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Conceptos Básicosde
Calidad de la Energía Eléctrica
Rumv Julio 2001.
Objetivo
Proporcionar a los asistentes los conceptos básicos acerca de Calidad de Energía Eléctrica, que despierten el interes por conocer e investigar más acerca de las causas, efectos y posibles soluciones.
1) Conceptos Básicos y Antecedentes.
2)Causas y Efectos
3)Variaciones y Monitoreo de variables
4)La calidad de energía y su relación con la confiabilidad.
Temario
Procedimiento
Durante el curso, se hará uso de un simulador de sistemas eléctricos, con la finalidad de obtener una mejor comprensión de los problemas de calidad de la energía considerando sus causas y efectos.
Por qué es importante la Calidad de la Energía Eléctrica?
• De ello depende los gastos futuros en equipos eléctricos.
• Afecta, empeorando o mejorando, la imagen de la compañía suministradora y de los fabricantes de equipos.
Marco Teórico: Sistema
Todo sistema está compuesto por diversos elementos.
Para que el sistema funcione correctamente se necesita que cada elemento funcione en armonia con los demás.
Marco Teórico: Enfoques
Para los usuarios, el sistema eléctrico va desde su punto de conexión hasta los contactos de donde alimenta a sus equipos.
Para la compañía suministradora, el sistema eléctrico va desde la generación hasta el equipo de medición.
Marco Teórico: Enfoques
Punto de vista de lacompañía suministradora
Punto de vista del usuario
Marco Teórico: El Sistema
Los sistemas eléctricos, son:• Complejos• Distribuidos en grandes áreas• Integrados por una diversidad de
elementos con características específicas.
• Su comportamiento es dinámico• Entre otros.
Marco Teórico: Los usuarios
Los usuarios, son:• Diversos• Grandes y Pequeños.• Aislados o Integrados.• Su comportamiento es dinámico.• Entre otros.
Marco Teórico: Registros
El comportamiento de cada uno de los componentes del sistema eléctrico es muy importante y se debe tener antecedente historico de su funcionamiento, aun del usuario final.
Marco Teórico: Registros
El conocimiento historico del comportamiento de los equipos implica contar con:
Terminología común Técnicas estadísticas, y Bases de datos confiables
Marco Teórico: Elementos
El sistema eléctrico tiene dos tipos de elementos:
• Activos. Tales como las máquinas rotatorias y los dispositivos de protección, entre otros.
• Pasivos. Como las máquinas estacionarias y las líneas que transportan la energía, entre otros.
Marco Teórico: Consideración
Los usuarios se conectan al sistema eléctrico o más bien conectan sus cargas y en primera instancia desean el suministro continuo y confiable, sin interrupciones, es decir, de calidad.
Pero no toman en cuenta si sus cargas pueden estar afectando al sistema eléctrico o a otros usuarios conectados.
Marco Teórico
Este y otros muchos más conceptos son el marco en el que se encuentra envuelto lo que se conoce como:
La Calidad de la Energía Eléctrica.
Introducción
Tanto las empresas suministradoras como los usuarios finales de un sistema eléctrico ha estado insistiendo en el concepto de Calidad de la Energía Eléctrica.
Esto se formalizo en los 80’s y se ha convertido en un concepto general que abarca multitud de problemas que se pueden presentar en el sistema eléctrico.
Principales Razones
Algunas de las principales razones que impulsan el estudio de la calidad de la energía son:
1. Las cargas cada día son más sensibles a variaciones, debido a su constitución electrónica.
2. Se ha incrementado el concepto de Mayor Eficiencia en los sistemas eléctricos.
Principales Razones
3. Mayor atención de los usuarios finales a los problemas de calidad en el suministro.
4. La creciente tendencia a la interconexión de los sistemas eléctricos.
Factor Principal
El factor principal es:
El incremento en la productividad para los clientes de las empresas eléctricas.
Planteamiento
El factor anterior, plantea la necesidad de identificar estos problemas entre suministradores y usuarios finales, en forma grupal, para plantear soluciones conjuntas.
Antecedentes
En México, el suministro de energía eléctrica a los usuarios finales, está regido por la ley del servicio publico y su reglamento, en donde se específican los limites que consideran la calidad de la energía eléctrica. Básicamente, la regulación del voltaje.
Antecedentes : Histórico.
Historicamente, la calidad de la energía no ha sido un problema mayor, hasta hace poco, en forma energética, se consideraba que excepto por la continuidad, el suministro para la mayoria de los usuarios de la energía eléctrica era completamente satisfactorio.
Antecedentes: Problemas
Sin embargo, el incremento masivo de equipo basado en la electronica de potencia, ha creado un doble problema para el suministrador.
Primero. El equipo electrónico, en común, es sensible a las variaciones rápidas de voltaje.
Antecedentes: Problemas.
En segundo lugar, este equipo genera distorsión armónica y, bajo ciertas condiciones, puede deteriorar la magnitud y forma de onda del voltaje suministrado, afectando a usuarios que comparten esa misma fuente de suministro.
Antecedentes: Actuales.
La sociedad actual es dependiente del comportamiento de sus dispositivos motorizados e informáticos.
Cuando sucede una falla, se ven afectados, entonces el bienestar personal y/o económico se eliminan y se desprenden multiples problemas para la compañia suministradora y para otros usuarios.
Antecedentes: Controversia.
El suministrador, atribuye los problemas a la instalación del usuario.
El usuario, asocia los problemas a deficiencia en las redes de suministro.
Ambos olvidan, las limitaciones que tienen los equipos para operar en el ambiente de las redes eléctricas tradicionales.
Antecedentes: Esencial.
Por lo anterior, es esencial el conocer la calidad de la energía eléctrica, por parte del suministrador y del usuario, para establecer acciones, que permitan el control de los efectos no deseables.
Antecedentes: Cambios.
Existen tres cambios fundamentales en el tipo de carga del usuario y del sistema de potencia, que conciernen a la calidad de la energía eléctrica:
1. La microelectrónica. Dispositivos más rápidos, más complejos y con mayor capacidad de memoria, pero muy sensibles a las variaciones de voltaje.
Antecedentes: Cambios.
2. La electrónica de potencia. Dispositivos de alta capacidad, para rectificación y control de equipos eléctricos.
Se estima que la energía eléctrica generada para aquellas cargas procesadas por electrónica de potencia se incrementará de un nivel actual de 10-20% al 50-60% en el año 2010.
Antecedentes: Cambios.
3. Mientras los dos cambios anteriores se están dando en las cargas, las empresas eléctricas y los clientes industriales continuan aplicando capacitores para:
Corregir el FPControlar el voltaje, yReducir el flujo de reactivos.
Esto influye en la calidad de la energía, agravando la situación al incrementar los niveles de armónicas, por ejemplo.
Antecedentes: Caracterización.
En la literatura aparecen estadísticas obtenidas de industrias, para caracterizar los problemas de la calidad de energía eléctrica. Por ejemplo, algunas disturbios que se presentan comumente, son:
Depresiones de voltajesSobre tensionesImpulsosDistorsiones de onda, entre
otros.
Antecedentes: Estadísticas.
Algunos resultados de encuestas publicadas en la literatura, de la compañía Bell Telephone, son los siguientes:
Sobretensiones = 0.7 %Interrupciones = 4.7 %Impulsos = 7.4 %Depresiones = 87.2 %
Antecedentes: Trabajos.
En Europa, algunas instituciones están trabajando en normalización. Tal es el caso del Instituto Aleman de Ingenieros (VDI), el Instituto Británico de Normalización (BSI); así también se tiene las recomendaciones del ANSI/IEEE en América.
En México, la CFE como LyFC están emprendiendo acciones de mejora y modernización de los procesos que llevan a cabo para brindar el servicio eléctrico.
Antecedentes: Importancia.
Con urgencia se debe abordar el tema de la Calidad de la Energía.
Estimaciones indican que más alla del 2000, el número de cargas sensibles conectadas a los sistemas eléctricos será muy grande.
Ademas, no será un problema exclusivo de consumidores domésticos o comerciales, por el contrario, en el problema estarán inmersos las compañías generadoras y distribuidoras de energía eléctrica.
Calidad de la Energía Eléctrica, su definición.
La definición se percibe como algo indeterminado. Pero que se puede definir a través de los disturbios que la generan, de la siguiente manera:
Es la ausencia de interrupciones, sobretensiones, deformaciones producidas por armónicas en la red y variaciones de voltaje RMS suministrado al usuario; esto concierne a la estabilidad de voltaje, la frecuencia y la continuidad del servicio eléctrico (confiabilidad).
Otra definición
Otra definición del problema de la Calidad de energía es la siguiente:
Cualquier problema manifestado en variaciones de corriente, voltaje y frecuencia que resulten en falla o una incorrecta operación del equipo consumidor.
