Calidad de Energía - uruman.org · Protección de condensadores con inductancias anti armónicos ... ( X ) Filtros Híbridos ( combinación activo + pasivo”Harmony” ) Compensación

Schneider Electric 1- Energy Efficiency – 2011

Calidad de Energía y Armónicos”

Presented by: Héctor Julio Ruiz (Responsable de Normalización)

La problemática de compensación de Energía

Reactiva en presencia de armónicos y otros

fenómenos eléctricos.

Tecnologías tradicionales y nuevas


-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

0 5 10 15 20 25

-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

0 5 10 15 20 25

-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

0 5 10 15 20 25

-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

0 5 10 15 20 25

-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

0 5 10 15 20 25

Desbalance de fases

Armónicos

Sags/swells

Bajadas y sobre

Tensiones

Spikes

Sobretensiones

transitorias

Sistema balanceado

-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Flicker

-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Factor de Potencia

-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

El suministro de Tensión y Corriente Ideales

No Existe

H. J. Ruiz - Setiembre 2016

Schneider Electric 3- Energy Efficiency – 2011H. J. Ruiz - Abril 2016

Factor de Potencia

U, I

t

t

P

++ + +


-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

Factor de Potencia

P

+

-



Factor de Potencia

Se define como factor de potencia al cociente entre la potencia

activa y la aparente.

Pa

PF = ---------

S

S

Pa

Q

Sin presencia de armónicos de

corriente se cumple:

PF = cos



-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

0 5 10 15 20 25

-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

0 5 10 15 20 25

-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

0 5 10 15 20 25

-1.5

-1

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0

0.5

1

1.5

0 5 10 15 20 25

-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

0 5 10 15 20 25

Desbalance de fases

Armónicos

Sags/swells

Bajadas y sobre

Tensiones

Notches

Discontinuidades

Spikes

Sobretensiones

transitorias

Sistema balanceado

-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Flicker

-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Factor de Potencia

-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

El suministro de Tensión y Corriente Ideales

No Existe



Que producen corrientes “no lineales”?

• Computadoras

• Copiadoras

M• Variadores de

frecuencia.

• Balastos

• electrónicos

• practicamente todas

las cargas electrónicas

Principios fundamentales de Armónicos.

La distorsión de la onda senoidal se verifica primeramente en las corrientes

por cargas que no siguen linealmente la tensión


• Iluminación Led

http://www.google.com.ar/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwiL1fWnnfbPAhXBj5AKHRStCxwQjRwIBw&url=http%3A%2F%2Fwww.edimport.net%2FBALASTO-ELECTRNICO-OSRAM-MULTIVOLTAJE-2X17W-2X32W-3X17W-3-p-21.html&psig=AFQjCNF3Juq_R0iaKSN1xzsJGiY5WcunAQ&ust=1477494254553915

http://www.google.com.ar/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwiL1fWnnfbPAhXBj5AKHRStCxwQjRwIBw&url=http%3A%2F%2Fwww.edimport.net%2FBALASTO-ELECTRNICO-OSRAM-MULTIVOLTAJE-2X17W-2X32W-3X17W-3-p-21.html&psig=AFQjCNF3Juq_R0iaKSN1xzsJGiY5WcunAQ&ust=1477494254553915

http://www.google.com.ar/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwi_3LaFqPbPAhVFI5AKHZ5QC64QjRwIBw&url=http%3A%2F%2Fpato-secundaria.blogspot.com%2F2011%2F02%2Fhardware-tipos-de-computadoras.html&bvm=bv.136593572,d.Y2I&psig=AFQjCNGeG4tEt7UixDPZyvlgCR55yUTdMg&ust=1477497172260861

http://www.google.com.ar/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwi_3LaFqPbPAhVFI5AKHZ5QC64QjRwIBw&url=http%3A%2F%2Fpato-secundaria.blogspot.com%2F2011%2F02%2Fhardware-tipos-de-computadoras.html&bvm=bv.136593572,d.Y2I&psig=AFQjCNGeG4tEt7UixDPZyvlgCR55yUTdMg&ust=1477497172260861


Relaciones entre las corrientes TRMS y su contenido

armónico

Se define como valor de corriente TRMS a la corriente

deformada que produce el mismo efecto térmico (en los

conductores y cargas) que cada componente, la fundamental y

las armónicas individualmente.

I2TRMS = ( I1)2 + (I3)

2 + ………………….+ (In)

2

P pérdidas = R I2TRMS = R( I1)2 +R (I3)

2 + ……………… +R (In)2

ITRMS = ( I1)2 + (I3)

2 + ………………….+ (In)

2



Armónicos: Conceptos Fundamentales

Fundamental

3rd

Harmonic

5t1h

Harmonic

7th

Harmonic

Forma de onda

vista con

osciloscopio


../../Presentaciones/Visual/Fourier2.exe

../../Presentaciones/Visual/Fourier2.exe


Distorsión Armónica Total - THDI - THDV


h22 + h3

2 + h42 + h5

2 + h62 + ….. + hn

2

THD(h) [100%] = 100 x --------------------------------------------------------

h1

2-n hn2

THD(h) [100%] = 100 x -------------------

h1

CIGRE

Schneider Electric 11- Energy Efficiency – 2011Page 11Confidential Property of Schneider Electric |

Perdidas eléctricasAfecciones

2 – Corrientes de Neutro elevadas en presencia de armónicos

L2

L1

L3

L1

L2

L3

Secuencia Positiva (Directa)

Secuencia cero (homopolar)

L2 L1 L3

+120° 0° -120°Fundamental

Tercera Armónica +360° 0° -360°

0° 0° 0°

Fundamental

Tercer armónico

Segunda Armónica +240° 0° -240°


Orden del

armónico 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Secuencia + - 0 + - 0 + - 0

Como determinar la secuencia de fases de cada

armónico?

Secuencia Directa Secuencia Inversa Homopolares

Fundamental 2º Armonica 3º Armonica

4º Armonica 5º Armonica 6º Armonica

7º Armonica 8º Armonica 9º Armonica

10º Harmonic 11º Armonica 12º Armonica

3n+1 3n+2 3n+3



Factor de Potencia

t

El contenido de armónicos de corriente, sin distorsión

apreciable de la tensión, genera energía reactiva

U , Ih

Pi

+

_

+

Armónicos de orden 3



Factor de Potencia

t

El contenido de armónicos de corriente sin distorsión apreciable

de la tensión genera un 99 % de energía reactiva

U , Ih

Pi

Armónicos de orden 5



Factor de Potencia y cos

QTRMS = ( Q1)2 + (Qh )

2

S

Pa

Q1

QTRMS

. Qh

STRMS

.

Pa

PF = ---------

STRMS

Cos = 0,98

PF = 0,75

QTRMS = ( Q1)2 + (Qh )

2



I Total ,

rms

I Fund ,

rms

I Harm ,

rms THD(I) TDD

Full load 936,68 936,00 35,57 3,8% 3,8%

836,70 836,00 34,28 4,1% 3,7%

767,68 767,00 32,21 4,2% 3,4%

592,63 592,00 27,23 4,6% 2,9%

424,53 424,00 21,20 5,0% 2,3%

246,58 246,00 16,97 6,9% 1,8%

111,80 111,00 13,32 12,0% 1,4%

Measured

A medida que la potencia demandada decrece la corriente

armónica trms también pero el THD(I) aumenta.

El Maximo nivel

de corriente

armónica ocurre

a máxima

potencia.

Armónicos Definiciones

Distorsión armónica total :



Armónicos de Tensión

● Lo primero que aparece son los armónicos de corriente por las cargas

alineales.

● Los armónicos de tensión son consecuencia de los de corriente por la

caída de tensión armónica aguas arriba de la fuente de corriente alineal

G

MZa

U

U I a

Uc U - U



Ih

G

M M M

Red Estandar

Armónicos: Resonancias en compensación con

capacitores

Cargas

alineales

Ih

G

Ih

Ih

Zf



Compensación de la Energía Reactiva.

Eficiencia en el sistema de Distribución Eléctrica

* Bajo Cos implica pérdidas de energía dentro y fuera de la

instalación.

* Limitación de las prestaciones de los transformadores de

Distribución.

* Multas por bajo Cos .


http://www.google.com.ar/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwi8mseetvbPAhWCIZAKHZFMAlMQjRwIBw&url=http%3A%2F%2Fwww.elness.ro%2Fenglish%2Felectrical_distribution_equipment-power_factor_correction%2F&bvm=bv.136593572,d.Y2I&psig=AFQjCNHSIsEs5g7Yab09d1_NA_mDjlMbKw&ust=1477500915390709



Soluciones Generales

Sn : Potencia Aparente del Transformador

Gh : Potencia Aparente de las cargas

generadoras de armónicos ( variadores de

veloc., convertidores estáticos,

electrónica de potencia ,lámparas de

descarga, tubos fluorescentes , etc.)

Qc : Potencia del equipamiento de

compensación

U : Tensión de Red





Definiciones TDD & THD + NLL% :

• NLL : Indice dimensional de cargas generadoras Gh

( estimación )

Relación -> Non Linear Load

NLL% -> relación de cargas no-lineales sobre potencia del transformador

NLL = (Gh / Sn)%


Soluciones Generales

Cap. Stand Tipo

reforzado

Tipo

Desinton.





Soluciones para sistemas con altos contenidos de Armónicos

Protección de condensadores con inductancias anti armónicos

Filtros Pasivos

Filtros Activos ( X )

Filtros Híbridos ( combinación activo + pasivo”Harmony” )





Filtros Pasivos con inductancias “Harmony”



TRANSFORMADOR

MT/BT

CARGAS GENERADORAS

DE ARMÓNICOS ( Gh )

PRINCIPIO





Filtros Pasivos con inductancias = Capacitores Reforzados +

Inductancia

Red sola

Red con

condensadores

e Inductancias

• Eliminación del riesgo de resonancia

• Los armónicos no son totalmente

eliminados

• Frecuencias de sintonía : 215 Hz y 135 Hz

Red con

condensadores





Filtros Pasivos con inductancias “Harmony = Comfort + Inductancia

DR”







Filtros Pasivos Sintonizados Harmony

• Circuito de derivación

realizado con un LC

sintonizado sobre las

frecuencias de armónicos a

eliminar

• Rangos habitualmente

eliminados: 5, 7, 11

•Compensación de energía

reactiva asegurada

Transformador

MT/BTI armónica

Cargas

generadoras de

Armónicos

Capacitores y

Filtros

antiarmónicos


Eficiencia en el sistema de Distribución

Eléctrica



Esquema tipo de instalación - Filtros Pasivos con

inductancias.

Situación antes del filtrado

THD(V) = 8 %Situación despúes del

filtrado

THD (V) = 3 %





Filtros Híbridos

• Principio: asociación de

soluciones pasiva y activas

• Eliminación de armónicos

de rango 2 a 25°

• Compensación de energía

reactiva



I armónicos



Los armónicos pueden generar muy malas consecuencias

sobre los capacitores!!!

ATENCION !


http://www.direct-signaletique.com/signalisation-routiere--permanente-/Panneaux-de-danger/Danger-PIC-A14-p_2_18_78_591.html

http://www.direct-signaletique.com/signalisation-routiere--permanente-/Panneaux-de-danger/Danger-PIC-A14-p_2_18_78_591.html


Armónicos: Filtrado Hibrido y Activo



Filtrado Activo la tecnología del momento.

-Filtrado de armónicos.

-Corrección del factor de potencia.

VENTAJAS:

- No hay riesgo de resonancia (Incendios).

-Se puede compensar a FP = 1 imposible

con capacitores



Filtrado Activo de armónicos.

AccuSine PCS+

&

AccuSine PFV+



Filtros Activos - Equipamientos

AccuSine PCS+

Cancela armónicos y corrige FP

- Se puede setear para filtrado de armónicos

o para corrección de FP.

- Se puede setear un porcentaje

de corriente para corrección de FP y otro

para filtrado de armónicos.

De acuerdo a la siguiente fórmula:

100 % = (PFP%)2 + (Parm)2




AccuSine PCS+ Cancela armónicos y corrige FP

De acuerdo a la siguiente fórmula:

100 % = (PFP%)2 + (Parm)2

PFP % = 1002 - (Parm)2

Parm PFP

10 % 99,5 %

20% 97,9 %

30% 95,4 %

40% 91,6 %

50% 86,6 %

60% 80,0 %

70% 71,4 %

80% 60,0 %

90% 43,6 %

95 % 31,2 %

98 % 19,9 %

100% 0 %H. J. Ruiz - Setiembre 2016


Se agregó una nueva categoría U<= 1000 VAC

8% total; 5% maximo a una armónica individual

Las cargas del usuario no

definen el THDV.

La norma IEEE 519 – Límites del THDV

El THDV lo definen:

-La impedancia entre el PCC y la fuente generadora.

-Los armónicos de corriente que generan todos los usuarios

conectados al PCC y a otros nodos aguas arriba del PCC donde el

usuario considerado es uno más.



La norma IEEE 519 – Límites del THDI

Presete atención a la

nota ‘c’ defines los

límites para cualquier

equipo de generación:

- Paneles Fotovoltáicos

- Generadores Eólicos

- Generadores diesel

La problemática de los Generadores de Emergencia.



Corrección del Factor de Potencia

- Basta de Relés cofimétricos

- Basta de contacotres especiales para capacitores





Filtro Activo de Armónicos

U , I

t



Compensación del cos

U , I

U

I

Carga capacitiva



Compensación del cos

U , I

U

Carga inductiva

I




Disponibilidad,

seguridad,

costos

operativos

Energia e infrastructura

Redes

Eléctricas,

plantas de

tratamiento de

aguas,

tuneles,

puertos,

aeropuertos,

etc

comfort,

communication

safety,

operating

costsConfort,

comunicación,

Seguridad,

costo operativo

Edificios Terciarios

Datacenters,

Edificios

Corpotativos,

Hospitales,

Bancos, etc

Industria

Productividad,

flexibilidad,

seguridad,

trazabilidad.

Alimento y Bebida,

Automotriz,

Papel,

Microelectrónica,

Farmaceutica,

Minería,

Metalmecánia

Armónicos Homopolares ?

Armónicos No Homopolares ?




CARGAS

LINEALES Y

ALINEALES

Ejemplo CCM con variadoresd e velocidad

Accusine PCS +




CARGAS

LINEALES Y

ALINEALES

CARGAS

LINEALES Y

ALINEALES

Ejemplo: Planta Industrial

Ejemplo: Edificio Corporativo

Accusine PCS +

Accusine PCS + (INCORRECTO)H. J. Ruiz - Abril 2016



Ejemplo: Edificio Corporativo

CARGAS

LINEALES Y

ALINEALES

Accusine SWP


Schneider Electric 46- Energy Efficiency – 2011H. J. Ruiz - Setiembre 2016


Accusine PCS +

Filtrado Activo de Armónicos

Corrección FP

Accusine PFV + Corrección FP

Accusine SWP Filtrado Activo de Armónicos

incluyendo el Neutro.

Balance de Cargas

Corrección de huecos de tensión por

inyección instantánea de corriente

Corrección de factor de potencia

Schneider Electric 47- Energy Efficiency – 2011H. J. Ruiz - Setiembre 2016


Accusine PCS +

Filtrado Activo de Armónicos

Corrección FP

Accusine PFV + Corrección FP

300 A 200 KVAr a 400VCA

Schneider Electric 48- Energy Efficiency – 2011H. J. Ruiz Setiembre 2016

Compensación electrónica de FP y filtrado de armónicos

Accusine PCS + Accusine PFV + Accusine SWP

+



Schneider Electric 49- Energy Efficiency – 2011H. J. Ruiz – Setiembre 2016

Muchas Gracias por su

atención !!!

Preguntas ??

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