1

Encontrando Amónicos

Ubicación preliminar. Selección de equipos de medición Resultado de mediciones caso

practico. Dirección de armónicos Criterios de selección de filtros.

Encontrando Armónicos

1. Medir corriente en cada línea(pinza normal)I1

2. Medir corriente en cada línea(pinza verdadero valor eficaz ) I2

3. Divida I1/I2 si es =1 no hay armónicos si es =0.5 hay armónico considerable

4. Analice la situación :INVENTARIO DE CARGAS, Verificando si hay cargas no lineales.

5. Comprobar calentamiento de Transformadores.

6. Medir en el secundario del transformador; V y I y determine su potencia S=1.73*VI si es menor a la nominal y se calienta hay armónicos

2

ENCONTRANDO ARMÓNICOS

MIDA La corriente del neutro y comparar con las otras fases (se permite 10% de desequilibrio)

MIDA la frecuencia de la corriente del neutro si es 180Hz hay 3º armónica

COMPROBAR CORRIENTE EN LOS SUB PANELES :verificando calentamiento de Barra colectora

COMPROBACIÓN DE LA TENSIÓN ENTRE NEUTRO Y TIERRA :Esta tensión debe ser menor o igual a 2v.

SOLUCIONANDO EL PROBLEMA SOBRECARGA EN NEUTROS: Balancear cargas entre

fases aumentar neutros (neutros individuales), Instalar filtros en la carga.

REDUCCION DE LA CARGA DEL TRANSFORMADOR: Proteger a los transformadores limitando su capacidad, calculando el Factor de Distorsión Total (THDF) KVA(corregido)=THDF*KVA(placa)

THDF=1.4142*Ief(promedio)/Irms(promedio)

Relación de potencia:

R PL

Lnl

T

0 2.

DONDE;Lni=carga no linealLt =carga total

3

EJEMPLO:Se tiene un transformador 500kVA,10/0.23kVDy5 se obtiene las siguientes mediciones.

Fase Ief (A) Irms(A)R 900 1700S 905 1800T 600 1600

Calcular la nueva potencia del transformador.

SOLUCIÓN:Ief(prom.) =801.6AIrms(prom.)=1700A

THDF=1.4142*801.6/1700=66.7%

KVA (corregido)=0.667*500=333.5kVA

Dy5

10kV

0.23kVA

Factor K, en función del orden de armónico medido:

Calcular el factor K de un transformador si:H5=25% ; H7=14% ; H11=9% ; H13=8%K= ?

Dy5

10kV

0.23kVA

1

6,1

2

21,01

1

I

IH

nH

K

nn

n

nn

4

11/12/2014 TECSUP 99 7

11/12/2014 TECSUP 99 8

5

11/12/2014 TECSUP 99 9

Aislando los armónicos

11/12/2014 TECSUP 99 10

6

11/12/2014 TECSUP 99 11

11/12/2014 TECSUP 99 12

7

Medición de ARMONICOS

UTILILIZAR INSTRUMENTOS DE MONITOREO INTEGRALES Y MULTIFUNCION

1. Fácil traslado y permitir almacenamiento de la información en memoria no volátil mínimo por un tiempo de 2 periodos de medición, sin descargas parciales.

2. Deberán ser adecuados a la norma de seguridad eléctrica, tanto para uso de intemperie o interior.

3. Deben asegurar la inviolabilidad de los datos de programación y registro.

4. Deben de disponer de interfase óptica, serial o paralela para computadora y posibilidad de exportación en formato ASCII.

5. Los valores representativos deben ser obtenidos por post procesamiento mediante software externo.

6. La clase de precisión de los TP y TC en conjunto con el equipo debe ser similar al usado en la facturación comercial.

Selección de equipos

8

1. Los equipos de medición y registro deben tener :

Certificación de organismos y/o entidades

competentes y sus especificaciones técnicas deben ser aprobadas por OSINERG con anterioridad a su uso.(DS No 13-2000- EM)

2. Certificación de los siguientes ensayos tipo según normas IEC. (Base Metodológica 09-09-00)

• Ensayos de aislamiento

• Ensayos de compatibilidad electromagnética

• Ensayos climáticos

• Ensayos mecánicos

• Ensayos de clase de precisión.

Selección de equipos

O.K.

Mediciones estratégicas simultaneas

1 Analizador ej TOPAS mide en barra BT las perturbaciones según NTCSE.

3 Registradores ej. MEMOBOX monitorean Tensión según NTCSE e indiquen el origen de Flicker!!

Mejor empleo de los recursos de medición.

Reducción de remediciones.

Evitar compensaciones con notificación anticipada.

Los valores Flicker Pst y Armónicas THD son comparables !

9

11/12/2014 TECSUP 99 17

Resultado de mediciones de campo

Mediciones de Tensión

229

230

231

232

233

234

235

236

U [V]

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

U [%]

94-12-2400:00:00

94-12-2412:00:00

94-12-2500:00:00

94-12-2512:00:00

94-12-2600:00:00

94-12-2612:00:00

94-12-2700:00:00

U1 HA 50 [1]U1 HA% 150 [3]U1 HA% 250 [5]U1 HA% 350 [7]U1 HA% 450 [9]

U1 HA% 550 [11]

10

Resultado de mediciones de campo

TENSION MAXIMA (L1,L2,L3) CIRCUITO TOTALIZADOR

9000

9200

9400

9600

9800

10000

10200

10400

10600

25

/01

/20

00

11

:45

25

/01

/20

00

16

:00

25

/01

/20

00

20

:15

26

/01

/20

00

00

:30

26

/01

/20

00

04

:45

26

/01

/20

00

09

:00

26

/01

/20

00

13

:15

26

/01

/20

00

17

:30

26

/01

/20

00

21

:45

27

/01

/20

00

02

:00

27

/01

/20

00

06

:15

27

/01

/20

00

10

:30

27

/01

/20

00

14

:45

27

/01

/20

00

19

:00

27

/01

/20

00

23

:15

28

/01

/20

00

03

:30

28

/01

/20

00

07

:45

28

/01

/20

00

12

:00

28

/01

/20

00

16

:15

28

/01

/20

00

20

:30

29

/01

/20

00

00

:45

29

/01

/20

00

05

:00

29

/01

/20

00

09

:15

29

/01

/20

00

13

:30

29

/01

/20

00

17

:45

29

/01

/20

00

22

:00

30

/01

/20

00

02

:15

30

/01

/20

00

06

:30

30

/01

/20

00

10

:45

30

/01

/20

00

15

:00

30

/01

/20

00

19

:15

30

/01

/20

00

23

:30

31

/01

/20

00

03

:45

31

/01

/20

00

08

:00

31

/01

/20

00

12

:15

31

/01

/20

00

16

:30

31

/01

/20

00

20

:45

01

/02

/20

00

01

:00

01

/02

/20

00

05

:15

01

/02

/20

00

09

:30

Tiempo

Vo

ltio

s

TENSION MAXIMA (L1,L2,L3)

TOLERANCIA MAXIMA

TENSION DE CONTRATO

TOLERANCIA MINIMA

Resultado de mediciones de campo

INDICE DE SEVERIDAD POR FLICKER CIRCUITO TOTALIZADOR

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

7.00

25/0

1/20

00 1

1:40

25/0

1/20

00 1

6:10

25/0

1/20

00 2

0:40

26/0

1/20

00 0

1:10

26/0

1/20

00 0

5:40

26/0

1/20

00 1

0:10

26/0

1/20

00 1

4:40

26/0

1/20

00 1

9:10

26/0

1/20

00 2

3:40

27/0

1/20

00 0

4:10

27/0

1/20

00 0

8:40

27/0

1/20

00 1

3:10

27/0

1/20

00 1

7:40

27/0

1/20

00 2

2:10

28/0

1/20

00 0

2:40

28/0

1/20

00 0

7:10

28/0

1/20

00 1

1:40

28/0

1/20

00 1

6:10

28/0

1/20

00 2

0:40

29/0

1/20

00 0

1:10

29/0

1/20

00 0

5:40

29/0

1/20

00 1

0:10

29/0

1/20

00 1

4:40

29/0

1/20

00 1

9:10

29/0

1/20

00 2

3:40

30/0

1/20

00 0

4:10

30/0

1/20

00 0

8:40

30/0

1/20

00 1

3:10

30/0

1/20

00 1

7:40

30/0

1/20

00 2

2:10

31/0

1/20

00 0

2:40

31/0

1/20

00 0

7:10

31/0

1/20

00 1

1:40

31/0

1/20

00 1

6:10

31/0

1/20

00 2

0:40

01/0

2/20

00 0

1:10

01/0

2/20

00 0

5:40

01/0

2/20

00 1

0:10

Tiempo

Pst

Pst LIMITE 1

11

Resultado de mediciones de campo

TENSIONES ARMONICAS MAXIMASCIRCUITO TOTALIZADOR

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

3.50

4.00

25

/01

/20

00

11

:40

25

/01

/20

00

15

:20

25

/01

/20

00

19

:00

25

/01

/20

00

22

:40

26

/01

/20

00

02

:20

26

/01

/20

00

06

:00

26

/01

/20

00

09

:40

26

/01

/20

00

13

:20

26

/01

/20

00

17

:00

26

/01

/20

00

20

:40

27

/01

/20

00

00

:20

27

/01

/20

00

04

:00

27

/01

/20

00

07

:40

27

/01

/20

00

11

:20

27

/01

/20

00

15

:00

27

/01

/20

00

18

:40

27

/01

/20

00

22

:20

28

/01

/20

00

02

:00

28

/01

/20

00

05

:40

28

/01

/20

00

09

:20

28

/01

/20

00

13

:00

28

/01

/20

00

16

:40

28

/01

/20

00

20

:20

29

/01

/20

00

00

:00

29

/01

/20

00

03

:40

29

/01

/20

00

07

:20

29

/01

/20

00

11

:00

29

/01

/20

00

14

:40

29

/01

/20

00

18

:20

29

/01

/20

00

22

:00

30

/01

/20

00

01

:40

30

/01

/20

00

05

:20

30

/01

/20

00

09

:00

30

/01

/20

00

12

:40

30

/01

/20

00

16

:20

30

/01

/20

00

20

:00

30

/01

/20

00

23

:40

31

/01

/20

00

03

:20

31

/01

/20

00

07

:00

31

/01

/20

00

10

:40

31

/01

/20

00

14

:20

31

/01

/20

00

18

:00

31

/01

/20

00

21

:40

01

/02

/20

00

01

:20

01

/02

/20

00

05

:00

01

/02

/20

00

08

:40

Tiempo

Vi (

%)

V3 (5.0%)

V5 (6.0%)

V7 (5.0%)

Resultado de mediciones de campo

FACTOR DE DISTORSION TOTAL POR TENSIONES ARMONICASCIRCUITO TOTALIZADOR

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

3.50

4.00

25/1

/00

11:4

0

25/1

/00

15:4

0

25/1

/00

19:4

0

25/1

/00

23:4

0

26/1

/00

3:40

26/1

/00

7:40

26/1

/00

11:4

0

26/1

/00

15:4

0

26/1

/00

19:4

0

26/1

/00

23:4

0

27/1

/00

3:40

27/1

/00

7:40

27/1

/00

11:4

0

27/1

/00

15:4

0

27/1

/00

19:4

0

27/1

/00

23:4

0

28/1

/00

3:40

28/1

/00

7:40

28/1

/00

11:4

0

28/1

/00

15:4

0

28/1

/00

19:4

0

28/1

/00

23:4

0

29/1

/00

3:40

29/1

/00

7:40

29/1

/00

11:4

0

29/1

/00

15:4

0

29/1

/00

19:4

0

29/1

/00

23:4

0

30/1

/00

3:40

30/1

/00

7:40

30/1

/00

11:4

0

30/1

/00

15:4

0

30/1

/00

19:4

0

30/1

/00

23:4

0

31/1

/00

3:40

31/1

/00

7:40

31/1

/00

11:4

0

31/1

/00

15:4

0

31/1

/00

19:4

0

31/1

/00

23:4

0

1/2/

00 3

:40

1/2/

00 7

:40

Tiempo

TH

D [

%]

THD LIMITE 8%

12

METODOS PARA LA EVALUACION DEDIRECCIONALIDAD DE ARMONICAS

1. METODO DEL ANGULO ELECTRICO

Se entiende por direccionalidad al análisis de definir de donde provienen las armónicas.

Para la aplicación del método expuesto se requiere efectuar mediciones de valores instantáneos de la armónicas de tensión y corriente en magnitud y en ángulo de desfasaje.

13

2. METODO DE Polaridad de la impedancia armónica

• La impedancia armónica(+) >/= aCERO La carga recibe energía armónica

• La impedancia armónica (-)< a CERO lacarga inyecta al sistema.

• Solo valido Para armónicassignificativas.

)cos( ihvhh

hh I

VZ

Este método consiste endeterminar la curva característicadel Flicker y la curva de lademanda para un mismo períodode medición.

Para el análisis existen dos casos:

Metodología para determinar direccionalidad

del Flicker

14

0

1

2

3

4

5

6DEMANDA

FLICKER

Si la carga es fuente generadora de Flicker entonces la curva del Flicker y la demanda tienen el mismo comportamiento, ver figura

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

3.50

4.00

4.50

5.00

DEMANDA FLICKER

Si la carga no genera Flicker entonces la curva del Flicker y la demanda tienen diferente comportamiento, lo que indica que el Flicker provine del sistema, ver gráfico

15

SolucionandoArmónicos

La calidad se controla en toda la cadena del proceso.

11/12/2014 TECSUP 99 30

16

SOLUCION AL PROBLEMA DE LA CALIDAD DE LA ENERGIA

Podemos asegurar como el control de la caída de tensión a través del DIMENSIONAMIENTO DE LOS CONDUCTORES puede llevar a minimizas los efectos originados por los consumos no lineales en la calidad de la señal de alimentación a los equipos.

Soluciones a corto plazo: * Reguladores de tensión.

* Usos de transformadores de Aislamiento.

* Uso de condensadores.

SOLUCION AL PROBLEMA DE LA CALIDAD DE LA ENERGIA

Soluciones a largo plazo:

Reducción al mínimo la longitud de los circuitos.

Aumentar el DIMENSIONAMIENTO DE LOS CONDUCTORES..

Aumento de la cantidad de circuitos finales

El principio general es diseñar el sistema para que se ajuste a los perfiles de carga previsto.

17

MÉTODOS GENERALES PARA CORREGIR LOS EFECTOS DE LOS ARMÓNICOS EN DISTINTOS LUGARES DE UN SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN DE ENERGÍA 

LUGAR EFECTOS DE LOS ARMONICOS

RIESGOS PROCEDIMIENTO DE LA PRUEBA ACCION CORRECTIVA

Tomas monofásicas alimentadas por un transformador triángulo‐estrella.

Pueden sumarse algebraicamentearmónicos homopolares en un neutro compartido.

Las corrientes pueden reflejarse en el primario del transformador y ser causa de sobrecalentamiento y averías. 

1. Medir las corrientes de fase y neutro en el secundario del transformador .

2. Utilizar un instrumento de medida de armónicos para ver la cantidad relativa de armónicos individuales en la corriente de fase.

3. En el secundario del transformador, determinar el factor de carga de armónicos (k) de la corriente de fase.   

Reducir la potencia del transformador y añadir filtros de Armónicos.

Disyuntores en un centro de carga.

Los armónicos pueden provocar el disparo de disyuntores magnético‐térmicos.Los armónicos pueden provocar el disparo prematuro con bajos valores de corriente de disyuntores magnéticos de detección de máximos. O puede ocurrir que el disyuntor no se dispare si el valor máximo es inferior al normal.

Disparos molestos del disyuntor o costosos tiempos muertos de maquinaria crítica. Disparos molestos del disyuntor o sobrecargas peligrosas que pueden daños los equipos.

1. Comprobar  la forma de onda de la tensión de fase en el centro de carga para ver si su amplitud está aplanada en los máximos.

2. Medir las corriente en los conductores dealimentación.  Comprobar que se está trabajando dentro de los valores de carga del panel. 

3. Medir la corriente en el neutro del alimentador. Si es alta, puede haber armónicos. 

4. Comparar la corriente medida con las capacidades nominales de los conductores, terminales, disyuntores y barras colectoras. 

5. Comprobar los neutros de los circuitos derivados para ver si hay sobrecarga producidas por armónicos homopolares.

Equilibrar las cargas, instalar filtros de armónicos de secuencia cero (sólo en condiciones  específicas), o sustituir el panel y disyuntores por otros clasificados para cargas no lineales. 

Conductos de circuitos de alumbrado.

El sobrecalentamiento causado por los armónicos  pueden hacerque se averíe el aislamiento del conductor.

Sobrecalentamiento peligroso,cortocircuitos o fallo del alumbrado.

1. Tocar el conductor para ver si está excesivamente caliente. 

2. Medir la corriente en el neutro del alimentador. Si son altos los niveles, comparar la corriente medida con las capacidades nominales de los conducto res, terminales y barras colectoras. 

3. Medir la distorsión armónica total en las corrientes de fase.

Diseñar menos conductores por conducto, o instalar reactancias con bajo contenido de armónicos.

MÉTODOS GENERALES PARA CORREGIR LOS EFECTOS DE LOS ARMÓNICOS EN DISTINTOS LUGARES DE UN SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN DE ENERGÍA 

LUGAR EFECTOS DE LOS ARMONICOS

RIESGOS PROCEDIMIENTO DE LA PRUEBA ACCION CORRECTIVA

Motores de inducción. 

Si esta distorsionada latensión de alimentación, pueden circular armónicos por los motores. Las corrientes de los armónicos de secuencia negativa pueden reducir el par motor.  

Daño o destrucción de los motores.

1. Medir la tensión eficaz en los terminales del motor  y compararla con el valor especificado en la placa de características 

2. Ver si hay desequilibrio de las tensiones de fase.3. Ver si hay distorsión evidente en la forma de onda

de tensión.4. Medir la distorsión armónica total (se recomienda 

menos del 5% para un motor totalmente cargado).5. Comprobar el espectro de armónicos de tensión . Si 

se advierten componentes de tercer armónico, la causa son probablemente las reactancias del alumbrado o las cargas en las tomas.

6. Si es grande la presencia del quinto armónico, pueden estar contribuyendo  a los armónicos los reguladores de velocidad ajustable y otros dispositivos alineales trifásicos.

Redistribuir las cargas o añadir filtros de armónicos..

Condensadores correctores de los KVAr. 

Pueden formar circuitos resonantes a frecuencias por encima de la fundamental cuando se combinan con la reactanciainductiva de la red de distribución.

Aunque se utilizan para corregir un bajo factor de potencia, pueden fallar si hay armónicos.

1. Examinar la corriente del condensador para ver si hay armónicos  ,sobre todo el 5° y el 7°.

2. Si hay 5° armónico comprobar la corriente de fase de alimentación en los reguladores de motores sospechosos.

Quitar los condensadores, instalar reactancias en línea o una red correctora de los KVAr especialmente diseñada.

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CRITERIOS DE DISEÑO DE FILTROS DE ARMÓNICOS

En una red se requiere los siguientes datos:

• Niveles de armónicos pre existentes• Variación del voltaje• Desbalance de tensión• Frecuencia de la red y su variación• Requerimiento de máxima potencia reactiva quepuede ser suministrada o absorbida por la red

• Impedancias a las frecuencias armónicas1. Para diversas condiciones de carga2. Considerando contingencias3. Limitando el ángulo de fase.

FILTROS DE ARMÓNICOSEntre las posibles soluciones para atenuar losarmónicos, cerca del punto donde se originan, ylimitar los efectos de su propagación por toda lared eléctrica,se pueden citar:

• Filtros Pasivos.

• Filtros activos.

• Filtros híbridos.

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Filtros pasivos

a) Filtros pasa banda RLC: atenúan las armónicas de orden inferior 5th,7th,11th. en los sistemas trifásicos se colocan tres filtros, sintonizados a la frecuencia de los armónicos de orden más bajos.

b) Filtros pasa altos: atenúan armónicas de un determinado orden, estos filtros presentan una baja impedancia a una determinada frecuencia, en los sistemas trifásicos generalmente se ubica uno sintonizado para la 13th para el eliminar éste y todo los superiores.

Filtros pasivos

Filtro para la 5th y 7th armónica, 2,4KV

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Filtros pasivos

Inconveniente de los filtros pasivos

•Falta de flexibilidad para adaptarse a las variaciones delas característica de las cargas.

•Sufren envejecimiento y calentamiento al variar lacarga en la red.

•El filtro pasivo es eficaz si su frecuencia desintonización coincide o es muy próxima a la frecuenciadel armónico que se desea eliminar.

•Presentan resonancia paralelo;que puede darsecuando la impedancia de la red (inductivo) se iguala a laimpedancia del filtro (capacitivo), originando unaamplificación de los armónicos de tensión y decorriente

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Resonancia paralelo (antirresonancia) de filtros pasivos

Filtros activos

•Compuesto por nuevas estructuras de convertidoresestáticos la que permite el control instantáneo de lacorriente mediante interruptores controlados tanto en elencendido como en el apagado por transistores.

•Se adaptan automáticamente a las variaciones tanto dela carga como de la característica de la red.

•Son mas efectivos que los filtros pasivos.

•La desventaja es que resultan muy antieconómico, yaque la potencia a la cual debe ser dimensionados elinversor que se utiliza es del orden del 30% de la potenciatotal de la carga.

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Filtros activos

Filtros híbridos•Compuesto al unir elementos pasivos y filtros activos, obteniendose las ventajas de ambos e intentar disminuir o eliminar sus inconvenientes.

•En los filtros pasivos se eliminan : antirresonancia y falta de flexibilidad.

•En los filtros activos: se reduce su potencia hasta al 2,5% de la potencia de carga.

las combinaciones mas utilizadas son:

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Filtro activo serie con filtro pasivo paralelo

Filtro activo asistido por elementos pasivos

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Simulación

11/12/2014 47