Clasificación y terminología de los disturbios eléctricos

1.3 Clasificación y terminología de los disturbios eléctricos

El sistema eléctrico está expuesto a diferentes tipos de eventos que ocasionan anomalías u operaciones inadecuadas de los equipos, producto de la alteración de los parámetros de la electricidad como la tensión, corriente y potencia; estos eventos son denominados “perturbaciones.

Las perturbaciones son producidas frecuentemente por equipos eléctricos que incorporan, componentes basados en la electrónica de potencia, estas perturbaciones son perjudiciales para aquellos equipos sensibles o de baja potencia como PLC, dispositivos de control, etc. En este trabajo abordaremos las variaciones afectadas por las perturbaciones que están asociadas a la amplitud, frecuencia, forma de onda, entre otras; que están definidas por instituciones internacionales como el Instituto de Ingeniería Eléctrica y Electrónica (IEEE) que clasifica a las perturbaciones en las siguientes categorías:

[pic 1]Clasificación de las perturbaciones que afectan la calidad eléctrica según IEEE                      1159 – 2009

Perturbaciones transitorias de tensión

Es una fluctuación brusca del valor instantáneo de la amplitud de la tensión, y se evidencia por una breve discontinuidad de la señal que son mayormente de corta duración de apenas unos microsegundos y milisegundos e inferiores a un ciclo de frecuencia fundamental, y se pueden manifestar en cualquier parte del sistema eléctrico (METREL, 2011); contienen componentes de altas frecuencias difíciles de detectar debido al tiempo de duración, por lo que son consideradas las perturbaciones más perjudiciales, y su análisis se realiza mediante valores instantáneos. Por tanto, son incrementos que siempre hay que considerarlos porque puede que ingresen a los equipos electrónicos y destruyan los circuitos e inclusive al mismo equipo, todo depende de la magnitud de la sobretensión.

Estas fluctuaciones transportan energía que va atenuándose a medida que se aleja del punto de generación, aunque es posible que se repita a lo largo del tiempo, por esa razón en la práctica se suele considerar que aparecen en todo el sistema al mismo tiempo que se establece. En consecuencia, es muy probable que algunas de estas fluctuaciones presentes en la línea de alta tensión se propaguen y sean trasmitidos a través de los acoplamientos inductivos de los transformadores y aparezcan en líneas de tensión más bajas, no de igual magnitud, pero siguen siendo significativos.

No obstante, los avances tecnológicos en aislamientos dieléctrico han permitido que los cables, transformadores, interruptores, entre otros., se protejan mejor a estas perturbaciones, aun así, tratar de prevenir estas perturbaciones es casi imposible. El problema está en los equipos que no son inmunes a estos tipos de impulsos como por ejemplo los rectificadores de diodos utilizados en las fuentes de alimentación de los equipos, sistemas de disparo, controladores de velocidad mediante triacs y tiristores, en sistema de control, etc

1. Transitorios impulsivos:

Se caracterizan por un cambio brusco diferente de los valores nominales de la tensión, corriente o ambas y diferente frecuencia de la frecuencia fundamental. Además, es de polaridad unidireccional y pueden ser positivo o negativos. Se caracterizan por su duración en el tiempo de subida y bajada del impulso, y por su contenido espectral normalmente superior a los 5 kHz. No es fácil identificar las perturbaciones transitorias impulsivas por lo que se requiere un equipo con alta frecuencia de muestreo. Las causas más comunes que originan los impulsos transitorios:

• Maniobras de interrupción (desconexión y conexión).

• Fallas en la red eléctrica (cortocircuitos)

• Descargas atmosféricas (descarga de rayos que inciden directamente sobre las líneas de    tensión).

1. Transitorios oscilatorios:

 Se caracterizan por un cambio brusco de diferente tensión de la tensión o corriente nominal o ambas y a diferente frecuencia de la frecuencia fundamental. Además, es de polaridad unidireccional, la transición de polaridad de la perturbación de positiva a negativa es más rápida. Se caracterizan por su duración y contenido espectral, con respecto al contenido espectral pueden ser de baja, media y alta frecuencia. El transitorio es de alta frecuencia si la frecuencia primaria está entre 0.5 MHz y 5 MHz con una duración aproximadamente los 5 µs (microsegundos); normalmente este tipo de transitorios es producto de la atenuación de los transitorio impulsivo.

El transitorio es de media frecuencia si la frecuencia dominante esta entre 5 kHz y 500 kHz con una duración aproximada a los 20 µs (microsegundos); la energización de banco de condensadores genera transitorios oscilatorios. El transitorio es de baja frecuencia si la frecuencia dominante es inferior a 5 kHz con una duración en milisegundos comprendida entre 0.2 ms y 50 ms; estos transitorios están presentes mayormente en los sistemas de transmisión y distribución, siendo el más común la conmutación de los bancos de condensadores que dan como resultado frecuencias comprendida entre 300 Hz y 900 Hz (Seymour & Horsley, 2005).

Deybi Baltazar García Onofre

1.3.1 Variaciones de tensión corta y larga duración.- Sags y swell.

Variaciones de corta duración

De acuerdo con la clasificación por parte de la normativa IEEE 1159-2009, estas perturbaciones se caracterizan por la variación de pequeña duración del valor eficaz de la tensión de suministro con un tiempo mayor que medio periodo (> 0.5 Hz) e inferior o igual a un minuto (≤ 1min), a la frecuencia fundamental. Pueden presentarse con huecos de tensión (SAG), interrupciones y sobretensiones (SWELL) que también son definidos en los estándares IEC 61000-4-30. Las perturbaciones se analizan mediante dos parámetros de magnitud y duración.

Estas perturbaciones son producidas por fallas en la red eléctrica, falso contactos de entre los cables o bornes del equipo eléctrico, acoplamientos de grandes cargas a la red demandando altas corrientes de arranque como los equipos rotativos.

En la Tabla 1 y Tabla 2 se indican las características completas según la normativa a. IEEE 1159-199, b. IEC 6000-3-4, respectivamente y en la Figura 5 la clasificación de la perturbación de corta duración

Tabla 1. Características de huecos de tensión, sobretensión e interrupciones según la normativa EN 50160

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