Informe Armonicos

Introducción Informe:

La aplicación, operación y mantenimiento de dispositivos eléctricos en subestaciones de transmisión y distribución ha creado la necesidad de realizar frecuentemente el análisis de los armónicos (THD). Entre las posibles soluciones para eliminar los armónicos, las soluciones más utilizadas son los filtros pasivos, asociación de condensadores e inductancias sintonizados en las frecuencias a eliminar las distorsiones existentes. Otra solución es la correspondiente a los compensadores activos, dispositivos electrónicos que aportan un gran nivel de funcionalidades. Una nueva solución de filtrado asocia la tecnología activa y pasiva: el filtro híbrido, tecnología que une las ventajas de las soluciones precedentes y ofrece óptimos resultados económicos.

Los equipos de electrónica de potencia son usados cada vez más, generando una cantidad creciente de armónicos en las redes de distribución.

Las corrientes armónicas que circulan en las redes generan una gran cantidad de perturbaciones con consecuencias perjudiciales: envejecimiento prematuro y destrucción de equipos, sobredimensionamiento de las instalaciones, disparos de las protecciones en forma intempestiva. Todas estas consecuencias tienen un impacto económico importante: costo de equipos, pérdidas adicionales de energía, y pérdida de productividad. El proceso de tratamiento de los armónicos es cada vez más importante y más frecuente.

Las soluciones en la eliminación de armónicos pasan por tecnologías pasivas, activas y la combinación de ambas en el llamado filtro híbrido que actúa como una tecnología esencial que beneficia a las redes de energía eléctrico ofreciendo resultados de gran ayuda a las empresas.

Componentes y equipos para compensación de energía reactiva en

Instalaciones con armónicos.

Tanto en las industrias como en los edificios de oficinas cada vez es más frecuente encontrarse con receptores que deforman la onda de las corrientes que absorben, corrientes que a su vez por simple caída de tensión llegan a deformar la tensión en barras, afectando por tanto a todos los demás receptores de la instalación. Estas ondas deformadas se descomponen para su análisis en su componente fundamental a la frecuencia de red y armónicas u ondas de frecuencia múltiple de la red. De entre los receptores generadores de armónicos los más usuales son:

• Las fuentes de alimentación monofásicas. Propias de los PC´s entre otros y que generan armónicos de orden 3, 5 y 7 principalmente.

• Los variadores de frecuencia para la regulación de velocidad de motores asíncronos, usualmente de 6 pulsos y que generan armónicos de orden 5, 7, 11 y 13 como más significativos y de éstos los más apreciables el 5º y 7º.

• Los sistemas de alimentación ininterrumpida o SAI´s que en el caso de 6 pulsos generan los mismos armónicos antes mencionados.

Soluciones existentes para eliminar los armónicos en la red eléctrica:

Filtros Pasivos: El principio de los filtros pasivos se ilustra en la siguiente figura:

Los componentes principales del filtro pasivo son las inductancias y condensadores, conectados en una configuración de circuito resonante, sintonizados en el orden de las frecuencias armónicas a ser eliminadas. Estos dispositivos se conectan en paralelo con el generador de armónicos. Este circuito paralelo absorberá las corrientes armónicas, evitando su circulación en el circuito de alimentación. Un equipo puede incluir varios dispositivos para eliminar los armónicos según el orden correspondiente.

Las funcionalidades son satisfactorias en la mayoría de los casos, pero esta tecnología permite solo una reducción parcial de las corrientes armónicas. Además, la acción se limita solo a unos pocos órdenes (típicamente: 5, 7, y 11).

Adicionalmente, la corriente nominal del filtro es muy dependiente de la distorsión existente, dado que el filtro presenta una baja impedancia en su frecuencia de resonancia.

Así, la implementación de filtros pasivos requiere un análisis detallado de las características de la instalación, lo cual es una limitación en el uso de esta tecnología.

Las aplicaciones típicas para los filtros pasivos son las instalaciones de potencia media o de potencia alta (> pocos cientos de kVA) lo que incluye variadores de velocidad, hornos de inducción, hornos de arco y rectificadores, y también aquellas que requieren corrección del factor de potencia.

Filtros Activos: El principio de los filtros pasivos se ilustra en la siguiente figura:

El compensador activo es un equipo de electrónica de potencia, con control digital. Los sensores de corriente se usan para la medición de la corriente de carga de la línea. El circuito de control digital calcula el contenido de la corriente armónica Ihar de estas corrientes de carga y genera las señales del orden adecuado en la unidad de potencia. La unidad de potencia genera la corriente Iact en oposición a las corrientes armónicas de la carga.

La corriente resultante Is tiene un contenido de corrientes armónicas muy reducida. Esta reducción puede estar en el orden de 10 a 20 dependiendo del tipo de carga, así como también si la corriente nominal del compensador es suficiente.

La compensación armónica cubre el rango desde el orden 2 al orden 25, o desde el orden 2 al orden 50 según el compensador usado, con posibilidades de compensar parcial o totalmente. El equipo se adapta automáticamente a cualquier tipo de carga, monofásica o trifásica

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