curso calidad de energía

CALIDAD DEL SUMINISTRO ELÉCTRICO

Dr. Ing. Gabriel Salazar

1.- INTRODUCCIÓN

Importancia del estudio de calidad de energía: analogía sistemas cardiovascular y eléctrico

Importancia de Análisis de Calidad de Energía:

Principales razones para que el término “Calidad de Energía” haya tomado fuerza

1.- NUEVO EQUIPAMIENTO ELÉCTRICO

2.- MAYOR EFICIENCIA EN LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS 3.- MEJOR INFORMACIÓN DE LOS USUARIOS

4.- MAYOR INTERCONEXIÓN ENTRE SISTEMAS ELÉCTRICOS

En la actualidad, los equipos son más sensibles a las variaciones de las ondas de voltaje:

Algunos hitos importantes que influyen en la CALIDAD DE ENERGÍA

1.- CAMBIOS REGULATORIOS

2.- CRECIMIENTO DE LA GENERACIÓN DISTRIBUIDA 3.- GLOBALIZACIÓN DE LA INDUSTRIA

4.- CUANTIFICACIÓN DE ÍNDICES DE CALIDAD DE ENERGÍA

Qué es CALIDAD DE ENERGÍA; “POWER QUALITY”?

GENERADOR

TRANSMISOR

DISTRIBUIDOR

CONSUMIDOR

DEFINICIÓN DE “CALIDAD DE ENERGÍA”:

Medidas, Análisis y Condiciones del Voltaje en una barra para mantenerse de forma sinusoidal pura y dentro de un rango de módulo y frecuencia aceptables.

Problema de calidad de energía es cualquier problema manifestado en desviaciones de voltaje, corriente o frecuencia, que resulta en la falla, salida de operación o disminución de la vida útil de un equipamiento eléctrico.

Puntos de vista sobre las causas para problemas de calidad de energía

Aunque la forma de onda de voltaje entregada por los generadores sea considerara “sinusoide pura”, la corriente que pasa por ciertas cargas puede causar perturbaciones; por ejemplo

1.- Corriente causada por un cortocircuito → Sag de Voltaje o Interrupción Breve

2.- Corriente debido a descargas atmosféricas → transitorios de voltaje y daño a los aislamientos 3.- Corrientes distorsionadas por cargas que producen armónicos → distorsión de voltaje en el punto de conexión de la carga

Cargas sensibles:

Circuitos Integrados:

Densidad de componentes en un circuito integrado:

Capacidad de la carga para tolerar variaciones de voltaje:

NEC: protege al personal y evita creación de fuego.

CBEMA, ITIC: protegen al equipo sensible

CARGAS NO LINEALES:Necesidad de Operación Óptima

Variadores de velocidad Control de velocidad del motor

Cargas No Lineales

Consumo variable con el tiempo

Armónicos

Calentamiento

Armónicos:

Aspectos relacionados con la calidad de energía: Armónicos, Flicker se transmiten por la red

Aspectos relacionados con la calidad de energía: Cambio de Paradigma en el Mercado

Mercados Totalmente Disputables:FuelCo FuelCoFuelCo

SellCoSellCo

GenCoGenCo

SellCo

GenCo

BrokeCo BrokeCoBrokeCo

LineCoLineCo

BuyCoBuyCo

LineCo

BuyCo

BrokeCo BrokeCoBrokeCo

LineCoLineCo

BuyCoBuyCo

LineCo

BuyCo

FuelCo FuelCoFuelCo

SellCoSellCo

GenCoGenCo

SellCo

GenCo

GridCo GridCo

DisCoDisCoDisCoDisCo

Cust. Cust.Cust.Cust.

DisCoDisCoDisCo DisCo

Cust.Cust.Cust.Cust.

PoolCo

Dis

tribu

ción

Tran

smis

ión

Gen

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ión

Quiénes están involucrados en la Calidad de Energía?:

Evaluación de la Calidad de Energía:

ORGANIZACIONES DE I&D EN CALIDAD DE ENERGÍA

EPRI: Electric Power Research Institute

PEAC: Power Electric Application Center

IEEE: Institute of Electrical and Electronic Engineers

IEC: International Electrotechnical Commission

ORGANIZACIONES DE NORMAS EN CALIDAD DE ENERGÍA

IEEE, IEC, ANSI, NEC

NEMA: National Electrical Manufacturers Association

NFPA: National Fire Protection Association

NIST: National Institute for Standards and Technology

UL: Underwriters Laboratories

NORMAS:

Evaluación de la Calidad de Energía:

Diagrama de flujo para solución de problemas de calidad de energía:

Fenómenos Controlables y No Controlables:Fenómeno calificador de la CPE.

Causas: Fuerzas exógenas y endógenas que afectan el régimen senoidal de 60 Hz del S.P.

Controlables. No controlables

Tratamiento predominante determinista. Tratamiento predominante estadístico.

Medición Métodos analíticos y

predictivos.Monitoreo Métodos analíticos

predictivos.

Fácil evaluación mediante

indicadores e índices ya existentes:

Ejemplo: Conexión y maniobra de cargas, respuesta de cargas.

Difícil evaluación mediante

indicadores e índices no totalmente establecidos:

Ejemplos: Descargas atmosféricas, cortocircuitos, fallas de equipos.

TIPOS DE CARGA:

2.- PERTURBACIONES EN SISTEMAS ELÉCTRICOS

Clasificación de las PERTURBACIONES

1.- TRANSITORIOS

2.- VARIACIONES DE LARGA DURACIÓN 4.- DESBALANCE DE VOLTAJE

5.- DISTORSIÓN DE LA FORMA DE ONDA

6.- FLUCTUACIONES DE VOLTAJE

7.- VARIACIONES DE FRECUENCIA

IMPULSIVOS

OSCILATORIOS

Sobrevoltaje

Bajovoltaje

Interrupciones

3.- VARIACIONES DE CORTA DURACIÓN Sags

Swells

Interrupciones Breves

Componente DC

Armónicos

Interarmónicos

Huecos

Ruido

TIPOS DE PERTURACIONES EN REDES

RESUMEN DE PROBLEMAS DE CALIDAD DE ENERGÍA

CLASIFICACIÓN DE FENÓMENOS ELECTROMAGNÉTICOS

CARACTERIZACIÓN DE FENÓMENOS ELECTROMAGNÉTICOS

ORIGEN DE PERTURACIONES EN REDES

ALGUNAS PUNTUALIZACIONES IMPORTANTES

ALGUNAS PUNTUALIZACIONES IMPORTANTES

ALGUNAS PUNTUALIZACIONES IMPORTANTES

ALGUNAS PUNTUALIZACIONES IMPORTANTES

Clasificación de las PERTURBACIONES

1.- TRANSITORIOS

2.- VARIACIONES DE LARGA DURACIÓN 4.- DESBALANCE DE VOLTAJE

5.- DISTORSIÓN DE LA FORMA DE ONDA

6.- FLUCTUACIONES DE VOLTAJE

7.- VARIACIONES DE FRECUENCIA

IMPULSIVOS

OSCILATORIOS

Sobrevoltaje

Bajovoltaje

Interrupciones

3.- VARIACIONES DE CORTA DURACIÓN Sags

Swells

Interrupciones Breves

Componente DC

Armónicos

Interarmónicos

Huecos

Ruido

2.1.- TRANSITORIOS

TRANSITORIOS IMPULSIVOS

TRANSITORIOS OSCILATORIOS

TRANSITORIOS OSCILATORIOS

•Componente primaria de frecuencia > 500 kHz: TRANSITORIO DE ALTA FRECUENCIA, duración: pocos ms.

•Componente primaria de frecuencia entre 5 y 500 kHz: TRANSITORIO DE MEDIA FRECUENCIA, duración: pocos ms.

TRANSITORIOS OSCILATORIOS

•Componente primaria de frecuencia > 500 kHz: TRANSITORIO DE ALTA FRECUENCIA, duración: pocos ms.•Componente primaria de frecuencia entre 5 y 500 kHz: TRANSITORIO DE MEDIA FRECUENCIA, duración: pocos ms.

•Componente primaria de frecuencia < 5 kHz: TRANSITORIO DE BAJA FRECUENCIA, duración: 0,3 a 50 ms.

TRANSITORIOS OSCILATORIOS

•Componente primaria de frecuencia > 500 kHz: TRANSITORIO DE ALTA FRECUENCIA, duración: pocos ms.•Componente primaria de frecuencia entre 5 y 500 kHz: TRANSITORIO DE MEDIA FRECUENCIA, duración: pocos ms.•Componente primaria de frecuencia < 5 kHz: TRANSITORIO DE BAJA FRECUENCIA, duración: 0,3 a 50 ms.•Componente primaria de frecuencia < 300 Hz: TRANSITORIO DE MUY BAJA FRECUENCIA, ferroresonancia y energización de transformadores

Clasificación de las PERTURBACIONES

1.- TRANSITORIOS

2.- VARIACIONES DE LARGA DURACIÓN 4.- DESBALANCE DE VOLTAJE

5.- DISTORSIÓN DE LA FORMA DE ONDA

6.- FLUCTUACIONES DE VOLTAJE

7.- VARIACIONES DE FRECUENCIA

IMPULSIVOS

OSCILATORIOS

Sobrevoltaje

Bajovoltaje

Interrupciones

3.- VARIACIONES DE CORTA DURACIÓN Sags

Swells

Interrupciones Breves

Componente DC

Armónicos

Interarmónicos

Huecos

Ruido

2.2.- VARIACIONES DE LARGA DURACIÓN

Clasificación de las PERTURBACIONES

1.- TRANSITORIOS

2.- VARIACIONES DE LARGA DURACIÓN 4.- DESBALANCE DE VOLTAJE

5.- DISTORSIÓN DE LA FORMA DE ONDA

6.- FLUCTUACIONES DE VOLTAJE

7.- VARIACIONES DE FRECUENCIA

IMPULSIVOS

OSCILATORIOS

Sobrevoltaje

Bajovoltaje

Interrupciones

3.- VARIACIONES DE CORTA DURACIÓN Sags

Swells

Interrupciones Breves

Componente DC

Armónicos

Interarmónicos

Huecos

Ruido

2.3.- VARIACIONES DE CORTA DURACIÓN

Clasificación de las PERTURBACIONES

1.- TRANSITORIOS

2.- VARIACIONES DE LARGA DURACIÓN 4.- DESBALANCE DE VOLTAJE

5.- DISTORSIÓN DE LA FORMA DE ONDA

6.- FLUCTUACIONES DE VOLTAJE

7.- VARIACIONES DE FRECUENCIA

IMPULSIVOS

OSCILATORIOS

Sobrevoltaje

Bajovoltaje

Interrupciones

3.- VARIACIONES DE CORTA DURACIÓN Sags

Swells

Interrupciones Breves

Componente DC

Armónicos

Interarmónicos

Huecos

Ruido

2.4.- DESBALANCE DE VOLTAJE

Clasificación de las PERTURBACIONES

1.- TRANSITORIOS

2.- VARIACIONES DE LARGA DURACIÓN 4.- DESBALANCE DE VOLTAJE

5.- DISTORSIÓN DE LA FORMA DE ONDA

6.- FLUCTUACIONES DE VOLTAJE

7.- VARIACIONES DE FRECUENCIA

IMPULSIVOS

OSCILATORIOS

Sobrevoltaje

Bajovoltaje

Interrupciones

3.- VARIACIONES DE CORTA DURACIÓN Sags

Swells

Interrupciones Breves

Componente DC

Armónicos

Interarmónicos

Huecos

Ruido

2.5.- DISTORSIÓN DE LA FORMA DE ONDA

Clasificación de las PERTURBACIONES

1.- TRANSITORIOS

2.- VARIACIONES DE LARGA DURACIÓN 4.- DESBALANCE DE VOLTAJE

5.- DISTORSIÓN DE LA FORMA DE ONDA

6.- FLUCTUACIONES DE VOLTAJE

7.- VARIACIONES DE FRECUENCIA

IMPULSIVOS

OSCILATORIOS

Sobrevoltaje

Bajovoltaje

Interrupciones

3.- VARIACIONES DE CORTA DURACIÓN Sags

Swells

Interrupciones Breves

Componente DC

Armónicos

Interarmónicos

Huecos

Ruido

2.6.- FLUCTUACIONES DE VOLTAJE

Clasificación de las PERTURBACIONES

1.- TRANSITORIOS

2.- VARIACIONES DE LARGA DURACIÓN 4.- DESBALANCE DE VOLTAJE

5.- DISTORSIÓN DE LA FORMA DE ONDA

6.- FLUCTUACIONES DE VOLTAJE

7.- VARIACIONES DE FRECUENCIA

IMPULSIVOS

OSCILATORIOS

Sobrevoltaje

Bajovoltaje

Interrupciones

3.- VARIACIONES DE CORTA DURACIÓN Sags

Swells

Interrupciones Breves

Componente DC

Armónicos

Interarmónicos

Huecos

Ruido

2.7.- VARIACIONES DE FRECUENCIA

2.8.- CURBA CBEMA