Calidad de Onda -Parametros y Definiciones

8/16/2019 Calidad de Onda -Parametros y Definiciones

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2.- CALIDAD DE ONDA – PARAMETROS Y DEFINICIONES

1.- CAUSAS DE LA NO CALIDAD

Los receptores, tanto domésticoscomo industriales incorporan

cada vez más convertidoreselectrónicos (rectificadores,onduladores, etc.). Éstos tomanenergía de la red en forma decorriente alterna pero para su usola convierten en corriente

continua. En este proceso, laforma de onda de la corriente queconsumen resulta alterada, deforma que ya no es una ondasenoidal, sino una superposición

de ondas senoidales confrecuencias múltiplos de lafrecuencia de red (armónicos).

Por otro lado, lostransformadores

(monofásicos, trifásicos)generan armónicos quetransfieren a la red cuandotrabajan por encima del codode saturación.


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CAUSAS DE LA NO CALIDAD

La existencia de equipos electrónicosque permiten modificar la frecuencia

(cicloconvertidores), hace queaparezcan ondas, tanto de tensióncomo de intensidad de frecuenciaque no es un múltiplo entero de lafrecuencia fundamental: son losinterarmónicos.

La cargas monofásicas que sereparten de manera no homogéneada lugar a desequilibrios en alas

líneas trifásicas, desequilibrios entrelas tres fases de tensión o intensidad.


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2. IMPORTANCIA DE LA Q.E.E. EN EL CONTEXTO ACTUALNotas extraídas del cuaderno Técnico Nº 199 de Schneider Electric

La calidad de la electricidad se ha convertido en un objetivo estratégico para las compañías deelectricidad, para el personal de explotación, de mantenimiento o de gestión de las instalacionesterciarias o industriales, y para los fabricantes de equipos, especialmente por estos motivos :

a) La necesidad económica de aumentar la competitividad entre las empresas.

b) La generalización de equipos sensibles a las perturbaciones de tensión, siendo,también ellos a su vez, perturbadores.

c) La liberalización del mercado de la electricidad.


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2. IMPORTANCIA DE LA Q.E.E. EN EL CONTEXTO ACTUALa) La necesidad económica de aumentar la competitividad entre las empresas

La reducción de costes debidos a la pérdida de continuidad del servicio y a la falta de calidad

El coste de las perturbaciones (cortes, huecos de tensión, armónicos, sobretensiones atmosféricas...) es elevado : falta deproducción, las pérdidas de materias primas, el reinicio de las máquinas-herramientas, la falta de calidad de la producción, losretrasos de las entregas. El mal funcionamiento o la parada de receptores prioritarios, como los ordenadores, el alumbrado ysistemas de seguridad, pueden poner en entredicho la seguridad de las personas (aeropuertos, locales de públicaconcurrencia, edificios de gran altura).Es importante la detección anticipada de los problemas mediante un mantenimiento preventivo, dirigido y optimizado.Se exige cada vez mas al constructor de los equipos para asegurar el mantenimiento de las instalaciones frente a estosproblemas.

La reducción de los costes debidos al sobredimensionamiento de las instalaciones y aumentode las facturas de electricidad

● La disminución del rendimiento energético de la instalación hace más costosa la factura energética

● La sobrecarga de la instalación, que provoca un envejecimiento prematuro aumentando el riesgo de averías, obliga a unsobredimensionamiento o redundancia de las instalaciones de distribución

Los usuarios profesionales de la electricidad deben optimizar el funcionamiento de susinstalaciones eléctricas


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2. IMPORTANCIA DE LA Q.E.E. EN EL CONTEXTO ACTUAL

b) La generalización de equipos sensibles a las perturbaciones de tensión, siendo, tambiénellos a su vez, perturbadores

Su abundancia dentro de un mismo emplazamiento exige una alimentación eléctrica cada vez mejor en términos decontinuidad y de calidad; la parada temporal de un elemento de la cadena puede provocar la parada del conjuntodel sistema de producción o de servicios (telecomunicaciones, centros de cálculo, bancos...).

Debido a sus múltiples ventajas (flexibilidad de funcionamiento, excelente rendimiento, buenas prestaciones...) seha generalizado el uso de autómatas y variadores de velocidad en la industria, y de sistemas informáticos y

alumbrados flúo-compactos en el sector servicios y en el doméstico. Estos equipos tienen la particularidad de ser ala vez sensibles a las perturbaciones de la tensión y generadores de perturbaciones.

c) La liberalización del mercado de la electricidad.

La liberalización del sector eléctrico implica la competencia en la producción, la producción descentralizada, y laposibilidad para los consumidores de escoger su proveedor.

En 1985, la comisión europea determinó que la electricidad era un producto (directiva 85/374) lo que obliga a definirmuy bien sus características esenciales.

La búsqueda de la competitividad entre compañías eléctricas hace que la calidad sea un factor diferencial.Precisamente, la garantía de calidad puede ser, para un industrial, un criterio determinante al elegir su proveedor

de energía.


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3.- METODOS PARA DESCRIBIR LAS PERTURBACIONESSe precisan métodos que permitan estudiar y expresar la distorsión de la señales eléctricas, tanto enmagnitudes de tensión como de intensidad.

3.1.- COMPONENTES SIMETRICAS

Hoy, la teoría de componentes simétricas es ampliamente usada en el estudio de sistemas eléctricostrifásicos desquilibrados.

En 1918, Fortescue propuso un método para resolver un sistema desquilibrado de n fasores como una sumade n sistemas equilibrados de fasores denominados COMPONENTES SIMÉTRICAS del sistemadesequilibrado original. Los fasores de cada sistema están espaciados 120º o 0º entre ellos. El sistema es

aplicable a sistemas de n fasores, pero su aplicación práctica es sobretodo en los sistemas trifásicos.

Un sistema trifásico está desequilibrado cuando las tres tensiones no son iguales enamplitud y/o no están defasadas unas respecto a otras 120°. El grado de desequilibrio sedefine utilizando el método de las componentes de Fortescue (Componentes Simétricas)


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DEFINICION DE COMPONENTES SIMETRICAS

Cualquier sistema trifásico desquilibrado puede ser descompuesto en 3 sistemas trifásico equilibradosque se denominan:

SISTEMA DE SECUENCIA DIRECTA O POSITIVA (a)

SISTEMA DE SECUENCIA INVERSA O NEGATIVA (b)

SISTEMA DE SECUENCIA HOMOPOLAR (c)

Y esta descomposición es UNICA.


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La secuencia positiva se representa como un sistema equilibrado de fasores de secuenciapositiva: igual módulo y desfasados entre sí 120º. En el caso general, esta es la secuencia quecoincide en secuencia con el sistema original, pues se suele considerar este como de secuenciapositiva.

La secuencia negativa se representa como un sistema equilibrado de fasores de secuencianegativa: igual módulo y desfasados entre sí 120º. En el caso general, sería de secuencia opuesta alsistema original.

La secuencia homopolar está representada como un sistema de fasores de igual módulo ydesfasadas 0º (o sea, no desfasados).

De forma habitual, el subíndice:

Los desequilibrios proceden principalmente de cargas desequilibradas que conducenunas corrientes no idénticas en las tres fases.

0 denota la secuencia homopolar 1 denota la secuencia positiva2 denota la secuencia negativa


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∑∞

=

++=

1

0 )2(2)(

h

hh hf senY Y t y ϕ π

3.2.- ANALISIS DE FOURIER – ESPECTRO DE FRECUENCIAS

Toda función periódica (de frecuencia f) se puede descomponeren una suma de senoides de frecuencia hxf ( h: entero); h sellama orden o rango del armónico (h>1).

A estas ondas de frecuencia múltiplo de la FUNDAMENTAL sedenominan ARMONICOS.

Cuanta mayor exactitud se requiera , mayor será el número de armónicos considerados.

El valor eficaz total de la onda real es : ....2222

210 ++++= hY Y Y Y Yef

La componente de primer orden (h=1) es la

componente fundamental.


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Los ANALIZADORES DE ONDA son aparatos que miden la onda y determinan los armónicoscomponentes.

El espectro de frecuencia es un gráfico donde se representa lamagnitud de la amplitud de la frecuencia fundamental

(subíndice 1) y de cada cada armónico (subíndice n)

Los armónicos proceden principalmente de cargas no lineales cuya característica es absorber

una corriente que no tiene la misma forma que la tensión que los alimenta


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4.- DEFINICION DE LAS PERTURBACIONES ELECTROMAGNETICASNormas básicas:

UNE-EN 50160: 2007, Características de la tensión suministrada por las redes generales de distribución.

UNE 21-000-94, Entorno electromagnético para las perturbaciones conducidas de baja frecuencia y la

transmisión de señales en las redes de suministro público.

2.- AMPLITUD

1.- FRECUENCIA

4.- FORMA DE ONDA

3.- SIMETRIA DE LA TENSION

Pueden agruparse en cuatro categorías según que afecten a la :

Frecuentemente, una misma perturbación afecta o modifica a la vez a varias de estascaracterísticas.

También pueden clasificarse según su carácter aleatorio (rayo, maniobra, cortocircuito...), enpermanentes o semipermanentes.


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4.- DEFINICION DE LAS PERTURBACIONES ELECTROMAGNETICAS

La forma de onda generada por las centrales eléctricas convencionales (en base a generadores síncronos oalternadores : hidroeléctricas, nucleares, fuel-gas) es una senoidal prácticamente pura de 50 Hz. Enausencia de cargas, y en el punto de conexión a la red (PCC) del usuario, la red sería un sistema trifásico

senoidal equilibrado de tensiones de frecuencia 50 Hz, de amplitud igual a su valor nominal (UN) ypermanente en el tiempo

Esto implicaría una calidad de servicio perfecta, con perturbaciones ocasionales debidas a fallos omaniobras en las líneas y a fenómenos metereológicos.

Pero:

●Los usuarios causan perturbaciones en la rede debidas a las características intrínsecas de lascargas como son: caídas de tensión permanentes o transitorias, sobreintensidades de arranque,sobretensiones en paradas, fallos por averías, distorsión de la tensión por armónicos

●Las centrales no convencionales, como las eólicas o fotovoltaicas, el acoplamiento a la red serealiza a través de convertidores electrónicos , por lo que la señal, en general, será distorsionada


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4.- DEFINICION DE LAS PERTURBACIONES ELECTROMAGNETICAS

● de baja frecuencia (< 9 kHz)

● de alta frecuencia (≥ 9 kHz)● de descargas electrostáticas

La medida de QEE consiste habitualmente en determinar las perturbaciones electromagnéticas conducidasde baja frecuencia (gama ensanchada, hasta 10 kHz, para incluir las sobretensiones transitorias y la

transmisión de señales en la red) definidas en la UNE 21000.Los límites y valores de las características de la tensión de red que cualquier consumidor puede esperar ensu punto de conexión (PCC) figuran el al norma UNE 50160..

Los límites legales en España constan en el RD 1955/2000, en el Título IV, Calidad de Servicio, donde se

fijan las características mínimas de la calidad del producto ofrecido por los distribuidores de BT, en calidadde onda y tiempos de interrupción, en función de la zona (urbana, rural). Asimismo fija las obligaciones delos usuarios para evitar introducir perturbaciones en la red y el límite de energía reactiva circulante,obligando a instalar equipos de compensación si el facto de potencia es menor a 0,6.

La QEE es un compromiso entre GENERADOR y CONSUMIDOR.

Las perturbaciones electromagnéticas susceptibles de afectar al buen funcionamiento de los equipos y delos procesos industriales se clasifican generalmente en varias clases, que corresponden a lasperturbaciones conducidas y radiadas:


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4.1.- VARIACIONES DE FRECUENCIA

El origen está en los desequilibrios entre la capacidad generadora y la carga, mientras el sistema deregulación Potencia - Frecuencia de los alternadores que alimentan la red no actúen.

Potencia

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Frecuencia50 Hz

En condiciones normales, para los muy altos niveles de interconexión de la red eléctrica actuales, la carga y lageneración están equilibradas por lo que la frecuencia se mantiene dentro de márgenes muy limitados, pero sipor conexiones o desconexiones bruscas de zonas de la red, queda una zona aislada de la generación y conla carga energéticamente desequilibrada, se pueden producir aumentos o disminuciones rápidas de frecuencia.

Capacidad GENERADORA > Potencia DEMANDA → Hiperfrecuencia, f> 50 Hz

Capacidad GENERADORA < Potencia DEMANDA → Subfrecuencia f< 50 Hz

1. Estado inicial a 50 Hz

2. Al demandar más potencia, baja la frecuencia del alternador.

3. Actuación del control P-f, llevando el sistema a la frecuenciade 50 Hz

CAUSAS


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Su gravedad y efectos depende de la reserva de energía circulante y de la constante de inercia del conjuntode los generadores conectados a la red.

Si la desviación de frecuencia es mayor que la tolerada y los generadores no pueden actuar suficientementerápido, se produce un deslastre de cargas temporal.

EFECTOS

En el resto de los casos, dentro de los márgenes normales de tolerancia, los efectos son:

● Mal funcionamiento de cualquier sistema que utilice la red como referencia temporal

(cronómetros, equipos electrónicos, autómatas)

● Variación de la velocidad de máquinas rotativas

p

f n

60=

● Desintonización de los filtros de armónicos

● Variación de la potencia transmitida a motores , debido a su característica Par/Velocidad


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Durante el 100% del tiempo47 Hz - 52 Hz50Hz +4%-6%Durante el 99.5% de un año49,5 Hz – 50,5 Hz50 Hz ±1%


La frecuencia nominal de la tensión suministrada debe ser 50 Hz. En condiciones normales de explotación ,el valor medio de la frecuencia fundamental medida en periodos de 10 sg debe situarse en los intervalos

siguientes:

a) Para redes acopladas por conexiones síncronas a un sistema interconectado:

CARACTERISTICAS SEGÚN UNE 50160:2007

b) Para redes sin conexión síncrona a un sistema interconectado (por ejemplo, redes de alimentación que

existen en ciertas islas)

Durante el 100% del tiempo42,5 Hz – 57,5 Hz50Hz ± 15%

Durante el 95% de una semana49 Hz – 51 Hz50 Hz ± 2%


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4.2.- VARIACIONES DE AMPLITUD DE TENSION

La UN normalizada debe ser para las redes generales de BT:

● Sistema trifásico de 4 conductores: 230 V entre fases y neutro.

● Sistema trifásico de 3 conductores: 400 V entre fases.

• Punto de suministro: punto de enlace de la instalación del cliente con la red general (PCC point ofcommon coupling).

DEFINICIONES

• Tensión nominal (de una red) o tensión asignada UN: tensión que caracteriza a la red.

• Tensión de alimentación: valor eficaz de la tensión en un instante en un punto de suministro.

• Tensión de alimentación declarada UC: normalmente es igual a la tensión nominal de la red UN, peropuede ser diferente si así está acordado de antemano por la compañía suministradora y por el cliente.

• Variación de la tensión de alimentación: aumento o disminución de la tensión normalmente provocadapor la variación de carga en toda la red de distribución o en una parte de ella.


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CAUSAS

4.2.1.- VARIACIONES LENTAS DE AMPLITUD DE TENSION

Variación de la magnitud de la tensión , respecto a su valor nominal, durante un tiempo mayor que 10 Sg.

Las variaciones lentas de tensión siguen a lasCURVAS DIARIAS DE CARGA,

presentándose mínimas tensiones en lasPUNTAS de las demandas y máxima tensiónen los VALLES.

Si la empresa tiene COGENERACIÖN , el nivel de tensión en el PCC no seguirá la curva dedemanda de potencia, ya que puede elevar la tensión cuando inyecte potencia a la red.


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Las variaciones de tensión no deberían exceder el ±10 %


EFECTOS

4.2.1.- VARIACIONES LENTAS DE AMPLITUD DE TENSION

● No suelen ser perjudiciales, si luego retorna a su valor nominal

TENSIONBAJA

●En iluminación, disminuye la intensidad luminosa.

●En arranque de motores eléctricos, si la tensión es insuficiente para el par de arranque,sobrecalentamiento que puede llegar a destrucción.

MOTORES SINCRONOS → M prop a UMOTORES ASINCRONOS → M prop a U2

● Desconexiones intempestivas de contactores.

TENSIONALTA ●Calentamientos : avería o como poco, acortamiento de la vida util.

Para cada período de una semana, el 95% de los valores eficaces de la tensión suministradapromediados en 10 min , deben situarse en un intervalo de UN ±10 %

El 100 % de los valores eficaces de la tensión suministrada promediados en 10 min , deben situarse en unintervalo de UN + 10 % /-15%


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CAUSAS

4.2.2.- VARIACIONES RAPIDAS DE AMPLITUD DE TENSION O FLUCTUACIONES

Funcionamiento de los receptores que varían su carga de forma rápida y producen una caída de tensión

variable en la red. Los equipos que lo producen son por ejemplo . hornos de arco, instalaciones de soldadurapor arco o por resistencias, molinos de trituración, ventiladores de minas, máquinas herramientas, conexión-desconexión repetitiva de grandes cargas.

En condiciones normales consiste en desviaciones consecutivas dela tensión del +/- 5% y el +/-10% de UN durante instantes de tiempo

que pueden establecerse entre varios mili-segundos hasta 10 sg.

Otra definición: Son una sucesión de variaciones de tensión ode variaciones cíclicas o alatorias de la envolvente de unatensión

Variación del valor eficaz de la tensión entre dos nivelesconsecutivos mantenidos durante intervalos de tiempo definidospero no especificados .

Su aparición se debe a la propia instalación que los produce o debido a las explotaciones de clientespróximos.

Una disminución de tensión mayor al 10 % sería considerada hueco de tensión


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EFECTOS


El parpadeo provoca una sensación fisiológica molesta en el ser humano.

● Como no exceden del 10% , la mayor parte de los aparatos no resultan afectados. El principal efecto es laFLUCTUACION DE LA LUMINOSIDAD de las lámparas : es el PARPADEO o FLICKER.

● Puede afectar a sistemas de monitorización y televisión.

El cansancio visual y nervioso depende de la amplitud de las fluctuaciones, de la cadencia de la repeticiónde la variación, de la composición espectral y de la duración de la perturbación.

Existe un umbral de perceptibilidad (amplitud en función de la frecuencia de variación) definido por la CEIpor debajo del cual el parpadeo no es visible.

PARPADEO (FLICKER)

Impresión de inestabilidad de la sensación visual debida a un estímulo luminoso en el cual la luminosidad ola distribución espectral fluctúan en el tiempo.


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La norma pone límites en la severidad del parpadeo:



SEVERIDAD DEL PARPADEO

La medida del parpadeo se realiza a través de los INDICES DE SEVERIDAD:

La definición de ambos índices se encuentra en la CEI 808.

a) Indice de severidad de CORTA DURACION , Pst : medida en un período de 10 minutos

b) Indice de severidad de LARGA DURACION , Plt : calculada a partir de una secuencia de12 valores de Pst en un intervalo de 2 horas.

Para cada periodo de una semana , Plt ≤ 1 durante el 95% del tiempo.

La envolvente de las tensiones fluctuantes debe acogerse a los límites referidos a variaciones lentas.


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4.2.3.- HUECOS DE TENSION

Disminución brusca de la tensión a un valor situado entre el90% y el 1% de la UC, seguida del restablecimiento de la tensióndespués de un corto lapso de tiempo.

Si la tensión no baja del 90% de U C , no se considera hueco.

Por convenio, un hueco dura de 10 msg a 1 min. Laprofundidad de un huevo se define como la diferencia entre latensión eficaz mínima (TENSION RESIDUAL) y Uc.

PARAMETROS CARACTERISTICOS

● PROFUNDIDAD : ∆ U (o su amplitud U)

● DURACION: ∆T, donde U < 90%


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CAUSAS

EFECTOS

● Problemas en contactores y relés electromecánicos .

●Defectos en las redes de transporte y distribución; suelenocurrir en períodos de tormenta. Suelen ser faltas monofásicas.

●Defectos en las instalaciones de los clientes.

● Arranque de cargas de elevada potencia: los motoresabsorben alta intensidad en el arranque que debe disminuirse(maniobra estrella-triángulo, arrancador electrónico, tension variable,etc.)

● Disminución del rendimientos de la máquinas eléctricas rotativas . Variaciones de velocidad porfallo en la commutación de los puentes de tirisitores de rectificadores controlados (motores de CC) o bien

variadores de frecuencia ( motores asíncronos )

● Paro o actuación incorrecta de sistemas de control industrial basados en microprocesadores(ordenadores y autómatas programables). Parada si la tensión se sale de +/- 10% de UN durante más de10 msg.


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El número de huecos puede ir de algunas decenas a un millar por año. La mayoría dura menos de1 sg y tiene una tensión residual superior a 40 % .

A veces pueden producirse huecos más severos, pero es raro.

● Amplificación de huecos en instalaciones con altacarga de motores asíncronos:

● Errores de medida en equipos con controlelectrónico.

Ante el hueco, el motor se frena, en mayor medida cuantomayor sea su duración. Al volver la tensión, para acelerarse,demanda mayor potencia reactiva (más intensidad) por lo que baja latension haciendo el proceso de más lento. Puede llegar a disparar por

mínima tensión. Para que esto o ocurra hay que sobredimensionar lainstalación de forma que no se produzca bajada de tension aunqueaumente la demanda de reactiva.


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4.2.4.- INTERRUPCION (CORTE) DE ALIMENTACION

CAUSAS

Situación en que la tensión de alimentación en el punto de entrega es inferior al 1% de UC

a) Prevista: cuando los clientes son informados con antelación, para permitir la realización de trabajosprogramados en la red.b) Accidental: cuando es provocada por defectos permanentes o transitorios, la mayor de las veces

asociados a acontecimientos externos, a averías o interferencias.

Las interrupciones accidentales pueden ser clasificadas como:

b.1) Interrupción larga: duración superior a 3 minutos, provocada por un defectopermanente.

b.2) Interrupción corta: duración no superior a 3 minutos, provocada por un defectotransitorio.

Especialmente relacionadas con maniobras de desconexión -rearme automático de disyuntores, paraaislar defectos.

CORTES BREVES: actuación de automatismos de red, como los reenganches rápidos y/o lentos ola conmutación de transformadores o líneas.

CORTES LARGOS: cuando los dispositivos de protección aíslan definitivamente un defecto

permanente , cuando se produce la apertura de un aparato o mecanismo.


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4.2.4.- INTERRUPCION DE ALIMENTACION

EFECTOS

● Interrupción larga o corta del funcionamiento de los equipos productivos.

● Los efectos son similares a los producidos por huecos de tensión, pero más severos,incrementándose cuanto mayor es la duración del corte

El origen de los CORTES BREVES puede ser el mismo que el los huecos de tensión : corrientes elevadas queprovocan una gran caída de tensión en las impedancias de línea.

Las principales causas de los defectos son las condiciones atmosféricas adversas, deterioro de los aislantesde los sistemas eléctricos de distribución y de utilización final de la energía, averías en los equipos, rodeo deaislantes, contacto entre con árboles y animales y conductores eléctricos , accidentes viarios, incidentes de

construcción civil y otros incidentes externos a los sistemas eléctricos

El número de huecos y cortes en mayor en las líneas aéreas, sometidas a la intemperie, que en las subterráneas.


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Costes típicos de una interrupción, en función de su duración, para los sectores industrial y deservicios (McGranaghan, 2002)

Duración de la interrupción (minutos)Servicios

Industria

Coste

€ /Kw

de potenciaconsumida


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En condiciones normales de explotación, la frecuencia anual de interrupciones breves puede variar dealgunas decenas a varias centenas. La duración del 70% suele ser inferior 1 Sg

INTERRUPCIONES BREVES

INTERRUPCIONES LARGAS

En condiciones normales de explotación, la frecuencia anual de interrupciones largas puede ser de 10 a50, según las zonas. No se dan valores indicativos para las interrupciones previstas por ser anunciadascon antelación.

Están originadas por causas externas: no es posible indicar valores típicos de frecuencia anual y laduración de estas. Es debido a diferencias considerables en la arquitectura de las redes e inclemenciasdel tiempo.


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4.2.5.- SOBRETENSION TEMPORAL A FRECUENCIA INDUSTRIAL

Se produce cuando el valor eficaz de la tensión supera el 110% del valor nominal. El tiempo de duración esrelativamente largo. Por definición, son de la misma frecuencia que la de la red (50 -60 Hz)

CAUSAS

● Variaciones de carga bruscas. Desconexión de grandes cargas

● Inadecuada regulación de la tensión de salida de transformadores: defectos del regulador del ajuste en

carga de un transformador

● Cambios de la fuente de alimentación con generación propia: defectos del regulador de tensión delalternador

● Un defecto de aislamiento: si falla el aislamiento entre una fase y tierra en red con neutro impedante oaislado, la tensión de las fases sanas respecto a tierra puede llegar a ser la tensión de línea. Lassobretensiones en BT pueden proceder de AT a través de la toma de tierra del CT.

El valor normalmente no suele pasar del 20 %

Pueden presentarse: En MODO DIFERENCIAL: Entre conductores activos fase-fase o fase-neutro.En MODO COMUN: Entre conductores activos – masa o tierra.

● Ferroresistencia: raro fenómeno oscilatorio no lineal, frecuentemente peligroso para los equipos, que seproduce en un circuito con un condenasador y una inductancia saturable.


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4.2.5.- SOBRETENSION TEMPORAL A FRECUENCIA INDUSTRIAL

● Si la duración es larga, los dispositivos eléctricos sufrirán calentamientos pudiendo producirse

averías. Las lámparas de incandescencia darán un mayor flujo luminoso mientras que las lámparas dedescarga no se ven muy afectadas

Cuando proceden de una falta, la tensión fase-neutro puede llegar a la tensión de línea a causa del

desplazamiento del neutro en la red trifásica.

Las faltas aguas arriba de un transformador pueden producir en el lado de baja tensión sobre-tensionesque no sobrepasan, generalmente, 1.5 KV.

La duración está limitada por el tiempo de reacción de la protección: en general, no superior a 5 Sg.

●Sobre-corrientes que pueden afectar a los dispositivos electrónicos de potencia, a las fuentes dealimentación de circuitos de control, plataformas de automatización industrial basadas en PLC

EFECTOS

● Fallo (corte) del neutro: los aparatos alimentados por la fase menos cargada ven aumentar su tensión (aveces hasta el valor de línea).

● Sobrecompensacion de la energía reactiva: se produce un aumento de tensión desde la fuente hasta loscondensadores de compensación (efecto Ferrantis).


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4.2.6.- SOBRETENSION TRANSITORIA ( IMPULSO)Se deben a una variación brusca del valor instantáneo de latensión alcanzando valores superiores a varias veces UN.

El tiempo de subida es muy pequeño, pudiendo variar entre menos de 1 micro-segundo a varios mili-segundos. El impulso transitorio puede ser oscilatorio o no, y es fuertemente amortiguado : la coincidencia

de amplitudes altas con tiempos de subida largos es extremadamente improbable.

Los elementos de corte pueden producir un impulso de 1 KV con una frecuencia menor de10 KHz y una duración inferior a 100 micro-segundos.

CAUSAS

● Maniobras en la red, conexiones y desconexiones de elementos de la red.

Esta perturbación se suele estudiar a partir de los valores

instantáneos y no de los valores eficaces de tensión..

Son de dos tipos :

a) SOBRETENSIONES DE MANIOBRA


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4.2.6.- SOBRETENSION TRANSITORIA ( IMPULSO)

● Tensiones inducidas por rayos . Pueden ser descargas directas de rayo o bien sus efectos indirectos(sobretensiones inducidas y aumento de potencial a tierra).

b) SOBRETENSIONES ATMOSFERICAS

Las descargas atmosféricas pueden producir impulsos de 5 KV con una frecuencia entre 10KHz y 1 MHz y una duración comprendida entre 1 a 100 micro-segundos.

● Conmutación de dispositivos electrónicos, convertidores de potencia

● Maniobras en circuitos capacitivos: líneas o cables en vacio, baterías de condensadores..

La maniobra de una batería de condensadores provoca una tensión transitoria cuya primera

cresta puede alcanzar 2√2 veces UN y una sobreintensidad transitoria de valor de cresta quepuede ser 100 veces la IA del condensador.


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4.2.6.- SOBRETENSION TRANSITORIA (IMPULSO)

EFECTOS● Los equipos electrónicos pueden destruirse, las fuentes de alimentación de equipos de control yordenadores pueden soportar normalmente los impulsos, pero se pueden introducir alteraciones en elfuncionamiento de estos sistemas si la perturbación es considerable.

Las sobretensiones transitorias entre conductores activos y tierra no sobrepasan generalmente 6 KV(valor cresta).

● Los transformadores, motores, cables, aparamenta, soportan normalmente los impulsos sinproblemas, reduciéndose la vida de la maquinaria cuanto mayor sea la amplitud de los mismos y suduración y frecuencia.

Solo describe las sobretensiones en modo común

Las instalaciones de BT y equipos de usuario se diseñan normalmente de acuerdo con la norma EN60664-1, para soportar sobretensiones transitorias en la mayoría de las situaciones.

Cuando es necesario, deberían seleccionarse dispositivos de protección contra ondas de choque:con ello se cubren las sobretensiones inducidas tanto a rayos como a maniobras.


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1

2U U U inv =∆

1

00U U U =∆

4.3.- DESEQUILIBRIO DE LA TENSION SUMINISTRADA

CAUSAS

Cuando existen diferencias entre las tensiones de un sistematrifásico, con respecto a su valor eficaz o al ángulo de desfase.

● Conexión de cargas monofásicas que no son distribuidas uniformemente entre las tres fases,especialmente si son de gran potencia (cargas en BT conectadas entre fase y neutro; cargas monofásicas obifásicas en MT como máquinas de soldar y hornos de inducción).

GRADO DEDEQUILIBRIO

También puede usarse la fórmula aproximada siguiente:

med

med iii

V V V U −=∆ max

SiendoVi = tensión de la fase i.

3

321 V V V V med ++

=

La tensión inversa (homopolar) está provocada por las caídas de tensión a lo largo de las impedancias dered debido a las corrientes inversas (homopolares) producidas por las cargas desequilibradas.


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En condiciones normales de explotación para una semana, el 95% de los valores promediados cada 10minutos de la componente inversa de la tensión debe ser del 0 al 2% de la componente directa.

En ciertas regiones, los desequilibrios pueden alcanzar el 3%.

Esta norma solo indica valores para la componente inversa, que es determinante para los eventuales daños

provocados en los aparatos conectados a la red. Afecta sobretodo a los motores de inducción trifásicos.

● Sobre-intensidades notables en el conductor neutro : componente homopolar.

● Defectos en la tensión de salida de rectificadores trifásicos.

● Calentamiento en los devanados de las máquinas provocando pérdidas y envejecimiento. Disminución

del rendimiento grobal de los sistemas conetados.

EFECTOS

● Los defectos monofásicos o bifásicos provocan desequilibrios hasta que actúan las protecciones.


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4.4.1.- TENSIONES ARMONICAS

CAUSAS

Se caracterizan por la deformación de la onda sinusoidal pura ideal debido a las características voltaje-intensidad de las cargas no lineales. Su duración está presente en la red todo el tiempo en el cual actúandichas cargas.

∑

∞

=

= 2

2

1h

h

Y

Y

TDH

TASA DE DISTORSION ARMONICA

Es una medida de la deformación de la señal.

● Los equipos y sistemas con características tensión-corriente no lineales


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Cargas domésticas

De forma temporal, los arranques de motores con arrancador electrónico y la conexión detransformadores de potencia.

Con convertidores o con fuentes de alimentación conmutadas, como televisores, hornos microondas, placasde inducción, ordenadores, impresoras, reguladores de luz, electrodomésticos, lámparas fluorescentes.

Se ha generalizado mucho la utilización de equipos basados en electrónica de potencia debido a sus

múltiples ventajas: flexibilidad en su funcionamiento, excelente rendimiento energético, prestacioneselevadas,..

Aunque su potencia unitaria no es elevada, el efecto acumulado las convierten en fuentes importantes dedistorsión armónica en la actualidad.

Cargas que utilizan el arco eléctrico: hornos de arco, máquinas de soldar, alumbrado ( lámparas dedescarga, tubos fluorescentes) .

Equipos de electrónica de potencia: variadores de velocidad, rectificadores con diodos o tiristores,onduladores, fuentes de alimentación conmutadas.

Cargas industriales

2 CALIDAD DE ONDA PARAMETROS Y DEFINICIONES


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NIVELES DE ARMONICOS

Varían según el modo de funcionamiento del aparato, de la hora del día y la estación (climatización)

Las fuentes de alimentación generan normalmente armónicos IMPARES.

La conexión de transformadores o las cargas polarizadas (rectificadores de media onda) como los hornos

de arco producen armónicos PARES e IMPARES.

El espectro puede ser discreto o contínuo y variar de forma aleatoria (horno de arco) o intermitente(máquina de soldar)



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Característicasde algunosgeneradores

de armónicos.



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EFECTOS

En condiciones normales de funcionamiento, en el periodo de una semana, el 95% de los valores eficaces

de cada tensión armónica promediados en 10 minutos no deben superar los valores indicados en la tablasiguiente. Tensiones más elevadas para un armónico dado pueden ser debidas a resonancias.

● Fenómenos de resonancia

La tasa de distorsión armónica total de la tensión suministrada (THD) no debe sobrepasar el 8%(comprendiendo todos los armónicos hasta el orden 40).

● Fallos de los circuitos de control que utilicen formas de onda sinusoidales como referencia.

● Interferencias telefónicas (problemas de compatibilidad electromagnética)

● Calentamiento y envejecimiento prematuro de máquinas (motores, transformadores).

● Deterioro de instalaciones (gradientes de tensión, perforación de aislantes)

● Corrientes notables en el conductor neutro

● Actuación de las protecciones a sobre-intensidades, disparo intempestivo de relés, protecciones…



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Valores de las tensiones de armónicos individuales en los puntos de suministro, hasta el armónicode orden 25, expresados en porcentaje de la tensión fundamental U1.

1.5%19/23/25

2%17

0.5%213%13

0.5%6…240.5%153.5%11

1%41.5%95%7

2%25% (a)36%5

TENSIÓNRELATIVA

ORDENTENSIÓNRELATIVA

ORDENTENSIÓNRELATIVA

ORDENARMÓNICOS PARESARMÓNICOS IMPARES

NOTA (a): Según el diseño de la red, el valor del armónico de orden 3 puede ser mucho más bajo.

Los valores que corresponden a armónicos de orden superior a 25 , que son generalmente débiles ymuy imprevisibles debido a los efectos de resonancia , no están indicados en la tabla.



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4.4.2.- TENSIONES INTERARMONICAS

Son componentes senoidales , pero que no son de frecuencias múltiplo entero de la fundamental.

● Variaciones periódicas o aleatorias de lapotencia absorbida por diferentesreceptores como hornos de arco, máquinasde soldar y los convertidores de frecuencia(variadores de velocidad ycicloconvertidores).

CAUSAS

EFECTOS

El nivel de interarmonicos va aumentando debido al desarrollo de convertidores de frecuencia y otrosequipos similares de control-mando. A causa de la poca experiencia en este campo, lo niveles quedan por

estudiar.

Los mismos que los producidos por losarmónicos.

En ciertos casos, incluso de débil nivel, provocan el parpadeo de las lámparas o interferencias con los sistemasde telemando centralizado.



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4.4.3.- TRANSMISION DE SEÑALES DE INFORMACION POR LA RED

CAUSAS

EFECTOS

Las frecuencias de telemando utilizadas por el distribuidor son también interarmónicos.

La red general de distribución puede estarutilizada por el distribuidor para transmitirseñales.

● Los mismos que los producidos por los

interarmónicos.

2 - CALIDAD DE ONDA – PARAMETROS Y DEFINICIONES


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4.4.3.- TRANSMISION DE SEÑALES DE INFORMACION POR LA RED

El valor de la tensión de las señales, promediadas en 3sg, no debe sobrepasar los niveles indicados en la

figura en un tiempo de duración igual a 99% de un día.

En instalaciones de los clientes pueden utilizarse señales de corriente portadora de frecuencia comprendida

entre 95 khz y 148.5 khz. A pesar de que la utilización de la red general no esta autorizada para latransmisión de señales entre clientes, deben tenerse en cuenta tensiones a esas frecuencias que lleguenhasta 1.4 V eficaces en la red general de distribución de BT. Debido a la posibilidad de interferencias mutuasentre instalaciones vecinas, puede resultar necesario para el cliente proteger o asegurar una inmunidadapropiada a su sistema de transmisión.

Nivel de tensión en %

10

101

Frecuencia en kHz

1000.11

Para BT, % respecto a UN.

Para MT, % respecto a UC.

Se supone que los usuarios no están autorizados a utilizar

la red general de MT para la transmisión de datos.

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Calidad de Onda -Parametros y Definiciones