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ARMÓNICOS CAUSAS Y EFECTOS

ARMÓNICOS CAUSAS Y EFECTOS. Saturación de Núcleos Magnéticos Cargas Electrónicas. Corrientes No Senoidales : I H. I H .Z  V H. V Res = V Buena +  V H = V h. CAUSAS Y EFECTOS. CAUSAS. CAUSAS Y EFECTOS. CAUSAS: Tradicionales (Clásicos) Transformadores Máquinas rotantes

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ARMÓNICOS CAUSAS Y EFECTOS

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  1. ARMÓNICOS CAUSAS Y EFECTOS

  2. Saturación de Núcleos Magnéticos • Cargas Electrónicas Corrientes No Senoidales : IH IH.Z VH VRes = VBuena + VH = Vh CAUSAS Y EFECTOS CAUSAS

  3. CAUSAS Y EFECTOS CAUSAS: Tradicionales (Clásicos) Transformadores Máquinas rotantes Hornos de arco Modernos (Electrónica de Potencia) Lámparas fluorescentes Controles electrónicos, fuentes conmutadas, equipamientos electrónicos modernos de oficina Dispositivos controlados (tiristores): Rectificadores Inversores Compensadores estáticos Cicloconversores Transmisión HVDC

  4. CAUSAS Y EFECTOS CAUSAS: Transformadores Corriente de excitación:

  5. CAUSAS Y EFECTOS CAUSAS:Transformadores Corriente de excitación:

  6. CAUSAS Y EFECTOS CAUSAS: Transformadores

  7. CAUSAS Y EFECTOS CAUSAS: Hornos de Arco

  8. CAUSAS Y EFECTOS CAUSAS: Lámparas fluorescentes o de arco Lámpara de mercurio

  9. CAUSAS Y EFECTOS CAUSAS: Microondas

  10. Switcher y Control 220 V AC 6 V DC CAUSAS Y EFECTOS CAUSAS: Equipos electrónicos Fuentes monofásicas

  11. CAUSAS Y EFECTOS CAUSAS: Equipos electrónicos PC

  12. CAUSAS Y EFECTOS CAUSAS: Equipos electrónicos TV

  13. CAUSAS Y EFECTOS CAUSAS: Conversores trifásicos de potencia Accionamientos de DC

  14. Transistores inversores Diodos rectificadores CAUSAS Y EFECTOS CAUSAS: Conversores trifásicos de potencia Accionamientos de AC

  15. CAUSAS Y EFECTOS CAUSAS: Conversores trifásicos de potencia Accionamientos de AC

  16. CAUSAS Y EFECTOS CAUSAS: Conversores trifásicos de potencia Accionamientos de AC

  17. CAUSAS Y EFECTOS CAUSAS: Conversores trifásicos de potencia Accionamientos de AC

  18. CAUSAS Y EFECTOS CAUSAS: Conversores trifásicos de potencia Accionamientos de AC

  19. CAUSAS Y EFECTOS CAUSAS: Conversores trifásicos de potencia Accionamientos de AC

  20. CAUSAS Y EFECTOS CAUSAS: Conversores trifásicos de potencia Notches

  21. CAUSAS Y EFECTOS CAUSAS: Cargadores de baterías

  22. CAUSAS Y EFECTOS CAUSAS: Cargadores de baterías

  23. CAUSAS Y EFECTOS EFECTOS: 1.- Amplificación de los niveles de armónicos resultante de resonancias serie o paralelo 2.- Reducción en la eficiencia de la generación, transmisión y utilización de la energía 3.- Envejecimiento prematuro del aislamiento de los componentes eléctricos de una planta y acortamiento de su vida útil 4.- Problemas de mala operación en una planta

  24. Sistema LS CS Punto de acoplamiento común In CL A B C Carga Fuente armónica Carga CAUSAS Y EFECTOS EFECTOS: Resonancia paralelo f es la frecuencia fundamental fp es la frecuencia resonante paralelo SSes la potencia de cortocircuito SC es la potencia del banco de condensadores.

  25. ST, VA SC, VAr SL, VA CAUSAS Y EFECTOS EFECTOS: Resonancia Serie f es la frecuencia fundamental, fs es la frecuencia resonante serie, Stes la potencia del transformador Ztes la impedancia del transformador en por unidad, Sles la potencia activa.

  26. CAUSAS Y EFECTOS EFECTOS: Máquinas rotantes 1.- Calentamiento: perdidas en el hierro y en el cobre Factor de pérdidas en el cobre (comparativo): 2.- Torque pulsante 3.- Resonancia mecánica 4.- Ruidos 5.- Puntos calientes

  27. CAUSAS Y EFECTOS EFECTOS: Cables y Conductores 1.-Incremento de las pérdidas por valor rms de la corriente 2.- Efecto Skin: 3.- Caídas de tensión armónicas 4.- Incremento de los valores crestas de tensión: Sobrecarga del aislamiento Corona 5.- Corriente de neutro

  28. CALENTAMIENTO Una tensión distorsionada a sus bornes produce una pérdida en los mismos expresada por: Donde tanδ=R/(1/ωC) es el factor de pérdidas, ωn=2πfn, Vn valor rms de la componente nth de tensión SOBRECARGA SOBRE EL AISLAMIENTO CAUSAS Y EFECTOS EFECTOS: Condensadores

  29. CAUSAS Y EFECTOS EFECTOS: Condensadores Algunas reglas básicas para evitar, en principio, condiciones resonantes en la instalación de bancos paralelo en baja tensión: 1.- Si los kVA de carga con producción armónica se encuentran por debajo del 10 % de la potencia nominal del transformador, no existirán posibles condiciones resonantes. 2.- Si los kVA de carga con producción armónica se encuentran por debajo de un 30 % de la potencia nominal del transformador y los kVAr del banco resultan menos del 20 % de la potencia nominal del transformador, no existirán posibles condiciones resonantes. 3.- Si los kVA de carga con producción armónica se encuentran por encima del 30 % de la potencia nominal del Trasformador, deben aplicarse condensadores como filtros. Estas recomendaciones son aplicables para transformadores con tensiones de cortocircuito entre el 5 % y 6 % y la impedancia del sistema menos de un 1 % de la del transformador

  30. CAUSAS Y EFECTOS EFECTOS: Condensadores En la IEEE Standard 18-2002 se establece que los condensadores deberán ser capaces de operar de manera continua sin excederse ninguna de las siguientes condiciones 1.- 110 % del valor rms de la tensión nominal 2.- 120 % del valor pico de tensión nominal (o sea, el pico de tensión no debe exceder ; esto incluye armónicos pero excluye transitorios) 3.- 135 % del valor rms de la corriente nominal basada en los kVAr y tensión nominal 4.- 135 % de los kVAr nominales

  31. CAUSAS Y EFECTOS EFECTOS: Condensadores IEC 60871-1-1997 1,3 veces la corriente nominal No se fijan restricciones respecto de los kVA

  32. CAUSAS Y EFECTOS EFECTOS: Condensadores Si se exceden las magnitudes de corriente que aquí se han establecido puede tomarse alguna o algunas de las siguientes medidas: 1.- Relocalizar el banco a alguna parte del circuito donde puedan reducirse los valores de sobrecorriente. La carga contaminante y el banco podrían no compartir el mismo transformador. 2.- Para bancos conectados en estrella con conexión de neutro, el neutro puede ser desconectado a los fines de eliminar la circulación de tercer armónico (Debe luego analizarse lo que sucederá con esta nueva situación desde el punto de vista de el aislamiento del banco y la protección contra sobrecorrientes). 3.- Si ninguna de las anteriores resulta ser la solución se deberá recurrir a la incorporación de un reactor sintonizado. Este reactor se ajustará a las frecuencias resonantes. Esta acción modificará los parámetros de diseño del banco.

  33. CAUSAS Y EFECTOS EFECTOS: Elementos de protección FUSIBLES y TERMÓMAGNÉTICAS: adelanto en la respuesta (efecto térmico) INTERRUPTORES: Alguno problemas en sobrecarga RELÉS - Digitales - Electromecánicos y analógicos * Problemas durante una falta * Problemas en condiciones normales

  34. CAUSAS Y EFECTOS EFECTOS: Equipamientos electrónicos 1.- Elementos que usan el cruce por cero de la tensión 2.- Fuentes electrónicas: El pico de tensión mantiene los condensadores a plena carga Reducción en la capacidad de soportar huecos Algunos fabricante de PC limitan el factor de cresta 1,41±1, o un 5%de THDV y un 3% para un armónico. 3.- Notchs Pueden “simular” un pasaje por cero Interferencia en señales lógicas o de comunicación Disparos intempestivos de tiristores

  35. CAUSAS Y EFECTOS EFECTOS: Lámparas 1.- Lámparas incandescentes: acortamiento de vida útil por rms de tensión en exceso (+5% un 50% de reducción de vida útil) 2.- Lámparas de arco: podría existir problemas de resonancia entre lámpara/condensador corrector de FP, pero no con el sistema (la f de resonancia suele hallarse alrededor de los 80Hz)

  36. CAUSAS Y EFECTOS EFECTOS: Transformadores 1.- Calentamiento adicional generado por las pérdidas de la corriente de carga 2.- Problemas de resonancia entre la inductancia del transformador y los condensadores del sistema 3.- Sobrecarga del aislamiento 4.- Vibraciones y ruidos

  37. CAUSAS Y EFECTOS EFECTOS: Transformadores

  38. CAUSAS Y EFECTOS EFECTOS: Transformadores DERATING DE TRANSFORMADORES: IEEE C57.110-1998 Las perdidas en transformadores se categorizan como: 1.- Pérdidas en vacío 2.- Pérdidas en carga = I2R + pérdidas dispersas = I2R+ PEC +POSL =P+ PEC+ POSL R es el valor medido En los bobinados, pérdidas por corrientes parásitas (PEC), PEC I2 y a f2 Fuera de los bobinados, otras Pérdidas adicionales (POSL), 3.- Pérdidas totales = Pérdidas en vacío + Pérdidas en carga

  39. CAUSAS Y EFECTOS EFECTOS: Transformadores DERATING DE TRANSFORMADORES: IEEE C57.110-1998 Se trata de prevenir de calentamientos por encima de los de diseño, especialmente en los bobinados, cuando la corriente de carga contiene distorsión (las pérdidas en estas condiciones no deberían exceder las pérdidas nominales). Los mayores calentamientos se producen en el bobinado interno y en los extremos, superior e inferior. El método propuesto se basa en el cálculo de una “capacidad equivalente del transformador” el cual establece un factor de desclasificación de corriente para corrientes de carga que tengan una composición armónica dada. Las formas de onda distorsionada de la tensión también produce pérdidas extras en el núcleo. Sín embargo la experiencia práctica ha mostrado que este es un parámetro poco significativo.

  40. CAUSAS Y EFECTOS EFECTOS: Transformadores DERATING DE TRANSFORMADORES: IEEE C57.110-1998 con h : 1, 2, 3, 4,…. PEC = pérdidas por corrientes parásitas en los bobinados (en por unidad de las pérdidas nominales I2R) PEC-R = pérdidas por corrientes parásitas en los bobinados a carga y frecuencia nominal (en por unidad de las pérdidas nominales I2R) Ih = valor rms de la corriente de orden armónico h (en por unidad respecto de la corriente nominal de carga) h = orden del armónico

  41. CAUSAS Y EFECTOS EFECTOS: Transformadores DERATING DE TRANSFORMADORES: IEEE C57.110-1998 Método simplificado para determinar el derating: PLL= pérdidas en carga PEC = pérdidas por corrientes parásitas PEC-R= factor de pérdidas por corrientes parásitas en condiciones nominales de operación

  42. CAUSAS Y EFECTOS EFECTOS: Transformadores DERATING DE TRANSFORMADORES: IEEE C57.110-1998 Método simplificado para determinar el derating:

  43. CAUSAS Y EFECTOS EFECTOS: Transformadores DERATING DE TRANSFORMADORES: IEEE C57.110-1998 Método simplificado para determinar el derating: EJEMPLO

  44. CAUSAS Y EFECTOS EFECTOS: Transformadores DERATING DE TRANSFORMADORES: IEEE C57.110-1998 Método simplificado para determinar el derating: EJEMPLO Tomando PEC-R= 8%

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