Armonicos

ARMÓNICOS: SELECCIONAMIENTO DE FILTROS PASIVOS

Analizado el sistema de distribución se ha escogido que el filtro pasivo como medio de solución en una planta debido a los diferentes esquemas que presenta, además es la que puede compensar la potencia reactiva

PALABRAS CLAVES: Armónicos, Compensación, Condensadores, Perturbaciones, Optimización, Sistemas de distribución.

Introducción

Los estudios tradicionales para sistemas de distribución desestiman el impacto de las nuevas tipos de carga que se conectan actualmente a la red y que invalidan los procedimientos de análisis planteados para redes eléctricas. Es por este hecho que en la actualidad el estudio de armónicos hace parte importante en el planeamiento de sistemas de distribución y es cuota relevante en la operación de los mismos. Al menos 2/3 de los incidentes se originan en las propias instalaciones esto se debe a un uso cada vez mayor de componentes electrónicos e informáticos, variadores de velocidad motores eléctricos, balastros electrónicos en la iluminación, cables largos y de reducida.

Ello provoca una parada intempestiva de la producción que resulta difícil y costoso determinar el origen de la parada y restablecer la producción.

Las soluciones a dicho problema se realizan en forma jerarquizada; primero en forma particular, resolviendo el problema de inyección de armónicos por parte del usuario al sistema (diseñando y ubicando filtros en el lado de baja tensión, usando el transformador como barrera); y segundo, resolviendo el problema en forma global, buscando reducir las pérdidas y mantener los niveles armónicos por debajo de los límites permitidos, en este caso, se trata de un problema de optimización donde se determina la ubicación de los compensadores(condensadores, filtros pasivos, filtros activos)

Planteamiento

La distorsión por armónicos es una forma de contaminación en la planta eléctrica que puede provocar problemas si la suma de las intensidades de armónicos supera ciertos límites, estos pueden aumentar las perturbaciones por armónicos directamente hacia la red.

La Figura muestra cómo los armónicos en intensidad (ih) en la intensidad de entrada (is) de un convertidor electrónico de potencia afectan a la tensión de alimentación (ut).

Fig. Nº1-planta con carga del convertidor, transformador de red y otras cargas

Marco teorico

Perturbaciones generadas por cargas no lineales: intensidad y tensión armónica.

La alimentación de cargas no lineales provoca el flujo de intensidades armónicas en la instalación.

Los armónicos de tensión son provocados por el flujo de intensidades armónicas a través de las impedancias de los circuitos de alimentación.

Fig.Nº2 Esquema unifilar que muestra la impedancia del circuito de alimentación para el armónico de rango h

La impedancia de un conductor aumenta en función de la frecuencia de la intensidad que circula por él. Para cada armónico de rango h, existe por tanto, una impedancia Zh del circuito de alimentación.

Considerando una vez más el modelo de las cargas que inyectan una intensidad armónica

En la instalación, es posible representar la circulación de las intensidades armónicas en una instalación.

Fig.Nº3 Flujo de las intensidades armónicas en una instalación

En esta figura, podemos observar que ciertas cargas generan intensidades armónicas en la instalación y otras pueden absorber estas intensidades.

Distorsión Armónica Total

La THD de tensión (THDv) indica la distorsión de la onda de tensión

THD v<5% 5%<THD<8& THDv <8%

No existe riesgo de mal

Distorsión armónica significativa

Distorsión armónica importante

La THD de corriente (THDi) indica la distorsión de la onda de corriente.

Para identificar la carga que causa la distorsión, la THD de corriente se debe medir a la entrada y en cada una de las salidas de los diferentes circuitos.

Procedimiento para el análisis de armónicos de un sistema de distribución

Las medidas de tensión y corriente deben ser tomadas:

- En la fuente de alimentación

- Del juego de barras del cuadro de distribución principal

- en cada una de las salidas del cuadro de distribución principal.

Cuando se toman las medidas, es necesario tener información precisa de las condiciones, en particular el estado de las baterías de condensadores (en servicio/ horas servicio).

Filtros pasivos para componentes armónicas

Aplicaciones típicas:

- Instalaciones industriales con un conjunto de generadores de armónicos de potencia total superior a aproximadamente 200 kVA (variadores de velocidad, SAIs rectificadores,...)

- Instalaciones donde se requiere una corrección del factor de potencia

- Situaciones en las que es necesaria la reducción de la tasa de distorsión de tensión para evitar la perturbación de receptores sensibles

- Situaciones

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