Estudios de calidad de potencia (Aspectos Generales)

Aspectos Generales en la realizaciรณn de Estudios de Calidad de Potencia

PRESENTACIÓN EDUCACIÓN

EXPERIENCIA

CONTENIDO

Fundamentos de Calidad de la Potencia Marco Normativo y Regulatorio Mejoras y beneficios en equipos analizadores

Demostraciรณn de software de gestiรณn de datos

Entorno Electromagnético

CE;: Compatibilidad Electromagnética

IEC-61000 es un estándar de CEM Equipo analizador de redes Visa IEC-61000-4-30 es un estándar de monitoreo de CP

Conceptualización •

La Calidad de la Energía Eléctrica se compone de dos elementos fundamentales: La Calidad de la Potencia y la Calidad del Servicio.

•

La calidad de la potencia hace referencia a las condiciones de las señales de tensión y corriente.

•

La calidad del servicio hace referencia a la confiabilidad, dionibilidad y continuidad.

Calidad Energética

CALIDAD DE POTENCIA

CALIDAD DEL SERVICIO

FACTOR DE POTENCIA

INDICADORES DES, FES

PERTURBACIONES ,THD%

SAIDI, SARFI

DESBALANCE

IRAD, ITAD

Que es un problema de Calidad de potencia?

•

“Cualquier ocurrencia manifestada en desviaciones de voltaje, corriente o frecuencia que ocasione fallas o salidas de operación de los equipos eléctricos.”

Calidad de Energía Electrica

•

Calidad de Energía Electrica como objeto es un PRODUCTO.

•

“Conjunto de propiedades inherentes a la energía eléctrica (amplitud, frecuencia, forma de onda y continuidad) que le confieren capacidad para satisfacer necesidades implícitas o explícitas”

Fuente : Presentación Horacio Torres Simposio CEL

Que es un problema de Calidad de Potencia?

•

CEL como objeto es un PRODUCTO.

•

“Conjunto de propiedades inherentes a la energía eléctrica (amplitud, frecuencia, forma de onda y continuidad) que le confieren capacidad para satisfacer necesidades implícitas o explícitas”

Cargas eléctricas

CARGAS LINEALES

•RESISTIVAS

•INDUCTIVAS •CAPACITIVAS •CARGAS COMBINADAS

CARGAS NO LINEALES

•SEMICONDUCTORES

Cargas elĂŠctricas

TensiĂłn sinusoidal aplicada sobre carga lineal: Corriente sinusoidal

Cargas eléctricas Tensión sinusoidal sobre carga NO lineal: Corriente armónica

Perturbaciones conforme a IEEE 1159

Perturbaciones Tipos de perturbaciones electromagnéticas según IEEE 1159 -2009 Recommended Practice for Monitoring Electric Power Quality: 1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

Transitorios Electromagnéticos (TEM) Variaciones de Corta duración (VCD) Variaciones de Larga Duración (VLD) Desbalance (D) Distorsión de la Forma de onda (DF) Fluctuaciones (F) Variaciones de la Frecuencia Industrial (VFI)

Transitorios

Unipolar 200

Positive

Bipolar

Notching

Oscillatory

100

0

-100

-200

Negative

Multiple Zero Crossings

Variaciones de Tensiรณn RMS

Sag 100

0

-100

Swell

Interruption

IEEE 1159 2009 Recommended Practice for Monitoring Electric Power Quality

IEEE1159 2009

Resumen de perturbaciones

Perturbaciones Principales fenómenos que provocan disturbios electromagnético s según IEC 61000

CBEMA IEEE 446 - 1995 Limits (CBEMA) Mag nitu de/Dur atio n p lot %

350

Percent of nominal vo ltage

300

250

200

DEMO

150

100

50

0 0.001

0.01

0.1

1

10 B Vrms

100 C Vrms

1000 A Vrms

Time in cycles TOLERANCE CURVE: CBEMA Nominal voltage (100%) = 64 V Variations ABOVE tolerance curve Variations BELOW tolerance c urve Variations ABOVE recommendation curve Variations BELOW recommendation curve

5 85 5 121

10000

100000

Cycl

ITIC Mag nitu de/Dur atio n p lot % 500

Percent of nominal vo ltage

400

300

DEMO

200

100

0 0.0001

0.001

0.01

0.1

1 B Vrms

10 C Vrms

A Vrms

Time in seconds TOLERANCE CURVE: ITIC Nominal voltage (100%) = 64 V Variations ABOVE tolerance curve Variations BELOW tolerance c urve

0 55

100

1000

10000

Sec.

Desbalance de tensión V2/V1 • •

•

•

Desbalance de tensión Se define como la relación entre la componente de secuencia negativa de la tensión reecto a su componente de secuencia positiva.

Las componentes de secuencia cero o negativa aparecen cuando por el sistema fluyen corrientes desbalanceadas.

Su valor se puede aproximar como la máxima desviación de las tensiones reecto al promedio:

Desbalance (%) =

Máxima desviación respecto al promedio  100 Promedio

Desbalance de tensión •

Ej. Si las tensiones de línea son:

•

L1 448, L2 440 y L3 439, el desbalance será: Promedio: 442.3 Máxima desviación: 448 – 442.3 = 5.7 Desbalance = 5.7 / 442.3 x 100 = 1.3% Desbalances hasta del 2% se consideran normales y son producidos generalmente por cargas monofásicas.

•

• • •

•

Por encima del 5% pueden ser resultado de fallas en bancos de capacitores o pérdida de una fase.

Desbalance de tensiรณn

Distorsión Armónica La distorsión de la forma de onda es resultado de cargas no lineales que emiten impulsos de corriente en lugar de una onda de corriente senoidal.

•

Voltaje •

Resultado: voltaje y corriente no senoidal

Corriente

Formas de onda distorsionadas

Corriente Rectificador 6 pulsos

Corriente Voltaje Rectificador 12 pulsos Rectificador SCR 6 pulsos

26

Armónicos DEFINICIÓN:  Distorsión de la onda sinusoidal CAUSAS: • Suministros eléctricos conmutados • Cargas no lineales EFECTOS: • Alta corriente • Conductores neutros y transformadores sobrecalentados • Distorsión de tensión, cortocircuito • Pérdida de capacidad del sistema SOLUCIONES: • Estabilizador UPS en línea • Reactor de línea • Filtros activos • Transformadores ferrorresonantes

60 Hz

180 Hz

300 Hz

Armónicos Armónicos: múltiplos enteros de frec. fundamental  Interarmónicos: múltiplos no enteros (Ej: 2.5f1)  Subarmónicos: múltiplos no enteros menores a 1 

Armónicos IEEE 519 de 1992 • •

Establece límites aplicables al usuario y límites para las empresas de energía Los índices se miden en la frontera entre el usuario y la empresa suministradora de energía PCC (Point of common coupling)

Existe dionible IEEE 519 de 2014

Armónicos IEEE 519 de 1992 Índices de distorsión Distorsión armónica individual de corriente Distorsión armónica individual de tensión Di =

Ii 100% In

Dv =

Vi 100% Vn

Armónicos IEEE 519 de 1992 Índices de distorsión Distorsión armónica total de corriente   2 1 THD I =   I n   n =2  I1

Distorsión armónica total de tensión THD V

  2 1 =   Vn   n =2  V1

Armónicos IEEE 519 de 1992 Índices de distorsión

Distorsión armónica total de corriente demandada  TDD =  

1 2 In   n=2  ID 

Un THD elevado es indicador de una alta distorsión armónica de la señal. Aunque el THD de una señal de corriente sea elevado, puede no ser significativo para el sistema.

Por esto se calcula el TDD (Total Demand Distortion) que refiere el nivel de armónicos a un valor de corriente significativo para el sistema:

Normalmente los equipos miden THDv o THDi y no TDD

Armónicos IEEE 519 de 1992 Límites de distorsión armónica suministradores en el PCC

total

de

tensión

para

Tensión en la frontera

Distorsión individual de tensión %

Distorsión armónica de Tensión THD (%)

69 kV o menos

3,0

5,0

69 a 161 kV

1,5

2,5

Más de 161 kV

1,0

1,5

usuarios

y

IEEE 519 2014

Armónicos IEEE 519 de 1992 Límites de distorsión armónica total de corrientes para usuarios y suministradores en el PCC (120 V a 69 kV)

Isc/IL

Armónicos Individuales (%)

TDD

<11

11h<17

17h<23

23h<35

35h

<20

4,0

2,0

1,5

0,6

0,3

5,0

20<50

7,0

3,5

2,5

1,0

0,5

8,0

50<100

10,0

4,5

4,0

1,5

0,7

12,0

100<1000

12,0

5,5

5,0

2,0

1,0

15,0

>1000

15,0

7,0

6,0

2,5

1,4

20,0

IEEE 519 2014 •

•

•

•

The limits in this subclause apply to users connected to systems where the rated voltage at the PCC is 120 V to 69 kV. At the PCC, users should limit their harmonic currents as follows: ⎯ Daily 99th percentile very short time (3 s) harmonic currents should be less than 2.0 times the values given in Table 2. ⎯ Weekly 99th percentile short time (10 min) harmonic currents should be less than 1.5 times the values given in Table 2. ⎯ Weekly 95th percentile short time (10 min) harmonic currents should be less than the values given in Table 2.

Armónicos IEEE 519 de 1992 Límites de distorsión armónica total de corrientes para usuarios y suministradores en el PCC (69 kV a 161 kV)

ICC/IL

Armónicos Individuales (%)

TDD

<11

11h<17

17h<23

23h<35

35h

<20

2,0

1,0

0,75

0,3

0,15

2,5

20<50

3,.5

1,75

1,25

0,5

0,25

4,0

50<100

5,0

2,25

2,0

0,75

0,35

6,0

100<1000

6,0

2,75

2,5

1,0

0,5

7,5

>1000

7,5

3,5

3,0

1,25

0,7

10,0

Armónicos IEEE 519 de 1992 Límites de distorsión armónica total de corrientes para usuarios y suministradores en el PCC (> 161 kV)

Isc/IL

Armónicos Individuales (%)

THD

<11

11h<17

17h<23

23h<35

35h

<50

2,0

1,0

0,75

0,3

0,15

2,5

50

3,0

1,5

1,15

0,45

0,22

3,75

Distribución de las corrientes armónicas en los sistemas eléctricos

XRED

Iarmónica

Iarmónica

M

M

39

Resonancia Los filtros de armĂłnicas pasivos sintonizados combinan reactores y capacitores para formar un camino de baja impedancia a la frecuencia de sintonĂ­a. Es el principio de la resonancia serie, donde la impedancia es prĂĄcticamente cero. Para prevenir posibles resonancias en paralelo, se debe de tener cuidado de no sintonizar a una frecuencia muy cercana a dicha frecuencia de resonancia serie.

Resonancia Paralelo se debe Evitar 40

โ ข

Efecto Resonancia 7 armรณnico

Armónicos

FP=P/S CosΦ=Coseno (angulo Vf e If)

En ausencia de armónicos CosΦ=FP. En presencia de armónicos esto no es cierto .

Ej Una cargas tienen CosΦ= 0.9 pero su rendimiento energético puede ser bajo FP=0.8.

Que son los armónicos triples?

▪

Armónicos múltiplos de 3 ▪

3, 6, 9, …

Por qué debo preocuparme por los armónicos triples?

•

Los armónicos triples se adicionan en el neutro.

Armรณnicos Triples son Aditivos

•

Flicker: parpadeo

•

PST – Perceptibility Short Time: Es un indicador de la fluctuación de tensión IEC 61000-4-15 lo define así

•

Time plot

10.0 125

100

Vol ts B Vrms

7.5

B Vrms Min 118.59V 21/11/2015 04:00:00 valor de tension no supero el umbral

75

B VPst Val 1.210 21/11/2015 03:45:00 aunque el umbral esta dentro de + -10% el flicker estรก por encima de 1

5.0

DEMO

50

2.5 25

0

0.0

12:00 20/11/2015 Friday

15:00

18:00

21:00

00:00 21/11/2015 Saturda y

03:00

B Vrms

B VPst

Event #1171 at 25/11/2015 01:56:05.950 AVrms, BVrms, CVrms Instantaneous Dip

06:00

09:00

12:00

15:00

EN 50160

•

Los límites establecidos son de carácter umbraltemporal, es decir, tienen como objetivo establecer un nivel máximo o rango admisible que debe cumplirse durante un cierto de tiempo.

• Frecuencia • Amplitud • Distorsión

EN50160 Ev ent De tails/Wav ef or ms Power F requency

Supply V. Variations

F licker

Supply V. Unbalanc e

Harmonic Voltage

InterHarmonic Voltage

Mains Signalling 91.0%

92.0%

93.0%

94.0%

95.0%

Event #1334 at 13/02/2005 00:00:00.000 EN50160 Completed - Pass

96.0%

97.0%

98.0%

99.0%

EN50160

Fuente: GuĂ­a de la Calidad de Energia, Procobre

Normatividad • •

IEC 61000 Series, Electromagnetic Compatibility 75 documentos

Parte 1: Generalidades. Consideraciones Generales, definiciones y terminología.

Parte 2: Ambiente. Descripción y clasificación de los ambientes electromagnéticos, Límites de compatibilidad.

Parte 3: Límites. Límites de emisión e inmunidad.

Parte 4: Técnicas para la medición y análisis.

Parte 5: Guía para la mitigación de EMI Parte 6: Normatividad estándar Parte 7: Misceláneas

Normatividad IEEE 519, Harmonic Control in Electrical Power Systems • Desarrollo teórico sobre armónicos • Límites de emisión • Métodos de análisis y control IEEE 1159, Monitoring Electric Power Quality • Descripción de los diferentes fenómenos • Técnicas e instrumentos de medición • Interpretación de resultados

CREG 015 - 2018 •

•

Artículo 16.

Tranorte de energía reactiva. Los OR o los usuarios finales pagarán por el tranorte de energía reactiva cuando superen los límites establecidos en cada caso, de acuerdo con lo establecido en el capítulo 12.

El OR podrá conectar equipos de medida de energía reactiva para identificar a aquellos usuarios que por su consumo de energía reactiva estén obligados al pago de la misma conforme a lo establecido en esta diosición y a la instalación del medidor correondiente.

CREG 015 - 2018 •

El costo de tranorte de energía reactiva en exceso será liquidado y facturado directamente por el OR que entrega la energía reactiva al OR que la consume o al comercializador que represente el usuario causante del tranorte de energía reactiva, quien a su vez trasladará este cobro al usuario final.

Equipos analizadores de redes portรกtiles

Circuito de alimentaciรณn Hasta 600VAC/500VDC

PC: Software Live, VNC PC, Tablet o Smartphone: VNC

(Solamente )

Control remoto desde cualquier diositivo

ยกControl remoto desde cualquier lugar!

Equipo analizador de redes & Equipo analizador de redes (IP65) Mismas medidas y comunicaciones: diferentes cajas

Equipo analizador de redes

Equipo analizador de redes • • • • • •

Tablet como pantalla táctil a color de 7” Aplicaciones portátiles Cables y conectores de colores Control local o remoto 0 a 50 °C 4 Modelos – Visa, Guide, Xplorer, Xplorer 400

• • • • • • • •

Caja IP65 – Aplicaciones para exteriores y endurecidas Phase powered – Up to 600VAC/500VDC Los mismos cables IP65 - LPC- (excepto el Ethernet) Sin pantalla LCD – Resistente Solo Control Remoto Cableado resistente a la intemperie -10 a 50 °C 4 Modelos – Visa , Guide , Xplorer , Xplorer 400

Guía de aplicaciones Equipo analizador de redes Pruebas de Calidad de Energía (IEC61000-4-30 Class A Ed 3, IEEE1159)

X

X

X

Encuestas y Estudios de Energía / Carga

X

X

X

X

X

Distorsión de Carga Avanzada y Desequilibrio Mediciones de 400 HZ

Xplorer-400

Grabación de Fallas / In-Rush

X

X

Prueba de Motor

X

X

X

Registro de Datos

X

X

X

Armónicos al 127 (IEC61000-4-7, IEEE519)

X

X

X

Flicker según IEC61000-4-15, IEEE1453

X

X

X X

Captura Transitoria de Alta Velocidad (motor health)

X

X

7

9

9

Pre/Falla/Post Ciclos

100

10,000

10,000

Ambientes Exteriores y Duros

only

only

only

X

X

X

Módulos de Respuesta (estado del motor,interruptor de tapa, caída)

Modos de Monitoreo Preprogramados

Control remoto: uso del visor DV7 o VNC

Beneficios de los equipos analizadores de redes •

Los mayores BENEFICIOS para los usuarios de los equipos analizadores de redes son: • • • •

Precisión.

Communicaciones.

Seguridad.

Productividad.

Precisión •

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Alta definición de calidad de energía, demanda y monitoreo de energía 4 canales de voltaje diferencial 

•

•

• •

•IEEE1459

Sondas Flex accionadas por el instrumento

512 muestras / ciclo, 1us Transitorios (Xplorer/400) – V & I Calidad de Energía Avanzada •

IEC 61000-4-30 Class A Edition 3. See our web site for certification information IEEE 1159

Armónicos

•

Energía Avanzada

1000Vrms CAT III, 600V CAT IV, AC/DC

4 canales de corriente diferencial 

•

•

IEC6000-4-7, IEEE519:2014

• •

EN50160:2010 Intelligent AnswerModules®

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Fabricantes ofrecen soluciones alojadas

Plataformas Web-Based

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