SOLUCIONES DE CALIDAD ENERGIA .

  18:02      IA
DEFINICIONES.
Tensión Nominal: Es el valor Eficaz de la tensión eléctrica, en sus diferentes niveles de tensión establecidos por la norma ANSI C84.1, que sirve como base para calcular las desviaciones de los parámetros eléctricos que se controlarán para medir la calidad de servicio eléctrico de distribución, que prestan los distribuidores.
Carga Instalada: Expresada en KW. Representa todos los elementos eléctricos que en un momento determinado pueden ser conectados en los ramales de distribución de energía tanto en la planta de producción como en oficinas.
Potencia Aparente: Se expresa en (KVA), está formada por la suma vectorial de la potencia activa (KW) y por la potencia reactiva (KVAR).
Potencia Activa: Se expresa en KW y representa la energía eléctrica que es transformada por un equipo en otra forma de energía, tal como mecánica, lumínica,térmica, etc.
Potencia Reactiva: Expresada en KVAR, representa la energía eléctrica utilizada por la mayoría de dispositivos para formar campos electromagnéticos, esta energía no se transforma en trabajo útil.
Factor de Potencia: Numero adimensional que expresa la razón entre la potencia activa y la aparente ó el coseno del ángulo entre la potencia activa y la potencia aparente; su valor ideal es 1.0.
Demanda Máxima: Expresada en KW, representa el mayor valor promedio alcanzado por la potencia real (en toma de datos cada 15 minutos) registrado en todo el periodo de medición.
Distorsión Armónica: Es una deformación en la onda senoidal de corriente o de voltaje de frecuencia nominal, ocasionada por la presencia de señales eléctricas senoidales de frecuencias diferentes y múltiples de dicha frecuencia nominal (60Hz).
Fliker: Es una variación rápida y cíclica de la tensión, que causa una fluctuación correspondiente en la luminosidad de las lámparas a una frecuencia detectable por el ojo humano.
Frecuencia Nominal: Es la frecuencia nominal del Sistema Eléctrico Nacional con un valor de sesenta hertzios (60Hz).
Periodo de medición: cumpliendo con la normativa de la SIGET que estipula que el periodo de control, el lapso mínimo para la medición de los parámetros de la calidad del producto será de siete días calendario (7),denominado periodo de medición.
Intervalo de medición: Dentro del periodo de medición de los parámetros de regulación de tensión y desbalance de tensión se realizó en intervalos de medición de cinco minutos .
Realizado por:
Ing. Ricardo Vaquero.
Depto. Mediciones
Medición y diagnóstico de la
calidad de energía eléctrica de
la subestación de 1000
(FINOTEX S.A. de C.V.)
San Salvador, 06 de Mayo
KVA.
2014.
INDICE.
1. Glosario técnico.
2. Introducción
3. Punto de medición
4. Periodo de medición
5. Intervalo de medición
6. Voltaje
7. Corriente
8. Potencia activa (kw)
9. Potencia aparente (KVA)
10. Potencia reactiva (KVAR)
11. Factor de potencia
12. Armónicos de voltaje y corriente
13. Parpadeo o Flicker
14. Conclusiones
15. Recomendaciones
Anexos
medición
kw)
KVA)
KVAR)
potencia
corriente
Flicker
Recomendaciones
Anexos
GLOSARIO TECNICO.
A continuación se detallamos definiciones de los parámetros técnicos más usados en
el estudio de calidad de energía:
 Tensión Nominal: Es el valor Eficaz de la tensión eléctrica, en sus diferentes
niveles de tensión establecidos por la norma ANSI C84.1, que sirve como base para
calcular las desviaciones de los parámetros eléctricos que se controlarán para medir
la calidad de servicio eléctrico de distribución, que prestan los distribuidores.
 Carga Instalada o activa
eléctricos que en un momento determinado pueden ser conectados en los ramales de
distribución de energía tanto en la planta
Potencia activa P=V S^2 –
Potencia activa P=VI COS O (KW)
 Potencia Aparente: Se expresa en
la potencia activa (KW) y por la potencia reactiva (KVAR).
Potencia aparente S=VI (KVA)
 Potencia Reactiva: Expresada en
por la mayoría de dispositivos para formar campos electromagnéticos, esta energía no
se transforma en trabajo útil.
Potencia Reactiva Q=V S^2
 Factor de Potencia:
potencia activa y la aparente ó el coseno del ángulo entre la potencia activa y la
potencia aparente; su valor ideal es 1.0.
trico activa: Expresada en KW. Representa todos los elementos
de producción como en oficinas.
Q^2 o
KW=KVA COS O KW=1000 (0.9)=
(KVA), está formada por la suma vectorial de
S=1000 KVA
KVAR, representa la energía eléctrica utilizada
vos – P^2 = V (1000)^2 – (900)^2 = 1345.36 KVAR.
Numero adimensional que expresa la razón entre la
900 KW
, ,
 Demanda Máxima: Expresada en KW, representa el mayor valor promedi
alcanzado por la potencia real (en toma de datos cada 15 minutos) registrado en todo
el periodo de medición.
 Distorsión Armónica: Es una defo
voltaje de frecuencia nominal, ocasionada por la presencia de
senoidales de frecuencias diferentes y múltiples de dicha frecuencia nominal
 THD(%THD, Distorsión Armónica Total)
tensiones armónicas a la tensión o corriente fundamental, expresada como
porcentaje de las mismas.
 Fliker: Es una variación rápida y cíclica de la tensión, que causa una fluctuación
correspondiente en la luminosidad de las lámparas a una frecuenc
el ojo humano.
 Frecuencia Nominal: Es la frecuencia nominal
un valor de sesenta hertzios (60Hz).
 Período de Medición.
que.Queel Período de Contr
parámetros de la Calidad del
Período de Medición.
 Intervalo de Medición.
queDentro del Período de Medición, la medición de los parámetros de Regulación
de Tensión y Desbalance de Tensión será en intervalos de quince minutos. Para el
caso de Distorsión Armónica y Flicker será de diez (10) minutos. A estos lapsos de
tiempo se les denomina intervalos de medición (k).
 Calidad de la energía eléctrica.
deformaciones producidas por armónicos en la red y variaciones de voltaje en la
señal eléctrica.
 Armónico
 Componente sinusoidal de la tensión (o de la corriente) cuya frecuencia es múltiplo
de la frecuencia de la onda
resultado de los equipos electrónicos actuales. La electrónica de hoy en día se ha
diseñado para absorber corriente en forma de "pulsos" en vez de hacerlo
suavemente en forma sinusoidal, como lo hacían los an
electrónicos. Estos pulsos producen formas de onda de corriente distorsionada, lo
cual a su vez produce una distorsión de la tensión. Los armónicos de la tensión y
de la corriente pueden provocar problemas como el calentamiento e
cableado, las conexiones, los motores y los transformadores y pueden producir un
disparo aleatorio de los interruptores automáticos.
: deformación en la onda senoidal de corriente o de
señales eléctricas
(%— contribución de todas las corrientes o
frecuencia detectable por
del Sistema Eléctrico Nacional con
En el Art.18. del acuerdo 192-E-2004 de la SIGET, establece
el Control o el lapso mínimo para la medición de los
Producto será de siete días calendario, denominado
En el Art.19. del acuerdo 192-E-2004 de la SIGET, establece
Dentro nce Es la ausencia de interrupciones, sobretensiones,
fundamental. Los armónicos son esencialmente el
antiguos equipos que no eran
promedio
rmación (60Hz).
un
ia ones, tiguos excesivo en el
 Configuración de la conexión estrella
INTRODUCCION.
L presente estudio se ha realizado con el propósito de evaluar el porcentaje de
carga y máximas demandas registradas en subestación
FINOTEX S.A. de C.V
principal del tablero de distribución de potencia de la
formada por una unidad trifásica
120/208 VAC.
La corriente máxima de la subestación es de hasta
Amp
El periodo de medición fueron
comportamiento de las variables eléctricas más importantes.
En cuanto a calidad se conocerá la presencia (en porcentaje y magnitud) de distorsión
armónica total de corriente y voltaje (%THDi, %THDv)
En cuanto al sistema de potencia eléctrica se conocerá las máximas demandas, las
horas del día en las que se presentan. Así como también el costeo de energía entre
otros.
Las mediciones de este parámetro eléctrico han sido
AEMC 1250 y transformadores de corriente con relación de 1000:5. El aparato tiene
la capacidad para medir y grabar los siguientes parámetros en baja tensión (V<
 Voltajes ac.
 Amperajes ac.
 Armónicos.
 Otros.
Las mediciones de distorsión armónica (tensión y corriente) individual y la distorsión
armónica en porcentaje total %THD (tensión y corriente) han sido realizadas en
intervalos de diez (10) minutos de acuerdo a la normas IEC 1000
armónico tanto individuales como porcentajes totales (tensión y corrientes) se
comparara con los límites de distorsión armónica permisibles por la Superintendencia
E
de 1000
V. El punto de medición fue en la entrada del interruptor
subestación, la
da estrella aterrizada (secundario) voltaje
Amp [1000 K / (208 x 1.73)]
3 días calendario, periodo en el que se registró todo el
THDv).
tomadas mediante un equipo
) 1000-4-7. Los niveles de
Parámetros de lecturas instantáneas
medidor electrónico existente.
ELSTER
N° Descripción
1 FECHA
2 HORA
4 KWH A PUNTA
5 KWH B VALLE
6 KWH C RESTO
7 KW Max
7 FP INSTANTANEO
000 KVA, de
a cual está
nominal
1.73)].=2779
600):
del
lectura med
General de Electricidad y Telecomunicaciones (SIGET), específicamente en el
acuerdo 20-E-2002.
Además se ha considerado tomar en cuenta las variaciones existentes en el voltaje de
suministro para determinar si se encuentran dentro de valores permisibles
establecidas para este nivel de tensión según tabla ANSI C84
1. Punto de Medición
estrella aterrizada.
2. Periodo de medición:
parámetros de la calidad de la energía fue de cuatro días calendario (4
3. Intervalo de medición:
regulación de tensión y desbalance de tensión se realizó en intervalos de medición de
minutos
ás C84-1-1995.
Medición: Interruptor principal de baja tensión
el periodo de medición, para la medición de los
alidad Del 29 de Abril al 02 de Mayo
dentro del periodo de medición de los parámetros de
120/208 VAC
4).
del 2014.
10
PRESENTACION DE LOS DATOS DE MEDICION.
(Voltaje, corriente, potencias, factor
4. Voltajes.
Los niveles de voltaje nominal de
A continuación se presentan las variaciones (máximas y mínimas) alcanzados por
este parámetro.
El perfil de voltaje registrado se p
fase
Va
Vb
Vc
de potencia, armónicos de V y I, Flicker
del sistema eléctrico son 120/208VAC Estrella.
presenta en la siguiente gráfica
Volt
fase-neutro Min Max
124.1 129.0
124.3 128.8
123.4 128.4
Flicker).
VAC resenta
A continuación se muestran los límites permisibles de tensión establecidos por SIGET
Se observa que hay incumplimiento en los niveles de voltaje cuando se transgreden
los límites especificados en la tabla 1
minimo y máximo debe de andar entre lo limites de 128.4 Volt y 113.0 Volt
Se observa una elevación
máxima de 222 voltios comparando a un sistema 208 estrella neutro aterrizado.
que deben de ser del 7% ósea que los niveles
de voltaje en voltaje de línea promedio 214.1 voltios
Corriente El perfil de corrientes
gráfica
Se observa un desbalance de corriente entre las
reflejado en la corriente neutro
Cooriente en el neuto de 47.17 amperios rms.
El efecto de la tensión neutro
recomienda 3 Vrms para equipamiento normal y 0.3 Vrms para equipos electrónico
sensibles.
I fase
Iarms
Ibrms
Icrms
In rms
registrado se presenta en la siguiente
balance fases. Por lo que se puede ver
neutro-tierra
neutro-tierra es aún debatible, sin embargo, la IEEE Std. 1100
fase-fase Max Prom
1374.0 729.1
1286.0 670.1
1274.0 662.2
256.0 47.17
En la grafica se observa una
corresponde al dia 1 de Mayo de 2014 , que fue un dia de asueto.
5. Potencia Activa (Kw)
El perfil de Potencia Activa (kW)
Pot. Real (kw)
Pa
Pb
Pc
Ptotal
Se registró una demanda activa máxima de
disminución considerable de consumo de energía
se presenta en la siguiente gráfica
Max Prom
158.4 84.91
150.4 79.32
142.2 75.79
450.9 240.0
a 450.9 kW.
,lo que
6. Potencia Aparente (KVA).
El perfil de Potencia Aparente
Pot. Aparente(KVA)
Pa
Pb
Pc
Ptotal
El valor máximo de demanda fue de
(KVA).se presenta en la siguiente gráfica
Max Prom
165.8 90.37
154.8 83.26
157.5 81.67
468.0 255.3
r 468.0 kVA.
gráfica.
Grado de carga.
Se puede observar según la demanda en los puntos
de 468.0 KVA instalados equivalente al 46 % de la capacidad del transformador .
7. Potencia reactiva (KVAR).
El perfil de Potencia Reactiva(KVAR).
Pot. Reactiva(KVAR)
Pa
Pb
Pc
Ptotal
máximos ,el grado de carga
quivalente Se presenta en la siguiente gráfica.
Max Prom
53.54 28.26
47.23 23.88
55.92 26.69
156.7 78.83
es
Se observó que en instantes de mínima demanda se registraron valores negativos de
potencia reactiva, lo que implica que esta fluye hacia la red, sin
cantidad de reactivos inyectados en este punto fue de
no representa ningún inconveniente para la instalación
8. Factor de Potencia
embargo la mayor
tados -1040VAR lo cual técnicamente
instalación.
VAR
El perfil del factor de potencia
Valor Mínimo para el Factor de Potencia según la SIGET. El valor mínimo admitido
para el factor de potencia se discrimina de acuerdo a la potencia que demanda el
usuario final, de la siguiente forma:
Se observó una compensación de
0.93 los días que la planta estuvo trabajando
En el arrastre de mediciones promedio se tomo en
de en el factor de potencia ,
del banco de capacitores el dia 1 de Mayo.
Por lo que la medición total no refleja el verdader
de la grafica.
9. Armónicos.
El nivel de armónicas presentes en una instalación depende principalmente de dos
factores:
1. El tipo de carga del cliente.
Actualmente han aumentado en la industria y en los hogares las cargas conocidas
como no lineales, es decir, que demandan corrientes no senosoidales aun cuando las
mismas son alimentadas con una fuente de voltaje senosoidal, entre más equipos no
lineales posea un usuario, mayor será la cantidad de armónicos inyectados.
Factor de Potencia Pf
Pfa
Pfb
Pfc
Pf total
potencia. Se presenta en la siguiente gráfica
energía reactiva entre las tres fases
.
cuenta valores bajos de
tomando en cuenta en la medición total, la
verdadero factor de potencia en los promedios
sea Max Prom
0.99 0.78
0.99 0.84
0.98 0.65
0.98 0.75
A, B y C con
medición
desconexión
Las cargas que inyectan gran cantidad de armónicos son variadores de frecuencia,
arrancadores electrónicos, fuentes conmutadas y equipo de cómputo.
2. La robustez del sistema de alimentación en
La robustez del sistema se define generalmente con su potencia de cortocircuito, a
mayor capacidad de cortocircuito el sistema es más robusto y cargas con corrientes
no lineales generaran menor distorsión en la forma de onda de voltaj
En el aspecto normativo, SIGET establece que el nivel de armónicas de voltaje es
responsabilidad de la distribuidora (Robustez del sistema) y los armónicos de
corriente son responsabilidad del cliente (Tipo de carga).
Para el nivel de distorsión armón
nivel de distorsión armónica total de voltaje se presenta a continuación:
El perfil del porcentaje de la distorsión armónica de voltaje (%VTHD)
presenta en la siguiente gráfica
el punto de entrega
voltaje.
armónica total SIGET establece un límite máximo del 5
gráfica:
5%, el
VTHD). Se
la normativa de la SIGET establece
tensión en baja tensión ,no deben de ser superadas durante
(5%) del periodo de medición
Se observó que el límite establecido por SIGET
armónicas de tensión se cumple en las fases A
El perfil del porcentaje de la distorsión armónica de corriente (%I
presenta en la siguiente gráfica
VTHD por fase
Va THD
Vb THD
Vc THD
los niveles de referencia para las armónicas de
más del cinco por ciento
en los niveles de referencia para las
B y C.
gráfica:
% Max % Prom
2.1% 1.42%
2.1% 1.39%
2.0% 1.49%
ITHD). Se
Para este parámetro SIGET establece un límite del 20%, el cual es incumplido por
parte del cliente, sin embargo esto se da en periodo
La grafica denota una elevación
Alcanzando valores máximos
Tomar en cuenta el procedimiento de
3. Perturbaciones o p
ITHD por fase
Ia THD
Ib THD
Ic THD
periodos de tiempo en reposo(descanso).
de armonicos en el dia 1 de Mayo de 2014 ,
de hasta el 58.40 % de armonicos .
desconexión para establecer este fenómeno
rturbaciones parpadeo (Flicker) de corta duración.
% Min % Max % Prom
0% 29.70% 9.31%
0% 40.50% 13.01%
0% 58.40% 12.73%
fenómeno.
ker)
El perfil deParpadeo o (Fli
gráfica:
Índice de flicker generado por el usuario se determina por el índice de severidad de
Flicker de corto plazo (Pst) medido sobre la impedancia de referencia fijada por la
norma IEC 1000-3-3 o la que la s
La tolerancia para el flicker generado
de 168.4 KW según la SIGET es de (1
Se observó que el límite establecido por SIGET se cumplió durante todo el período de
medición pero con muchas perturbaciones.
LA MEDICION DE TIERRA
0.44 Ohmios
Valor establecido por SIGET
Tierra no debe estar a mas de 5 ohmios limite , el valor lee correcto pero hay una
anormalidad observando que alcanza hasta 15 amperios a tierra , lo c
Parpadeo Flicker) de corta duración. Se presenta en la siguiente
sustituya
por el usuario con una carga máxima promedio
1.86 Pst)
cual no es normal
a al
4. Conclusiones
1. En la observación de las graficas se puede ver el
establecidos por el ente regulador nacional SIGET.
2. Se observa intensidades de corriente elevadas sobre los conductores de
neutro. La IEEE en su std 1100
0.3 rms para equipos electrónico.
3.
Las corrientes armónicas en el neutro generan incremento de la temperatura
en el conductor, aumentando las pérdidas óhmicas; disminución de la
capacidad amperométrica del conductor; incremento de la tensión neutro
tierra y distorsión armónica
El efecto más notable de la corriente en el neutro es la generación de la
tensión neutro-tierra, la cual es una forma de ruido
depende de la corriente que circula por el conductor de neutro y de la
impedancia de dicho
electrónico sensible
4. Se observó una correcta compensación de energía reactiva entre las fase
A,B y C con 0.9 3 pero muy cerca del limite establecido
5. Se observó que el límite establecido por SIGET en los niveles de referencia
para las armónicas de tensión
6. El nivel de distorsión armónica total de
establecido por SIGET
cliente el cliente si es sujeto de penalización
7. Se registró en el punto monitoreado
cuales causan efectos adversos en los equipos y paulatinamente pueden darse
daños irreparables. Estos eventos en su mayoría se generan internamente por
lo que el cliente deberá realizar la instalación de equipo de pro
evitar problemas a futuro.
ente regulador nacional SIGET
8.
incumplimiento de los límites
recomienda 3 rms para equipamiento normal y
de tensión de las fases, entre otros.
en modo común, que
conductor. Pudiendo estas corrientes dañar equipo
establecido.
tensión(%VTHD) cumple en las tres fases.
corriente sobrepaso el límite
SIGETun límite del 20%, el cual es incumplido por parte del
una gran cantidad de transientes, los
Aunque cumplen con los límites establecidos por el
SIGET.
cumplimiento -
sión fases
s.
un protección para
9. Recomendaciones
1. Se recomienda en las redes
armónicas la instalación de
2. Realizar una vez al año
y mantenimiento preventivo en el transformador:
 prueba de resistencia de aislamiento en
 análisis del aceite dieléctrico (rigidez, acidez y examen visual).
 prueba de resistencia de aislamiento en pararrayos.
 medición de resistencia de puesta a tierra.
 limpieza y reapreté de conexiones.
3. Se recomienda al cliente
de la subestación bajarle un tap al transformador y medir el nivel de
que se observa que
Pudiendo
4. Realizar una vez al año el servicios especiali
generales monofásicos ,
energía:
 corriente y voltaje.
 Potencia real, aparente, reactiva.
 Distorsión armónica de corriente y voltaje
 factor de potencia
 visualización de Fliker.
 soluciones a problemas registrados en las mediciones de la red
eléctrica.
5. Es necesario actualizar cada año el diagrama unifilar eléctrico de toda la
fábrica. Para conocer la carga instalada
tablero(que controla)
conductor y llevar un control fiel de las instalaciones.
8 El factor de potencia 0.93
establecido por SiGET que es de 0.9
9 Se deberá de realizar una
el tierra del sistema , pues el valor es de 0.44 ohmios en tenaza , pero circula
corriente muy alta .
eléctricas afectadas por la presencia de
equipo condensadores y filtros armónicos
el servicios especializados de pruebas de diagnóstico
devanados.
que cuando realice en el mantenimiento preventivo
está trabajando con valores muy elevado
especializados de mediciones en tableros
difásicos y trifásicos para el diagnostico de calidad de
voltaje.
potencia.
desde la subestación hasta en cada
con sus capacidades de protecciones y
refleja un buen nivel , pero esta muy cerca del limite
0.90.
medición de tierra con el método de electrodos para medir
as corrientes
armónicos.
voltaje, ya
de voltaje.
zados ifásicos calibres de
una
ANEXOS
¿ Qué son los
armónicos ?
Las cargas no lineales tales como: recti
hornos, etc; absorben de la red corrientes periódicas no
Estas corrientes están formadas por un componente fundamental
Hz, más una serie de corrientes superpuestas
fundamental, que denominamos
El resultado es una deformación de la co
conlleva una serie de efectos secundarios asociados.
Efectos de los armónicos
Los principales efectos de los armónicos de
se pueden citar:` La posibilidad de ampli
sistemas de generación, transporte y
El envejecimiento del aislamiento de
rectificadores, inversores, variadores
senoidales.
de frecuencia 50 ó 60
de frecuencias, múltiplos de la
ARMÓNICOS.
corriente, y como consecuencia de la tensión,
tensión y corriente en un sistema de potencia
` amplificación de algunos armónicos como
utilización de la energía.`
los componentes de la red y, como consecuencia, la
ficadores, de velocidad,