = Z2 = Z3
0.5
0
0.5
1
R
1
0.5
0
0.5
1
S
1
0.5
0
0.5
1
T
fundamental3° armónicoIR
fundamental3° armónicoIS
fundamental3° armónicoIT
Los armónicos de orden 3 están en fase
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ArmónicosEfectos de los armónicos en la corriente de neutro
0.5
0
0.5
1
1
0.5
0
0.5
1
1
0.5
0
0.5
1
0
0 2 4 6 8 10 123
2
1
0
1
2
3
3.I3
uR
R
S
T
Al estar los armónicos de orden 3 en fase
se suman en el neutro
IN
uS
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Armónicos
2
6 3(3 )n iI I
Si la carga es lineal y equilibrada, la corriente circulante por el conductor neutro es cero.
En el caso de sistema equilibrado pero con carga no lineal, la corriente por el neutro es la raíz
cuadrada de la suma de los valores eficaces de los componentes armónicos múltiplos de tres:
Efectos de los armónicos en la corriente de neutro
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ArmónicosEfectos de los armónicos en las redes de distribución
Armónicos
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Efectos de los armónicos de la corriente en la tensión
GeneraciónMedición de Salida
•GEN. •TRAN. •DIST.
Usuarios
Onda
perfecta
Armónicos
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Efectos de los armónicos de la corriente en la tensión
La circulación de corrientes armónicas generadas por cargas no lineales a través
de las impedancias de la red genera una distorsión en la onda de tensión.
I no sinusoidal
I no sinusoidal
sinusoidalnoIZVV SSPCCen Tensión en PCC:
Tensión sinusoidal - Caída de Tensión no sinusoidal PCCenV no sinusoidal
Armónicos
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Efectos de los armónicos de la corriente en la tensión
A una mayor circulación de corriente armónica generada por las cargas no
lineales tendremos una mayor caída de tensión en la impedancia de la red. Cuanto
más alejados del PCC y más próximos a las cargas distorsionantes, mayor será
esta caída de tensión, y por ende, mayor distorsión en la tensión que le llega a un
usuario (independientemente que este tenga o no cargas no lineales) .
Si al comparar los niveles de distorsión de tensión en vacío y en carga, la
distorsión no varía, es un indicio de que la distorsión es de origen externo.
42
Límites de
Emisión
Individuales de
Intensidades
Armónicas para
usuarios con
tarifa T-1, T-2 y
T-3 (ENRE)
Obligaciones
para los
usuarios
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Límites de
distorsión de
tensión en redes
BT (ENRE)
Obligaciones
para las empresas
prestadoras del servicio
eléctrico
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ArmónicosOtros efectos de los armónicos en las redes de distribución
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ArmónicosOtros efectos de los armónicos en las redes de distribución
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ArmónicosOtros efectos de los armónicos en las redes de distribución
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Compensación de
armónicos
Armónicos
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Compensación de armónicos con filtros pasivos
Si bien existen variastopologías, el másutilizado es el filtro RLC sintonizado.
Consiste en sintonizaruna rama RLC para queresuene a la frecuenciadel armónico que se desea filtrar y el mismoencuentre un caminode baja impedancia.
Se requiere de un filtropara cada componentearmónica a filtrar.
Bajo costo y fácilinstalación y puesta en marcha
Armónicos
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Compensación de armónicos con filtros pasivos
Armónicos
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Compensación con filtros activos (PQF, Power Quality Filter)
A través de electrónicade potencia el PQF genera armónicos de la misma amplitud que los sensados, pero en contrafase.
Con un sólofiltro se realizael filtrado de gran parte del espectro.
Alto costo, instalación, configuración y puesta en marcha máslaboriosa.
Armónicos
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Compensación con filtros activos (PQF, Power Quality Filter)
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Simulación de
componentes armonicas
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Fuentes de corriente(simulan componentes armónicas)
Impedancia (simula componente fundamental
de la corriente)
Simulación con MatLab
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Amplitud del armónico
Simulación con MatLab
Fase del armónico
Frecuencia del armónico
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Simulación con MatLab
Tensión en la carga
Corriente en la linea
Perturbaciones en la Calidad de la Energía
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DESBALANCE FLICKER VARIACIÓN DE FRECUENCIA
SUBTENSIÓN SOBRETENSIÓN INTERRUPCIÓN
ARMÓNICOS TRANSITORIO OSCILATORIOTRANSITORIO IMPULSIVO
Perturbaciones en la Calidad de la Energía
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DESBALANCE TERNA DESBALANCEDA
A
B
C
A
B
C
A
B
C
ABC
= + +
2 TERNAS BALANCEDAS + 1 TERNA HOMOPOLAR
SEC. + SEC. - SEC. 0
TRANSFORMADA DE FORTESCUE:Causas:
• Redes BT: - asimetría de la carga- asimetría de la red (transformadores y líneas)
• Redes MT y AT:- grandes cargas monofásicas (hornos de fundición, trenes, etc.)
En general, los desbalances de corriente conllevan desbalances de tensión.
Consecuencias:
• Líneas: calentamiento desparejo e incremento de pérdidas.
• Transformadores: incremento de pérdidas.
• Motores: pérdida de eficiencia, decremento del par motor. La secuencia negativa genera cupla frenante.
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DESBALANCE FLICKER VARIACIÓN DE FRECUENCIA
SUBTENSIÓN SOBRETENSIÓN INTERRUPCIÓN
ARMÓNICOS TRANSITORIO IMPULSIVO TRANSITORIO OSCILATORIO
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FLICKEREl flicker es el fenómeno de variación de la
intensidad del flujo luminoso emitido por lámparas
de filamento, que afecta a la visión humana,
generado por fluctuaciones (modulaciones) en la
tensión de red.
Estas fluctuaciones en la tensión de red pueden ser periódicas o aperiódicas. Las primeras pueden ser
generadas por grandes cargas cíclicas o repetitivas (compresores, trituradores, soldadoras de punto y de
arco, electrónica de alta potencia que utiliza tiristores, etc. Mientras que el flicker no periódico en general
es provocado por la eventual conexión de grandes cargas, como hornos, grandes compresores, bancos de
capacitores, etc.
Otro origen muy común de flicker, es el mal funcionamiento del sistema de iluminación, es especial
aquellos que utilizan balastos y/o arrrancadores como las lámparas fluorescentes y lámparas de arco.
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FLICKER
Límite de sensibilidad del ojo a las variaciones de iluminación causadas por fluctuaciones de tensión en
lámparas de incandescencia. La máxima irritabilidad del ojo humano se da a 8,8 Hz con un umbral de
modulación de 0,25% de tensión.
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FLICKER
Medidas para mitigar esta perturbación:
• Elección adecuada del sistema de iluminación (por ej. Los tubos fluorescentes con balasto electrónico
son muy poco sensibles al flicker.
• Alimentar las líneas de iluminación cercanas a la carga perturbadora con un ondulador o regulador de
tensión.
• Modificar la carga perturbadora a través de volantes de inercia en caso de motores, y/o modificar el
ciclo de funcionamiento, etc.
• Modificar la red eléctrica distanciando la carga perturbadora de los circuitos de iluminación o
disminuir la impedancia aguas arriba del PCC (Punto de Conexión Común) para reducir la caída de
tensión.
• Agregar capacidad o reactancia en serie con la red aguas arriba del PCC.
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DESBALANCE FLICKER VARIACIÓN DE FRECUENCIA
SUBTENSIÓN SOBRETENSIÓN INTERRUPCIÓN
ARMÓNICOS TRANSITORIO IMPULSIVO TRANSITORIO OSCILATORIO
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VARIACIÓN DE FRECUENCIA
La variación de frecuencia se origina a partir de un
desbalance entre la potencia activa generada y la
potencia activa consumida en una red.
Causas:
Este desbalance puede ocurrir cuando se producen conexiones o desconexiones de grandes cargas o
generadores.
• Si en un instante Pgenerada > Pconsumida f aumenta (el generador se acelera por exceso de par)
• Si en un instante Pgenerada < Pconsumida f disminuye (el generador se frena por falta de par)
Consecuencias:
Pérdida de velocidad en motores y calentamiento. Problemas mecánicos por variaciones bruscas.
Desconexión de equipos por baja frecuencia
Desincronización de relojes que utilizan la frecuencia de la red como referencia
Desconexión de pequeños generadores
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VARIACIÓN DE FRECUENCIA
Una red interconectada constituida por muchos
generadores de gran potencia es una red fuerte. Su
frecuencia prácticamente no varía aunque fluctúe la
carga.
Una red aislada constituida por pocos generadores
de baja potencia es una red débil. Su frecuencia
fluctúa mucho cuando fluctúa la carga.
Valores tolerados en sistemas interconectados:
• Desviación máxima entre +4% y -6% (47 a 52 Hz).
• Desviación normal ±1% durante el 95% del tiempo (49,5 a 50,5 Hz).
Valores tolerados en sistemas autónomos:
• Desviación máxima entre ±15% (42,5 a 57,5 Hz).
• Desviación normal ±2% durante el 95% del tiempo (49 a 51 Hz).
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DESBALANCE FLICKER VARIACIÓN DE FRECUENCIA
SUBTENSIÓN SOBRETENSIÓN INTERRUPCIÓN
ARMÓNICOS TRANSITORIO IMPULSIVO TRANSITORIO OSCILATORIO
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SUBTENSIÓN Un hueco de tensión es la disminución de la tensión eficaz en un
punto de la red de energía eléctrica, en un valor comprendido entre el
90% y el 10% (IEEE-1159), o entre el 90% y el 1% (IEC-61000-2-1)
de una tensión de referencia (Uref). Para denominarse hueco de
tensión, la perturbación mencionada debe durar entre medio ciclo de
red (10 ms) y 1 minuto.
La tensión de referencia Uref es la tensión nominal en redes BT y la tensión declarada o tensión de
prefalla en redes MT y AT.
Si la subtensión dura menos de 10ms entra en
la categoría de transitorio. Si dura más de
1min es una subtensión sostenida.
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DESBALANCE FLICKER VARIACIÓN DE FRECUENCIA
SUBTENSIÓN SOBRETENSIÓN INTERRUPCIÓN
ARMÓNICOS TRANSITORIO IMPULSIVO TRANSITORIO OSCILATORIO
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SOBRETENSIÓNUna elevación de tensión es el aumento de la tensión eficaz en un
punto de la red de energía eléctrica, en un valor superior al 110%
(IEEE-1159) de una tensión de referencia (Uref). Para denominarse
elevación de tensión o swell, la perturbación mencionada debe durar
entre medio ciclo de red (10 ms) y 1 minuto.
La tensión de referencia Uref es la tensión nominal en redes BT y la tensión declarada o tensión de
prefalla en redes MT y AT.
Origen de las sobretensiones temporales:
- defecto de aislamiento entre una fase y neutro
- ferroresonancia (entre capacitor e inductancia saturable)
- corte del neutro en sistemas desequilibrados
- defecto de un regulador de tensión
Origen de las sobretensiones de maniobra:
- conmutación con carga normal
- conexión y desconexión de cargas inductivas
- maniobra de circuitos capacitivos
Origen de las sobretensiones atmosféricas:
- descargas directas de un rayo sobre la línea
- efectos indirectos de una descarga de rayo
(sobretensiones inducidas y aumento del
potencial de tierra)
Si la sobretensión dura menos de 10ms entra
en la categoría de transitorio. Si dura más de
1min es una sobretensión sostenida.
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DESBALANCE FLICKER VARIACIÓN DE FRECUENCIA
SUBTENSIÓN SOBRETENSIÓN INTERRUPCIÓN
ARMÓNICOS TRANSITORIO IMPULSIVO TRANSITORIO OSCILATORIO
CAUSAS:
- En general, las mismas que originan un hueco,
pero en este caso el efecto es más severo,
- Apertura de elementos de protección luego de
una falla.
CONSECUENCIAS:
- desconexión de todas las cargas,
- tanto los cortes breves como los sostenidos generan una gran pérdida económica tanto a los
usuarios como a las empresas proveedoras de energía eléctrica.
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INTERRUPCIÓN Un corte de tensión es la disminución de la tensión eficaz en un punto
de la red de energía eléctrica, en un valor menor al 10%
(IEEE-1159), o menor al 1% (IEC-61000-2-1) de una tensión de
referencia (Uref). Para denominarse corte de tensión, la
perturbación mencionada debe durar entre medio ciclo de red
(10 ms) y 1 minuto.
Si la interrupción dura menos de 10ms se
considera un transitorio. Si dura más de 1min
es una interrupción sostenida.
La tensión de referencia Uref es la tensión nominal en redes BT y la tensión declarada o tensión de
prefalla en redes MT y AT.
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SUBTENSIÓN SOBRETENSIÓN INTERRUPCIÓN
ARMÓNICOS TRANSITORIO IMPULSIVO TRANSITORIO OSCILATORIO
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TRANSITORIO IMPULSIVO Un transitorio es cualquier perturbación de la tensión o corriente
que dura menos de medio ciclo o menos de un ciclo de red según la
norma utilizada.
Un transitorio impulsivo es un cambio súbito y unidireccional
(positivo o negativo) en la condición de estado estable de la tensión,
corriente o ambos, y de frecuencia diferente a la frecuencia del
sistema de potencia.
Son de moderada y elevada magnitud pero de corta duración, del orden del microsegundo. Normalmente
están caracterizados por sus tiempos de ascenso (1 a 10 µsec) y descenso (20 a 150 µsec) y por su
contenido espectral.
Ej: frente de onda escarpado por la descargade un rayo sobre una línea de transmisión
Caída directa Caída indirecta
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TRANSITORIO OSCILATORIOUn transitorio oscilatorio es un cambio súbito en la condición de
estado estable de la tensión, corriente o ambos, con polaridades
positivas y negativas, y en general, de frecuencia diferente a la
frecuencia de operación del sistema. Por su frecuencia se clasifican
en: transitorios de alta frecuencia (>500kHz), de media frecuencia
(entre 5 y 500kHz) y baja frecuencia (<5kHz).
En general se originan por maniobra de
bancos de capacitores, ferroresonancia,
y apertura y cierre de interruptores en
líneas de alta y media tensión entre
otros.
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ArmónicosOtros efectos de los armónicos en las redes de distribución