Diapositivas-Calidad de la Energía Eléctrica CEL-SENA

7/29/2019 Diapositivas-Calidad de la Energa Elctrica CEL-SENA

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Calidad de la Energa Elctrica CELHoracio Torres-Snchez

Subdirector CIDET Bogot,Profesor Titular y Especial UN


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Contenido

1. Conceptos bsicos sobre CEL2. Marco conceptual: CEM

3. Normalizacin y regulacin sobre CEL4. Indicadores CEL

5. Innovacin tecnolgica en prediccin de rayos

vs. CEL


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1. Conceptos bsicos sobre CEL


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El costo de una salida de2 segundospara un centrode computo est del orden deUS$ 600.000

Despus de una cada de tensin, una fabricaautomatizada indica que para reiniciar su lnea deensamble debe limpiar las mquinas de materiaprima daada, reiniciar calderas y reprogramarcontrol automtico, lo cual acarrea un costo de US$50.000por interrupcin.

Se estima que en Colombia la falla detransformadores por rayos representan US$7millonesanuales.


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Historia del concepto de Calidad de la EnergaElctrica CEL

Plantas

Aisladas

Sistemas

Individuales

Sistemas

Regionales

Sistemas

Inter

Regionales

1885 1910 1935 1960 1990

GD

Problemas de IEMPor interaccin conRedes telegrficas

Edad oro: alta

Demanda y bajoscostos

NY 1965


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La reaccin del gobierno de los Estados Unidos fueinmediata; por orden del Presidente Johnson se conformla Federal Power Commission (Comisin Federal dePotencia) para investigar y prevenir futuros apagones.Como resultado el equipo de la Comisin public en juliode 1967 un excelente informe llamado Prevention of

Power Failures (Prevencin de Fallas de Potencia), elcual es un clsico hoy en da, y se cre el North AmericanElectric Reliability NERC (Consejo Norteamericano deConfiabilidad). A partir de all se acu el concepto de

Confiabilidadcomo sinnimo deCalidad.


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Con el incremento en la utilizacin de equipos basadosen microelectrnica (>1970), los cuales son cada vez

ms susceptibles y menos inmunes al entornoelectromagntico, se increment el inters por lasseales de tensin y corriente elctrica.

Se da, as, inicio a una accin agresiva para obteneruna alta Calidad de la Potencia Elctrica y evitar astraumas en los procesos continuos de fabricacin, yoperacin de instalaciones comerciales y equiposresidenciales. Se acua en la bibliografa tcnica

Norteamrica el trmino Calidad de Potencia (PowerQuality PQ)


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Confiabilidad(Reliability)

CPE(PQ)

Objeto: CELPropiedades:

ContinuidadAmplitudFrecuenciaForma de Onda


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Calidad: ISO 9001 - Sistemas de Gestin de laCalidad

Proveedor Calidad Cliente


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ISO 9001:

CALIDAD: Es un conjunto depropiedadesinherentes aun objeto que le confieren capacidad para satisfacer

necesidadesimplcitas o explcitas.

Generalmente las necesidades se expresan como

caractersticascon criterios especficos. Lasnecesidades pueden incluir, por ejemplo, aspectos dedesempeo, facilidad de uso, seguridad de

funcionamiento, (disponibilidad, confiabilidad,factibilidad de mantenimiento), aspectos relacionados

con el ambiente, aspectos econmicos y estticos.


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Calidad de la Energa Elctrica CEL

CEL como objeto es unPRODUCTO.Conjunto de propiedades inherentes a la energa

elctrica (amplitud, frecuencia, forma de onda ycontinuidad) que le confieren capacidad parasatisfacer necesidades implcitas o explcitas.


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2. Marco conceptual: CEM


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Entorno electromagntico moderno


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Marco de referencia

IEM (EMI):Cualquier perturbacinelectromagntica que se manifieste en ladegradacin de la operacin, el mal

funcionamiento o la falla de un sistema, equipo o

dispositivo elctrico o electrnico.

CEM (EMC):capacidad de un sistema, equipo odispositivo elctrico o electrnico para operar

satisfactoriamente en su entornoelectromagntico.


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Marco conceptual: CEM

Emisor Canal de Acople Receptor

Nivel deEmisin

Condicionesde acople

Nivel deInmunidad

Magnitud de Parmetros CEL

(Innovacin tecnolgica,mediciones)

Por conduccin

Por aire(InnovacinTecnolgica)

Inmunidad del receptor

(Innovacin tecnolgica,Normas, guas)


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A pesar del vertiginoso avance de laingeniera elctrica y electrnica en lasltimas dcadas, la ciencia y la tecnologa

modernas no han logrado disear yconstruir equipos y dispositivos electrnicosque sean Compatibles

Electromagnticamente


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3. Normalizacin y regulacin sobreCEL


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OMC NormalizacinAcuerdoObstculos Tcnicosal Comercio( TBT)


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Cdigo de Buena Conducta (CBC) de la OMC(Ronda de Uruguay):

Asegurar que los reglamentos tcnicos ynormas, incluidos los requisitos de

envase y embalaje, marcado y

etiquetado, y los procedimientos deevaluacin de la conformidad con losreglamentos tcnicos y las normas, no

creen obstculos innecesarios alcomercio internacional.


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Normalizacin y reglamentacin

Norma: Herramientavoluntariaque debefacilitar la comprensin y el intercambiotecnolgico de las partes involucradas.

CBC: no debe impedirse a ningn pasque adopte las medidas necesarias para laproteccin de sus intereses esenciales enmateria de seguridad: Reglamento (por

ejemplo RETIE, RETILAP)


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Categoras de Normas Tcnicas

Internacional(ISO, IEC, UIT)

Regional(COPANT, CENELEC)

Nacional(ICONTEC, ANSI, DIN)

Asociacin(IEEE, NFPA)

Empresa(CODENSA, ECOPETROL)


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Normas Tcnicas sobre CEL


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IEC 61000 Compatibilidad

Electromagntica :La serie ha sido adoptada en todos los pases de laComunidad, es exigencia legal el velar por la CEM.

El propsito general es hacer a los estados miembrosde la comunidad responsables por proveer adecuada

proteccin para que las radiocomunicaciones y losdispositivos, aparatos o sistemas cuyo desempeopueda ser degradado por perturbacioneselectromagnticas producidos por aparatos elctricos yelectrnicos cercanos que causen degradacin por

tales perturbaciones, no se vea afectado.


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IEEE

La primera versin de la recomendacin IEEE sobrePQ es anterior a cualquier otro documento sobre eltema, fue en 1974 cuando iniciaron a consolidar la guacomo producto de varios aos de trabajo en este

campo. La IEC inici sus discusiones en 1977 y publicla serie IEC 555 en 1982.

Las implicaciones sobre en que momento se iniciaronlos estudios, tiene que ver con la evolucin de la

tecnologa, debido a que en la actualidad existenmuchos elementos nuevos que hacen que elcomportamiento de los fenmenos se vea afectado.


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IEEE 1159-1995

Fue desarrollada para dar una gua general demediciones y definiciones para las diferentescategoras de calidad de la potencia.

IEEE ha organizado WG

s para instrumentacin(1159.1), caracterizacin de fenmenos (1159.2) y

formatos de intercambio (1159.3), este ltimo paraintercambio de monitoreos de CPE (PQDIF).

http://grouper.ieee.org/groups/1159/
http://grouper.ieee.org/groups/1159/http://grouper.ieee.org/groups/1159/http://grouper.ieee.org/groups/1159/http://grouper.ieee.org/groups/1159/http://grouper.ieee.org/groups/1159/http://grouper.ieee.org/groups/1159/http://grouper.ieee.org/groups/1159/http://grouper.ieee.org/groups/1159/http://grouper.ieee.org/groups/1159/http://grouper.ieee.org/groups/1159/


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IEEE 519-1992

Prctica recomendada y requerimientos para controlde armnicos en sistemas de potencia elctrica.

Estos valores se refieren a la recomendacin para eldiseo del sistema en el peor caso de operacin

normal (ltimas condiciones para mas de una hora).

Para periodos mas cortos los lmites pueden serexcedidos en un 50%. Se recomienda tambin que

la corriente de carga sea calculada como la corrientepromedio de la demanda mxima para los docemeses precedentes.


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Normas Tcnicas Colombianas sobre CEL

NTC-IEC 61000-1-1 - sobre CEMNTC 5000, 2008 Calidad de la Potencia ElctricaNTC 4552-1, -2, -3, 2008 Proteccin contra rayosNTC 1340 Tensiones y Frecuencia Nominales en

Sistemas de Energa Elctrica en Redes deServicio.NTC 152 Lmites y metodologa de evaluacin en

punto de conexin comn


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Regulacin

Regular, en el sentido econmico, es encauzar actividades quedesarrollan agentes por su propia iniciativa con propsitos de lucro.

CREG (ley 142 y 143 de 1994): Regular el ejercicio de las actividades de los sectores deenerga y gas combustible.Expedir regulaciones especficas para la autogeneracin y

cogeneracin de electricidad y el uso eficiente de energa y gascombustibleEstablecer el reglamento de operacin para realizar elplaneamiento y la coordinacin de la operacin del sistemainterconectado nacionalFijar las tarifas de venta de electricidad y gas combustible

Determinar las condiciones para la liberacin gradual delmercado hacia la libre competencia


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Resoluciones CREG sobre CEL

070/1998:Reglamento de Distribucin de Energa Elctrica096/2000: Normas relacionadas con el Perodo de Transicin

de que trata el Reglamento de Distribucin de EnergaElctrica. Estndares de calidad del servicio.

084/2002: Normas en materia de calidad del servicio deenerga elctrica prestado en el Sistema Interconectado

Nacional024/2005:se modifican las normas de calidad de la potenciaelctrica aplicables a los servicios de Distribucin de EnergaElctrica.

016/2007: Modificacin parcial de Res 024/2005097/2008:Establecimiento de los cargos por uso de los

Sistemas de Transmisin Regional y Distribucin Local.


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Reglamentacin Nacional RETIERETIE REGLAMENTO TCNICO DE INSTALACIONESELCTRICAS

OBJETIVOS:

Establecer medidas que garanticen laseguridadde las personas, dela vida animal y vegetal y de la preservacin del medio ambiente;previniendo, minimizando o eliminandolos riesgos de origenelctrico.

Fijar los parmetrosmnimos de seguridadpara las instalacioneselctricas.


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Resultados PQB

INDICADORES Industriales Comerciales Total

Sags [pu] 0.886 0.543 0.641Swells [pu] 1.075 1.057 1.064% de usuarios FUERA de NTC 1340

para niveles de tensin0% 0% 0%

Desbalance en tension 1.75% 0.74% 0.93%% de usuarios FUERA de EN 50160

para desbalance en tensin0.0% 0.0% 0.0%

Desbalance en corriente 13.4% 40.1% 39.2%Flicker - Pst 1.83 0.69 1.01Factores de Carga 0.793 0.27 0.318

Corrientes de Neutro 13.1% 5.7% 10.3%Factor de Potencia - Ind 0.89 0.94 0.92% de tiempo FP Ind 84.8% 88.6% 87.5%Factor de Potencia - Cap 0.84 0.98 0.92% de tiempo FP Cap 15.2% 11.4% 12.5%

THD [%] 4.2% 4.1% 4.1%% de usuarios FUERA de norma

IEEE 519 para THD15.0% 10.0% 12.0%

% de usuarios FUERA de normaIEC 61000-2-2 para THD

0.0% 0.0% 0.0%

TDD [%] 9.9% 7.7% 12.5%% de usuarios FUERA de norma

IEEE 519 para TDD26.3% 16% 18.84%

TABLA RESUMEN INDICADORES PROYECTO PQB


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4. ndicadores de CEL


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Indicadores de CPE IEEE 1159-1995


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Indicadores mas significativos:

Transitorios Electromagnticos InterrupcionesSags(cadas de tensin) Flickers (parpadeo)

Armnicos


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Nuevos ndices CREG 094/2008

Para los Niveles de Tensin 1, 2 y 3, la calidad del servicio de

distribucin prestado por un OR se evaluar trimestralmente entrminos de la calidad media brindada a los usuarios conectadosa estos Niveles de Tensin, comparndola con la calidad mediade referencia del OR.

En funcin de las mejoras o desmejoras en la calidad media del

servicio prestado, el OR podr obtener un aumento o disminucinde sus Cargos por Uso (CPU) con base en la metodologadescrita en el ANEXO 10.

Si ITAD > IRAD disminucin CPU

Si ITAD < IRAD aumento CPUCargos por uso (CPU):Representa los costos medios de inversin,

operacin y mantenimiento de una red de distribucin eficientementedimensionada y operada.


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Nuevos ndices CREG 094/2008

ndice de Referencia Agrupado de la Discontinuidad

(IRAD). ndice de Discontinuidad que relaciona lacantidad promedio de Energa No Suministrada (ENS)por cada unidad de Energa Suministrada (ES) por unOR durante el perodo usado como referencia.

ndice Trimestral Agrupado de la Discontinuidad (ITAD).ndice de Discontinuidad que relaciona la cantidadpromedio de Energa No Suministrada (ENS) por cadaunidad de Energa Suministrada (ES) por un ORdurante el trimestre de evaluacin.


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Sag de tensin

Es una disminucin momentnea (de 0.5 ciclos a 1minuto) de la magnitud de la tensin rms., causada

generalmente por una falla lejana en alguna partedel sistema de potencia. Tiene efectos, por ejemplo,en el encendido y apagado rpido de las luces dealumbrado

C ct i ci d l


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Caracterizacin de los sags

Duracin sag

0,9 pu

0,5 ciclos a 1 minuto

Tensin de operacin1,0 pu

Profundidaddel sag

0,0 pu

Magnituddel sag

[V]

[t]

Valor r.m.s


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Causas de los sags

Fallasen los sistemas elctricos depotencia (transmisin o distribucin)Funcionamiento decargas de gran

potencia: Hornos de arco, grandesmotores, equipos de soldadura, etc.Arranque de mquinas elctricas:motores

de induccin, aire acondicionado,ascensores, etc.


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Operacin de recierre por falla en un sistema de distribucin

En un sistema de distribucin puede presentarse, por ejemplo, una fallafase-tierra por impacto de un rayo en una de sus fases. Cuando se presentaesta condicin de falla, la cada de tensin (sag) se mantiene hasta que lafalla es despejada por un cortacircuito (fusible) en un circuito de distribucinareo o por un interruptor en una subestacin. Si se utiliza el recierre, lacada de tensin (sag) puede ocurrir varias veces, con variacin de laduracin:

Corriente de cargaCorriente de carga

Corriente de fallaCorriente de falla

Inicio de la fallaInicio de la falla

Contactos cerradosContactos cerrados

Intervalos de recierreIntervalos de recierre

(Contactos abiertos)(Contactos abiertos)

Paro delParo del

recierrerecierre

Corriente de cargaCorriente de carga

Corriente de fallaCorriente de falla

Inicio de la fallaInicio de la falla

Contactos cerradosContactos cerrados

Intervalos de recierreIntervalos de recierre

(Contactos abiertos)(Contactos abiertos)

Paro delParo del

recierrerecierre


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5. Innovacin tecnolgica en

prediccin de rayos y correlacin sagsvs. rayos


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Desarrollo de una metodologa para la

correlacin entre las descargaselctricas atmosfricas detectadas yregistradas en una zona (Bogot)y los sags registrados en el sistema

de distribucin asociado (Codensa).


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Ejemplo del impacto de un rayo y el sistema elctrico afectado


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Sags generados por rayos


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A pesar de las limitaciones en los sistemas usados, losresultados muestran que en los meses demarzo yoctubre la correlacin entre ambos fenmenos es

superior al 45%. Este trabajo contribuye a la

cuantificacin de la relacin entre rayos y la calidad dela potencia elctrica yayuda a entender no solo deuna manera cualitativa, sino sistemtica, la influencia

de los rayos sobre las condiciones de calidad deservicio y potencia de un sistema de distribucin.

En septiembre de 2011 entr en operacin la primera red LINET en


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En septiembre de 2011 entr en operacin la primera red LINET enColombia, con un rea de mxima eficiencia, mayor 95% (> 5 kA),ilustrada por el rea azul y un rea de eficiencia mayor a 85% (> 6,25kA), ilustrada por el rea naranja.

Conceptos sobre prediccin de tormentas


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Conceptos sobre prediccin de tormentas

Sistema de Alerta de Tormentas - SAT


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Sistema compuesto pordetectoresde tormentasyalgoritmos, capaz de seguir la actividad de

tormentas en un rea de monitoreo y procesaralertas vlidas relacionadas con eventos de rayospara un objetivo a proteger especfico

Sistema de Alerta de Tormentas - SAT


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Sistemas de prediccin de rayos

Ejemplos de aplicacin Petroleras


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Ejemplos de aplicacin - Petroleras


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Los sistemas deprediccinde rayos pueden integrarse alsistema de informacin de una empresa de energa,

dentro del concepto deredes inteligentes, con elpropsito de generar algoritmos que permitan, por

ejemplo, tomar decisiones respecto al flujo de carga antesde presentarse una descarga sobre una lnea de

transmisin o distribucin, lo cual permitira aumentar laconfiabilidad del sistema ymejorar los ndices de calidad

de energa.


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Muchas gracias por su atencin

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