armonicas y calidad del servicio

Armnicos y Calidad de Servicio Elctrico

UNIVERSIDAD TCNICA FEDERICO SANTA MARA SEDE VIA DEL MAR

ARMNICAS Y CALIDAD DE SERVICIO ELCTRICO

Trabajo de Titulacin para optar al Ttulo de TCNICO UNIVERSITARIO en ELECTRICIDAD Alumno: Claudio Alfonso Salinas Cceres Profesor Gua: Fernando Young Fernndez Profesional Correferente: Claudio Ramos Gonzlez

2001

Claudio Salinas Cceres-Tcnico Univ. En Electricidad.


INDICE GENERAL. INTRODUCCIN CAPTULO 1 ARMONICAS 1.1. - QU SON LAS ARMONICAS? 1.1.1. - Interarmnicas y fluctuaciones de voltaje (flicker) 1.1.2. - Definicin y concepto de flicker 1.2. - SERIE DE FOURIER 1.3. - ANLISIS DE LA SERIE DE FOURIER 1.4. - CARGAS EN SISTEMAS ELCTRICOS 1.4.1. - Fuentes de poder electrnicas 1.4.2. - Calentamiento del neutro 1.4.3. - Luces fluorescentes 1.4.4. - Variadores de velocidad 1.4.5. - Calentamiento de transformadores 1.4.6. - Maquinas rotatorias 1.4.7. - Generadores trifsicos 1.5. - EFECTOS NEGATIVOS DE LAS ARMNICAS 1.5.1. - Incremento del valor eficaz de la corriente 1.5.2. - Incremento de la distorsin armnica (tensin/corriente) 1.5.3. - Empeoramiento del factor de potencia CAPITULO 2 MEDICIONES Y REGISTROS

2.1. - CONCEPTOS BSICOS 2.2. - NORMA TCNICA 2.2.1. - Clculo del THD-V 2.2.2. - Clculo del THD-I 2.2.3. - Lmite de componentes armnicas individuales de tensin y THD-V en sistemas o redes elctricas 2.2.4. - Lmite de componentes armnicas individuales de tensin y THD-V en sistemas o redes elctricas de zonas rurales 2.2.5. - Lmite de componentes armnicas individuales de tensin y THD-I en sistemas o redes elctricas 2.2.6. - Lmite de componentes armnicas individuales de tensin y THD-I en sistemas o redes elctricas de zonas rurales CAPTULO 3 CALIDAD DE SERVICIO ELCTRICO



3.1. - CONCEPTO BSICO 3.2. - DISTINTOS ASPECTOS DE LA CALIDAD DE SERVICIO ELCTRICO 3.2.1. - Calidad en la produccin de energa elctrica 3.2.2. - Calidad del suministro de energa elctrica 3.2.3. - Calidad del servicio comercial 3.3. - EL COMPROMISO DE LA CALIDAD DE SERVICIO ELCTRICO 3.4. - EL REGLAMENTO ELCTRICO 3.5. - CAUSAS Y EFECTOS DE FNOMENOS QUE ALTERAN LA CALIDAD DE SERVICIO ELCTRICO 3.6. - PERTURVACIONES POR CONDUCCIN EN REDES ELCTRICAS 3.6.1. - Transmisiones de seales sobre la red elctrica 3.6.2. - Variaciones en la frecuencia 3.6.3. - Desbalances de tensin 3.6.4. - Variaciones en la amplitud de la tensin 3.6.5. - Deformacin de la onda de tensin 3.7. - NORMAS RELACIONADAS CON LA CALIDAD DE SERVICIO ELCTRICO 3.7.1. - International Electrotechnical Commission IEC 3.7.2. - Institute of Electrical and Electronics Enginners IEEE 3.8. - REGLAMENTO DE LA LEY GENERAL DE SERVICIOS ELCTRICOS (D.S. 327/97) CAPTULO 4 SISTEMAS ELCTRICOS

4.1. - ARMNICAS EN SISTEMAS ELCTRICOS INDUSTRIALES 4.2. - EJEMPLO DE UN SISTEMA INDUSTRIAL 4.3. - EJEMPLO EN SISTEMA DE BAJA POTENCIA CONCLUSIN BIBLIOGRAFA



INDICE DE FIGURAS FIGURA (1-1) : Diferentes casos resultantes de sumar una armnica fundamental con una segunda armnica y con una tercera armnica. FIGURA (1-2): Fuente de alimentacin monofsica lineal. FIGURA (1-3): Fuente de poder SWITCHING. FIGURA (1-4): Voltaje y corriente de fuente switching. FIGURA (1-5): Efecto de cargas monofsicas en sistemas trifsicos. FIGURA (1-6): Distorsin armnica de corriente en conductor neutro. FIGURA (1-7): Ejemplo de los Tipos de variadores. FIGURA (1-8): Efecto del inductor de choke en la distorsin de la corriente. FIGURA (4-1): Ejemplo de un sistema elctrico industrial en particular. FIGURA (4-2): Corrientes de un generador trifsico de 12kV. FIGURA (4-3): Espectro armnico de corriente de un generador de 12 kV. FIGURA (4-4): Corriente en generador trifsico de 23 kV. FIGURA (4-5): Espectro armnico de corriente de un generador de 23 kV. FIGURA (4-6): Corriente trifsica de lnea de transmisin de 110 kV. FIGURA (4-7): Espectro armnico de corriente de lnea de 110 kV. FIGURA (4-8): Corriente trifsica del alimentador de 12 kV. FIGURA (4-9): Espectro armnico de corriente (Ic) del alimentador de 12 kV. FIGURA (4-10): Corriente y voltaje de un variador de frecuencia. FIGURA (4-11): Espectro armnico de corriente y voltaje de un variador de frecuencia. FIGURA (4-12): Corriente y voltaje de un sistema de computacin. FIGURA (4-13): Espectro armnico de corriente y voltaje de un sistema computacional. FIGURA (4-14): Corriente de un sistema de computacin (2). FIGURA (4-15): Espectro armnico de corriente de un sistema de computacin (2). FIGURA (4-16): Corriente y voltaje en tablero principal con banco de condensadores. FIGURA (4-17): Corriente y voltaje en tablero principal sin banco de condensadores FIGURA (4-18): Corriente y espectro armnico de corriente de un computador. FIGURA (4-19): Corriente y espectro armnico de corriente de un televisor. FIGURA (4-20): Corriente y espectro armnico de corriente de un equipo de msica. FIGURA (4-21): Corriente y espectro armnico de corriente de un horno microondas.



INDICE DE TABLAS TABLA (1-1) : Ejemplo de las corrientes en el neutro en un sistema trifsico. TABLA (2-1): Los lmites establecidos para las armnicas individuales de tensin en sistemas o redes elctricas TABLA (2-2): Los lmites establecidos para las armnicas individuales de tensin en sistemas o redes elctricas de zonas rurales. TABLA (2-3): Los lmites establecidos para las armnicas impares individuales de corriente en sistemas o redes elctricas TABLA (2-4): Los lmites establecidos para THD-I en sistemas o redes elctricas TABLA (2-5): Los lmites establecidos para las armnicas impares individuales de corriente en sistemas o redes elctricas de zonas rurales TABLA (2-6): Los lmites establecidos para THD-I en sistemas o redes elctricas de zonas rurales



INTRODUCCIN

Desde el descubrimiento de la energa elctrica y a travs del tiempo, se ha investigado sobre sus fenmenos, descubrindose muchos efectos debido a los diferentes tipos de consumos que se han inventado hasta nuestros das. El avance tecnolgico de la electrnica ha facilitado en gran parte el modo de vida, ya sea, con los PC`s y los electrodomsticos en los hogares, y con la automatizacin de mquinas por medio de microcontroladores (PLC`s) y los variadores de frecuencia en las industrias, por ejemplo. Pero todos estos avances tecnolgicos (y otros consumos no-lineales) estn ensuciando las redes elctricas con variaciones de voltaje, corriente y frecuencias, armnicas, flicker, etc. Por este motivo se ha puesto mayor atencin el tema de la Calidad de Servicio Elctrico, el cual en el nuevo Reglamento Elctrico, estipula la forma de fiscalizar a las empresas generadoras y distribuidoras de energa elctrica por la entrega de un buen producto a los consumidores. Adems de fiscalizar, deber multar a los consumidores mayores (industrias, empresas, etc.) de energa elctrica, si exceden el limite de distorsin armnica que est estipulado, ya que todos los consumidores de energa elctrica (ya sean estos consumidores mayores o menores) son los ms afectados por las distorsiones armnicas, ya que stas, pueden interferir en el control de maquinarias o pueden restar vida til e inclusive sobrecalentar y quemar equipos y maquinaria. Uno de los efectos negativos de mayor preocupacin es el recalentamiento del conductor neutro, ya que esto puede causar un incendio.



CAPTULO 1 ARMNICAS.

1.1QU SON LAS ARMNICAS?

Al referise a las armnicas se remite a un fenmeno elctrico, el cual al igual que la energa elctrica (alguno de sus efectos) es invisible pero, a diferencia de la anterior, est no es u fenmeno fsico, es decir, no se puede medir slo se pueden calcular. La serie de Fourier las define como las componentes sinusoidales, de diferentes frecuencias, las cuales se superponen formando una seal del tipo senoidal o nosenoidal, dependiendo de las magnitudes de las componentes armnicas". Las armnicas son generadas por cargas no-lineales o electrnicamente conmutadas.

1.1.1. Interarmnicas y fluctuaciones de voltaje (flicker). La combinacin de variaciones elevadas de la corriente y una impedancia de red tambin elevada, puede causar variaciones excesivas de la tensin de alimentacin. Si las variaciones de tensin se repiten a intervalos cortos de tiempo, se producirn fluctuaciones de la iluminacin, principalmente de aquella emitida por ampolletas incandescentes. La IEC las define como: Entre las armnicas del voltaje y corriente de un sistema de potencia, se pueden observar otras frecuencias que no son mltiplo entero de la frecuencia fundamental. Estas frecuencias pueden aparecer en un espectro continuo de la seal observada. El impacto ms comn de las interarmnicas es el Flicker de luz. En efecto, es comn en instalaciones domiciliarias observar un centelleo de la iluminacin incandescente cuando parte, en forma automtica, el refrigerador. Al extrapolar este efecto a grandes instalaciones los efectos pueden ser peores. Adems, se puede observar efectos similares a los de las armnicas, es decir, calentamiento de equipos y componentes, alternados y mltiples cruces por cero que pueden afectar a equipos que utilizan esta tcnica para realizar mediciones e interferencia en las telecomunicaciones. Adems la oscilacin en los torques de excitacin.



1.1.2. Definicin y concepto de flicker. La definicin de Flicker es: Impresin subjetiva de luminosidad fluctuante. Es decir, se trata de un fenmeno de variacin en el tiempo de la luminosidad, y su importancia radica en que esta variacin puede afectar al ser humano causndole desde una simple molestia hasta una enfermedad. Es importante destacar que no debe confundirse Flicker con variaciones de voltaje, sin embargo, ambos estn relacionados. La definicin de Flicker habla de una impresin subjetiva, esto se refiere a que la respuesta del cuerpo humano(conjunto ojo-cerebro), por cierto no es la misma para todas las personas, y por ello la medicin del Flicker contempla mtodos estadsticos que se realizan de acuerdo a la norma IEC 868. Para la medicin del Flicker se puede establecer una relacin entre las variaciones de voltaje y corriente en un punto de una red con las fluctuaciones de luminosidad observadas en ese punto. Por lo tanto, las fuentes de Flicker sern aquellas cargas que generen variaciones importantes de voltaje y/o corriente. Estas son principalmente cargas no-lineales que varan fuertemente en el tiempo como los hornos de arco, mquinas chipeadoras (las que procesan la madera produciendo chips a partir de troncos, para ello deben proveer cambios bruscos de torque, que se traducen en variaciones de voltaje y corriente), mquinas soldadoras, cicloconversores. Con el objeto de concentrar toda la informacin en un solo indicador, que, adems, sea relativamente fcil de medir se define la Severidad del Flicker. Se definen dos severidades, una de corto plazo Pst (para perodos de 10 minutos), y una de largo plazo Plt (para perodos mayores).



1.2.

SERIE DE FOURIER.

Del anlisis matemtico se puede definir que una seal cualquiera se puede obtener, de la suma de seales senoidales, aplicando el principio de la superposicin. Al tratar el principio de la superposicin se dice que, este no es vlido en circuitos que no sean lineales. Como las cargas no-lineales son precisamente la causa de las deformaciones o distorsiones de las ondas, parecera que el principio de superposicin no est correctamente aplicado. Pero un breve anlisis demuestra que si es posible aplicarlo. La suma de dos o ms seales senoidales de frecuencia diferente forman una onda tal que no es senoidal y cuya forma depende de la posicin que ocupan entre s las ondas de diferente frecuencia(armnicos) para el instante considerado. En la figura (1-1) se muestran diferentes casos posibles resultantes de sumar una armnica fundamental (frecuencia fundamental) con una segunda armnica y con una tercera armnica segn la posicin relativa que estas tres seales ocupen entre s. Obsrvese que con el solo hecho de desplazar, en la figura (1-1b) la segunda armnica con relacin a su posicin en un semiperido, cuan diferente es la seal resultante, que se obtiene de la suma. Y a su vez, estas dos son diferentes a la figura (11c) donde se encuentra desplazada en un semiperido la tercera armnica. Incluso, es posible que segn la posicin de las tres seales, resulte una onda con dos semiperidos distintos. El anlisis armnico de una funcin consiste precisamente en hallar las seales senoidales que, sumadas, permiten obtener la funcin que se est analizando. Para comenzar el anlisis se expresa la serie de Fourier y a partir de ella se ver cmo hallar los coeficientes de sus diferentes sumandos: f (t ) = C 0 + C1 cos( 0 t 1 ) + C 2 cos(2 0 t 2 ) + .......... lo cual, da como expresin general: f (t ) = C 0 + C n cos(n 0 t n )0

o trigonomtricamente, se puede expresar: f (t ) = C 0 + sen (n 0 t + n )0



Figura (1-1): Diferentes casos resultantes de sumar una armnica fundamental (frecuencia fundamental) con una segunda armnica y con una tercera armnica.



1.3.

ANLISIS DE LA SERIE DE FOURIER

De la expresin: f (t ) = C 0 + C n cos(n 0 t n )0

La componente senoidal de frecuencia 0

=

n0 se denomina la ensima

armnica (n-sima) de la funcin peridica. La primera armnica comnmente se conoce como la componente fundamental (frecuencia fundamental), porque tiene el mismo periodo de la funcin en anlisis. El primer sumando C0 que obviamente es una constante, es una componente continua de la funcin que se est analizando, es decir, C0 es una tensin continua. En trminos electrotcnicos se puede definir que la componente C0 es igual al valor medio de una funcin senoidal, entonces se puede expresar como: C 0 = 1 f (t )dt T 0 A la cual se le superponen las sucesivas componentes alternas de las sucesivas componentes alternas de las diferentes frecuencias n0t desde el punto cero hasta el orden que interese obtener. Los coeficientes Cn y los ngulos n se conocen como amplitud armnica y ngulos de fases respectivamente y estn dados por: Cn = An + Bn2 2 T

n = arctang BnEl valor rms de (t) es definido como: An = 2 Bn = 2 T 0 T0 T

An

f (t ) cos(n 0 t )dt f (t ) sen(n 0 t )dt

T

Donde el valor eficaz es igual a: RMS = C 0 + (C n 2 ) 22 0

Y donde el periodo es igual a: T = 2



1.4.

CARGAS EN SISTEMAS ELCTRICOS.

La presencia de las armnicas en sistemas elctricos ha sido reconocida por muchos aos. Eso, sin embargo, solamente en tiempos recientes, la proliferacin de aparatos generadores de armnicas ha aumentado hasta tal grado que alguna atencin debe ser dada al problema. Convencionalmente los sistemas elctricos de potencia son diseados para operar con voltajes y corrientes sinusoidales. Sin embargo, las cargas no lineales y electrnicamente conmutadas pueden distorsionar el estado estacionario de la forma de onda. La propagacin de las armnicas en los sistemas elctricos puede tener como resultado un incremento en las prdidas y posiblemente prdida de vida til de los equipamientos, interferencia en el control y proteccin de equipos. . Los desequilibrios de fase en la red elctrica tambin contribuyen a la generacin de componentes armnicas. Los principales responsables de la contaminacin armnica de los sistemas elctricos son las cargas no-lineales de alta potencia y uso industrial (convertidores estticos de potencia, hornos elctricos, etc.). Adems de estas existen las cargas nolineales de baja potencia y uso residencial, las cuales tienen un efecto multiplicador, ya que son equipos generadores de armnicas de baja potencia pero al sumar sus efectos en un rea determinado (poblacin, ciudad, etc.) estos son de grandes magnitudes (PCs, equipos de iluminacin, electrodomsticos, etc.). A continuacin se muestran algunos tpicos generadores de armnicas en sistemas elctricos y sus efectos:



1.4.1. Fuentes de poder electrnicas. Una variedad de equipos electrnicos se enrgizan internamente por fuentes de poder dc. En los primeros diseos de fuente de alimentacin, la fuente de alimentacin monofsica comn era lineal. En la figura (1-2), se muestra un esquemtico de una fuente de alimentacin lineal, la etapa rectificadora utiliza un transistor (no mostrado) que opera en su regin activa. Comparativamente hablando, la fuente de alimentacin lineal tiene prdidas altas de potencia (eficiencia total en el rango del 30 - 60%). Adems, el transformador representa un peso importante de la fuente de alimentacin.

Lac

C

dc

FIGURA (1-2): Fuente de alimentacin monofsica lineal.

Lac Switching

C

Regulator

dc

FIGURA (1-3): Fuente de poder SWITCHING.



En la figura (1-3) se muestra un esquemtico de una fuente de alimentacin del tipo Switching. El cambio de voltaje a dc se logra mediante los circuitos de convertidor dc - a - dc que emplean transistores o MOSFETS para realizar la conmutacin (on - off). La diferencia con la fuente de alimentacin lineal es que los dispositivos transistorizados no tienen que operar en su regin activa, lo que se traduce en prdidas reducidas de potencia. En este diseo, el transformador se ha eliminado, obteniendo como resultado un peso reducido y mejora en la eficiencia (en el rango de 70 a 90%). Con una fuente de alimentacin del tipo switching, el voltaje alterno se convierte a continuo mediante diodos rectificadores. La regulacin de la tensin continua es obtenida por medio de switcheo a alta frecuencia (por ejemplo 20-100 kHz). Aun que no es mostrado, un transformador de aislamiento de alta frecuencia es usado. Este transformador es mucho ms liviano y menor que el usado en la fuente de alimentacin lineal. El curso de la corriente es controlado por la tensin que aparece a travs del condensador de bajo voltaje. Como resultado, la forma de onda de la corriente aparecer como la que se muestra en la Figura (1-4), en que la corriente tiene un valor cero hasta algn voltaje mnimo en el condensador se alcance, y entonces crecer hasta un valor pico y volver a cero nuevamente. Como contraste con la fuente de alimentacin lineal, la corriente que aparece en el lado de alterna dura para una porcin nica de cada medio ciclo. Como resultado, la caracterstica es no-lineal y el dispositivo se comporta como una fuente de armnicas.

1,0

0,0

-1,0

FIGURA (1-4): Voltaje y corriente de fuente switching.



La mayora de los convertidores monofsicos generan todas las armnicas impares en alrededor de dos veces la cantidad de los convertidores trifsicos. Adems, los convertidores monofsicos tienen una cantidad importante de contenido de tercera armnica, que los convertidores trifsicos no tienen. Una expresin aproximada para determinar la cantidad de cada armnica presente est dada por la ecuacin siguiente: % n = 200 / n donde: n = orden armnica (3, 5, 7, etc.) As, se esperara encontrar sobre 67% de tercera armnica, 40% quinta, 29% sptima, etc. Esta ecuacin subestima el % de cada armnica en la mayora de los casos. El THD(distorsin total armnica) actual, que es la ponderacin o la evaluacin rms de todas las armnicas, aproxima y excede el 100% para muchos de estos dispositivos, como por ejemplo: Algunas mediciones recientes indican la forma de onda actual para una televisin de color tiene un THD de 121% y un contenido de tercera armnica de 84%. Mediciones similares para una computadora con una impresora lser indica un THD de 140% y un contenido de tercera armnica de 91%.

1.4.2. Calentamiento del neutro. Cuando se conectan cargas monofsicas a sistemas trifsicos, puede circular corriente por el neutro de la instalacin. Si el sistema est relativamente balanceado la corriente por el neutro es de valor bajo, esto hace que el calibre del conductor neutro se desprecie, llegando a estimarse que este debiese ser 1/3 del calibre de las fases. Cuando se conectan cargas monofsicas del tipo switching (PC`s, electrodomsticos, etc.), las componentes armnicas en la carga puedan generar una alta corriente en el neutro. Esto es porque las componentes armnicas tercera y sus mltiplos impares (3, 9, 15, etc.) llamadas triplens, circularn directamente por el neutro. La tercera armnica es generalmente la componente de mayor peso en las fuentes switching. Para dejar ms claro este efecto se mostrarn a continuacin dos casos del previamente explicado:



a.

Si en un tablero trifsico, se tiene en las tres fases un consumo similar al

mostrado en la tabla (1-1), y por el neutro circularn las armnicas tercera y sus mltiplos(3, 9, 15, 21, etc.). El resultado es que la corriente que circula por el neutro es 1,73 veces la corriente de fase.

TABLA (1-1). Ejemplo de las corrientes en el neutro en un sistema trifsico.

ARMNICOS 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 TOTAL

CORRIENTE DE FASE A 1,201 0,977 0,62 0,264 0,068 0,114 0,089 0,029 0,042 0,044 0,019 0,02 1,698 [A rms] 100%

CORRIENTE NEUTRO 0.000 2,931 0.000 0.000 0,204 0.000 0.000 0,087 0.000 0.000 0,057 0.000 2,940 [A rms] 173%



b.

Este caso se representa en la figura (1-5).

Figura (1-5): Efecto de cargas monofsicas en sistemas trifsicos.

c.

En un sistema trifsico desbalanceado y de seales no-senosoidales, la tercera

armnica puede producir una corriente en el neutro bastante distorsionada, como se muestra en la figura (1-6).

100

sen(

t) +

100 3

sen(

3 t )

70 sen(

t 120 ) +

100

sen(

3 t )

120

sen(

t + 120 ) +

100

sen(

3 t )

Figura (1-6): Distorsin armnica de corriente en conductor neutro.



1.4.3. Luces fluorescentes.

La relacin entre el voltaje y la corriente con la que opera una luz fluorescente es no-lineal, por la caracterstica del arco elctrico el cual es el responsable de la iluminacin. Sin embargo, la generacin de corrientes armnicas producidas por los sistemas de iluminacin fluorescente est fuertemente influenciada por el tipo de ballast que use el equipo fluorescente.

1.4.4. Variadores de velocidad

Las caractersticas de la corriente de entrada para los variadores de velocidad dependen del tipo de driver, la carga del driver, y las caractersticas del sistema que alimenta el driver. La distorsin armnica en estas corrientes puede variar dentro de un amplio rango. Sin embargo, es posible identificar dos tipos bsicos de forma de onda que pueden usarse para propsitos de anlisis: a. Alto Distorsin de la forma de onda. Esta es la caracterstica de virtualmente todos los variadores que tienen la fuente de voltaje con inversores (o sea, ondas escalonadas o modulacin de ancho de pulso) que no se les ha adicionado una inductancia de choke para el alisamiento de la corriente. La distorsin armnica total de la forma de onda para el ejemplo es 80%. Realmente, puede ser ms alto para drivers pequeos pero esta forma de onda es una representacin buena para grandes drivers o un grupo de drivers pequeos. b. Distorsin Normal de la forma de onda. Esta forma de onda representa drivers dc, grandes drivers ac con la fuente inversora y pequeos drivers ac con la fuente de voltaje inversora y adicionada la inductancia para el alisamiento de la corriente. El ejemplo de forma de onda tiene un nivel de distorsin de 38%, que se obtiene desde un driver PWM de 100 HP con un 3% de inductancia de choke. El ejemplo de formas de onda y espectros armnicas para los dos tipos de forma de onda se dan ms adelante. Estas caractersticas de forma de onda se usan a lo largo del anlisis que sigue para desarrollar algunas directivas generales para los requerimientos del control de armnicas.



TYPE 1 Waveform 100 HP PWM ASD - No Choke

TYPE 2 Waveform 100 HP PWM ASD - 3% Choke

Amps

Amps

100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25

100%

ITHD = 80.6% IRMS = 148.2 Amps IFund = 115.4 Amps

90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 1 3 5 7 9 11

ITHD = 37.7% IRMS = 117.6 Amps IFund = 110.1 Amps

H

armnica importante que puede obtenerse para variadores PWM simplemente agregando una inductancia de choke en la entrada. El grfico, de la figura (1-8), a continuacin ilustra el efecto del tamao del inductor de choke sobre en el nivel de la distorsin de la corriente de entrada de un variador tpico


H

13

15

17

19

21

23

25

Harmonic Number

Harmonic Number

Figura (1-7): Ejemplo de los Tipos de variadores.

La observacin primera desde estos dos tipos de forma de onda es la reduccin


Input Current Distortion as a Function of Choke Inductor Size80.0% 70.0%

Input Current Distortion (%)

60.0% 50.0% 40.0% 30.0% 20.0% 10.0% 0.0% 0% 1% 2% 3% 4% 5%

Choke Inductor (% on Drive Base)

Figura (1-8): Efecto del inductor de choke en la distorsin de la corriente.

1.4.5. Calentamiento de transformadores. Las corrientes armnicas producen un incremento de las prdidas.

Particularmente en el interior del transformador, se producen dos prdidas relevantes. Las prdidas proporcionales a la resistencia de los enrollados a la suma al cuadrado de las corrientes fundamentales y armnicas. Las prdidas por corrientes parsitas (corrientes EDDY) que son proporcionales al cuadrado de la corriente armnica y al cuadrado del orden de la armnica. En cables y conductores de cobre slo la primera de ellas est presente y, por tanto, es relativamente simple calcularlas. En el caso de los transformadores sometidos a corrientes armnicas, existen ambas prdidas y el clculo es ms complicado. El procedimiento que se describe a continuacin se basa en la recomendacin IEEE C57.1000-1986. Segn esta recomendacin las prdidas por estos dos conceptos, se pueden expresar mediante. Prdidas[W ] = K RES I H + K EDDY h 2 I H2 2

De no existir un dato ms fidedigno, es posible suponer que, en ausencia de armnicas, las prdidas por corrientes parsitas son un 15% de las prdidas por resistencia en los enrollados. Se define el factor K de una corriente mediante.



2 K = h2I H 0

[ 1]

El valor de Ih en /1 es I H [01 ] = I H [A] I RMS [A]

Empleando esta definicin, la mxima corriente que soporta un transformador es I MAX [01 ] = 1.15 1 + 0.15K

1.4.6. Mquinas rotatorias Los defectos de las mquinas rotatorias, tales como debanados desbalanceados o cuando una vuelta est cortada o el rotor suelto de un motor de induccin puede arrojar un aumento en la distorsin en las formas de ondas relacionadas con un corrimiento de frecuencia. Similarmente, en mquinas de rotor debanado se puede generar distorsiones si la resistencia del rotor no est efectivamente balanceadas. Los generadores sincrnicos generalmente no son fuentes de distorsin de las formas de onda. El entrehierro de aire en estas mquinas mantiene una condicin razonablemente lineal incluso en regiones de sobreexcitacin.

1.4.7. Generadores trifsicos Una tercera armnica suele aparecer cuando en el circuito hay hierro. Esta posibilidad se da si el generador se conecta con sus tres fases en tringulo, si se les da esta posibilidad la armnica circular por dentro del generador, ya que encuentra a travs del tringulo del generador un camino para desarrollar una corriente.



1.5.

EFECTOS NEGATIVOS DE LAS ARMNICAS.

Muchos consumos elctricos causan deformaciones armnicas y/o sufren sus consecuencias. A continuacin se indicaran algunos de los efectos negativos, que pueden causar en algunos equipos e instalaciones.

1.5.1. Incremento del valor eficaz de la corriente: a. Aumentan las prdidas, cae la eficacia por sobrecargas y sobretemperaturas en: -Transformadores; sobrecalentamiento si el factor K es elevado (superior a 2,7) y la carga es superior al 90% de la nominal. -Motores de induccin; sobrecalentamiento y vibraciones excesivas si la distorsin de tensin es superior al 5%. -Generadores trifsicos; sobrecalentamiento por circulacin de tercera armnica. -Capacitores; los condensadores (de compensacin del factor de potencia, de iluminacin, por ejemplo) se queman si la corriente que circula por ellos es superior a 1,3 veces la nominal. -Conductores (fases y neutros); sobrecalentamiento si el valor efectivo de la corriente (medido por un instrumento true rms) es superior al que soporta el conductor. b. Daos a los consumos: -Ruido audible. -Vibraciones mecnicas. -Torques pulsantes. -Envejecimiento prematuro.



1.5.2. Incremento de la distorsin armnica (tensin y corriente): a. Mal funcionamiento de equipos electrnicos sensibles: -Rebooteo de PC`s y PLC`s; perdidas de algunos datos y daos en algunos componentes electrnicos debido a que el voltaje mximo es superior al nominal o que existe una diferencial de voltaje entre neutro y tierra. b. c. Parpadeo o flicker; luces, monitores, etc. Degradacin en potencia de los alimentadores.

1.5.3. Empeoramiento del factor de potencia: a. b. Penalidades por consumir ms energa reactiva. Prdidas de derechos a tarifas elctricas preferenciales



CAPTULO 2 MEDICIONES Y REGISTROS.

2.1.

CONCEPTOS BSICOS.

El aumento de las distorsiones armnicas en sistemas elctricos, por una parte debe establecer una metodologa en el proceso de la medicin que est de acuerdo a los objetivos perseguidos y por otra parte disponer del equipamiento adecuado a dichos objetivos. Es necesario organizar criterios, objetivos y metodologa en los procesos de medicin y en los equipamientos necesarios para llevarlas a cabo. Entonces no resultara que cada empresa de asesora u organismo certificador quiera llevar a cabo diferentes planes de medicin y mantenimiento. La medicin de niveles de armnicas inyectadas a la red es una tarea compleja, ya que requiere de informacin que en la mayora de los casos no est actualizada, es el caso de las corrientes de cortocircuito en el punto de medicin o de valores de los bancos de condensadores utilizados para la mejora del factor de potencia. Y por otra parte la naturaleza aleatoria de los fenmenos armnicos, junto con las diversas condiciones de operacin de la red elctrica que exigen realizar mediciones peridicas y durante un periodo de tiempo tal que incluya a lo menos un ciclo bsico de operaciones del sistema.



2.2.

NORMA TCNICA.

Para efectos de esta norma tcnica, se aplicarn los procedimientos establecidos en la Norma Tcnica Procedimiento de Medicin y Registros para Determinar la Calidad del Suministro, adems de las exigencias especficas de la presente norma tcnica o las que determine la Superintendencia. La precisin total de la medicin deber considerar equipos o instrumentos de registros y transductores de medida de modo de asegurar una precisin menor o igual a 1%. Para la cuantificacin de las componentes armnicas individuales tanto de tensin como de corriente, incluyendo hasta las de orden 50 para cada una de las fases, la informacin se compactar a 10 minutos, a partir de los valores compactados a 3 segundos. A partir de las tensiones fase-fase o fase-neutro, segn corresponda, se deber proceder a determinar la magnitud y fase de cada una de las componentes armnicas de tensin, para cada una de las fases del sistema elctrico, incluyendo hasta la componente armnica de orden 50 (2500 Hz). A partir de estas magnitudes se deber proceder a evaluar el ndice de Distorsin Total Armnica de Tensin (THD-V) para cada una de las fases. A partir de los registros de corriente en cada una de las fases del sistema elctrico, se deber proceder a determinar la magnitud y fase de cada una de las componentes armnicas de orden 50 (2500 Hz). A partir de estas magnitudes se deber proceder a evaluar el ndice de Distorsin Total Armnica de Corriente (THD-I) para cada una de las fases. Al terminar el periodo de medicin, se deber proceder a determinar en cada uno de los nudos de medicin y para cada una de las fases del sistema elctrico, el valor estadstico percentil 95% para cada una de las magnitudes de las componentes armnicas individuales tanto de tensin como de corriente. Estos valores estadsticos (percentil 95%) se debern comparar con los respectivos valores lmites establecidos en esta norma tcnica.



2.2.1. Clculo del THD-V Para el clculo de THD-V y posterior comparacin con los valores lmites establecidos por esta norma tcnica se debe utilizar la siguiente expresin: THD V = donde:

VV1

2 K

Vk ; es la componente armnica de tensin de orden k (2-50). V1 ; es la tensin de frecuencia fundamental.

2.2.2. Clculo del THD-I Para el clculo de THD-I y posteriormente comparacin con los valores lmites establecidos por esta norma tcnica se debe utilizar la siguiente expresin: THD I = donde: Ik I1

I

2 K

I1

; es la componente armnica de corriente de orden k (2-50). ; es la corriente de frecuencia fundamental.

2.2.3. Lmite de componentes armnicas individuales de tensin y THD-V en sistemas o redes elctricas. Los lmites establecidos para las armnicas individuales de tensin en sistemas o redes elctricas se presentan en la tabla (2-1). Para tensiones iguales o inferiores a 110 kV en sistemas o redes elctricas, el THD-V deber ser inferior a 8% para el perodo de medicin mnimo de siete das consecutivos. Para tensiones superiores a 110 kV en sistemas o redes elctricas, el THD-V deber ser inferior a 3% para el perodo de medicin.



2.2.4. Lmites de componentes armnicas individuales de tensin y THD-V en sistemas elctricos o redes elctricas de zonas rurales. Los sistemas establecidos para las componentes armnicas individuales de tensin en sistemas o redes elctricas de zonas rurales se presentan en la tabla (2-2).

Tabla (2-1): nota; los valores lmites de tensin armnica estn expresados en % de tensin de frecuencia fundamental.

Armnicas impares No mltiplos de 3

Armnicas impares Mltiplos de 3

Armnicas Pares

Orden Armnica tensin (%) Orden Armnica tensin (%) Orden Armnica tensin (%) h 5 7 11 13 17 19 23 25 >25 110 kV 6 5 3,5 3 2 1,5 1,5 1,5 0,2+1,3* 25/h >110 kV 2 2 1,5 1,5 1 1 0,7 0,7 0,2+0,5* 25/h h 3 9 15 21 >21 _ 110 kV 5 1,5 0,3 0,2 0,2 _ >110 kV 2 1 0,3 0,2 0,2 _ h 2 4 6 8 10 12 >12 _ 110 kV 2 1 0,5 0,5 0,5 0,2 0,2 _ >110 kV 1,5 1 0,5 0,4 0,4 0,2 0,2 _

Para sistemas elctricos o redes elctricas de zonas rurales el THD-V deber ser inferior a 12% para el perodo de medicin mnimo de siete das consecutivos. Para el caso de mediciones y registros correspondientes a usuarios o clientes que producen componentes armnicas correspondientes a convertidores estticos con un nmero de pulsos (q) mayor a 6,los lmites exigidos en 2.2.3 y 2.2.4 debern ser amplificados por el factor igual a q 6



2.2.5. Lmite de componentes armnicas individuales de corriente y THD-I en sistemas o redes elctricas. Los lmites establecidos para las armnicas impares individuales de corriente en sistemas o redes elctricas se presentan en la tabla (2-3).

Tabla (2-2): nota; valores lmites de tensin armnica expresados en % de la tensin de frecuencia fundamental.

Armnicas impares No mltiplos de 3

Armnicas impares Mltiplos de 3

Armnicas Pares

Orden Armnica tensin (%) Orden Armnica tensin (%) Orden Armnica tensin (%) h 5 7 11 13 17 19 23 25 >25 110 kV 9 7,5 5,3 4,5 3 2,3 2,3 2,3 0,3+2,0* 25/h >110 kV 3 3 2,3 2,3 1,5 1,5 1,1 1,1 0,3+0,8* 25/h h 3 9 15 21 >21 _ 110 kV 7,5 2,3 0,5 0,3 0,3 _ >110 kV 3 1,5 0,5 0,3 0,3 _ h 2 4 6 8 10 12 >12 _ 110 kV >110 kV 3 2 0,8 0,6 0,6 0,3 0,3 _ 2,3 1,5 0,8 0,6 0,6 0,3 0,3 _

Para el caso de las armnicas pares individuales de corrientes, los lmites exigibles corresponden a un 25% de los lmites exigidos para las armnicas impares individuales de corriente. La Superintendencia, podr no hacer exigible el lmite de 25% en componentes armnicas pares para aquellas instalaciones sometidas a evaluaciones en que existan filtros resonantes. Los lmites establecidos para THD-I en sistemas o redes elctricas se presentan en la tabla (2-4).



Tabla (2-3): * ; Valores exigibles para todo tipo de generador en el punto comn de acoplamiento al sistema troncal. Vn ; Tensin nominal de 50 Hz. ICC ; Corriente de cortocircuito mxima en el punto comn de acoplamiento. IL ; Corriente mxima en la carga (de frecuencia fundamental). O consumo, en el punto comn de acoplamiento. Nota ; Valores lmites de tensiones armnicas expresados en % de la tensin de frecuencia fundamental.

Vn 69 kV ICC / IL < 20 20-50 50-100 100-100 > 1000 H < 11 4.0 7.0 10.0 12.0 15.0 11 h < 17 17 h < 23 23 h < 35 35 h 2.0 3.5 4.5 5.5 7.0 1.5 2.5 4.0 5.0 6.0 0.6 1.0 1.5 2.0 2.5 0.3 0.5 0.7 1.0 1.4

69 kV < Vn 116 kV ICC / IL < 20 20-50 50-100 100-100 > 1000 ICC / IL < 50 50 H < 11 2.0* 3.5 5.0 6.0 7.5 H < 11 2.0 3.5 11 h < 17 17 h < 23 23 h < 35 35 h 1.0* 1.75 2.25 2.75 3.5 0.75* 1.25 2.0 2.5 3.0 Vn > 116 kV 11 h < 17 17 h < 23 23 h < 35 35 h 1.0 1.75 0.75 1.25 0.3 0.5 0.15 0.25 0.3* 0.5 1.25 1.0 1.25 0.15* 0.25 0.35 0.5 0.7



Tabla (2-4): Nota; Valores lmites de tensin armnicas expresados en % de la tensin de frecuencia fundamental.

Vn 69 kV ICC / IL < 20 20-50 50-100 100-1000 > 1000 THD-I 5.0 8.0 12.0 15.0 20.0

69 kV < Vn 161 kV ICC / IL < 20 20-50 50-100 100-1000 > 1000 THD-I 2.5 4.0 6.0 7.5 10.0

Vn > 161 kV ICC / IL < 50 50 THD-I 2.5 4.0

2.2.6.

Lmites de componentes armnicas individuales de corrientes y THD-I en

sistemas o redes elctricas de zonas rurales. Los lmites establecidos para las armnicas impares individuales de corriente en sistemas o redes elctricas de zonas rurales se presentan en la tabla (2-5).

Tabla (2-5): Nota; Valores lmites de tensin armnicas expresados en % de la tensin de frecuencia fundamental.

Vn 69 kV ICC / IL < 20 20-50 50-100 100-100 > 1000 h < 11 6.0 10.5 15.0 18.0 22.5 11 h < 17 17 h < 23 23 h < 35 3.0 5.3 6.8 8.3 10.5 2.3 3.8 6.0 7.5 9.0 0.9 1.5 2.3 3.0 3.8 35 h 0.5 0.8 1.1 1.5 2.1



Para el caso de las armnicas pares individuales de corriente, los lmites exigibles corresponden a un 25% de los lmites exigidos para las armnicas impares individuales de corriente. La Superintendencia, podr no hacer exigible el lmite de 25% en componentes armnicas pares para aquellas instalaciones sometidas a evaluacin en que existan filtros resonantes. Los lmites establecidos para THD-I en sistemas o redes elctricas de zonas rurales se presentan en la tabla (2-6):

Tabla (2-6): Nota; Valores lmites de tensiones armnicas expresados en % de la frecuencia fundamental.

Vn 69 kV ICC / IL < 20 20-50 50-100 100-1000 > 1000 THD-I 5.0 8.0 12.0 15.0 20.0

Para efectos de las exigencias establecidas en 2.2.4 y 2.2.5, las mediciones y registros que exhiben una componente de corriente continua, distorsin tpica con lasa exigencias de calidad de suministro. de rectificadores de media onda, no sern aceptadas como mediciones vlidas para cumplir



CAPTULO 3 CALIDAD DE SERVICIO ELCTRICO.

3.1.

CONCEPTO BSICO.

En los ltimos aos se ha puesto especial nfasis en el tema "calidad de servicio elctrico", el que interesa tanto a las empresas proveedoras de energa elctrica, por la diversidad de aspectos tcnicos y comerciales involucrados, como a los consumidores o usuarios finales por las implicancias que tiene el suministro y confiabilidad de este servicio. Definir mrgenes de aceptacin de parmetros de calidad, tales como frecuencia, amplitud de tensin, contenido armnico, parpadeo o continuidad de servicio, permite regular la relacin entre las partes involucradas y garantizar una operacin confiable de los sistemas elctricos tanto a nivel de potencia como de control.

3.2.

DISTINTOS ASPECTOS DE LA CALIDAD DE SERVICIO ELCTRICO.

La calidad de servicio elctrico debe ser especificada en todos los aspectos que ella involucra como produccin, suministro y cobro.

3.2.1. Calidad en la produccin de energa elctrica. La calidad del producto suministrado se refiere al nivel de tensin en el punto de alimentacin y sus perturbaciones (variaciones rpidas, cadas de tensin y armnicas).



3.2.2. Calidad en el suministro de energa elctrica. La calidad del servicio prestado involucra a la frecuencia, las interrupciones del suministro y la duracin de stas (confiabilidad).

3.2.3. Calidad del servicio comercial. La calidad del servicio comercial tiene que ver con el tiempo que se tarda en responder a un pedido de conexin o reconexin, con los errores de facturacin y la demora en atender los reclamos de los clientes.

3.3.

EL COMPROMISO DE LA CALIDAD DE SERVICIO ELCTRICO.

Un sistema elctrico debe proveer energa a los clientes a un valor econmico que equilibre la calidad y la continuidad de este servicio. No es posible suministrar energa elctrica con un 100% de confiabilidad. En el marco de calidad los sistemas elctricos deben planificarse y operarse con la mayor confiabilidad posible dentro de las restricciones econmicas. Se deben buscar formas de evaluar los ndices de confiabilidad para los diversos elementos y partes de un sistema elctrico. En trminos de calidad, se debe detectar los componentes o elementos que contribuyen en mayor grado a las faltas de abastecimiento con el fin de justificar inversiones que permitan incrementar la confiabilidad de stos a travs de un proceso de respaldo o alternativa.



3.4.

EL REGLAMENTO ELCTRICO.

El nuevo reglamento contempla elementos que no se tocaron en el original DFL N 1 de 1982. Uno de estos nuevos elementos es la incorporacin explcita del concepto de calidad de servicio. Desde la perspectiva de la tarificacin y fiscalizacin, este nuevo elemento an genera diferencias de opinin entre las empresas. Los elementos de calidad de servicio planteados en el reglamento se resumen en los siguientes: -El reglamento define normas de calidad (variaciones de tensin, variaciones de frecuencia, flicker, etc.), que debern cumplir las empresas generadoras y distribuidoras para el abastecimiento de sus clientes. -El reglamento define normas de continuidad de servicio segn el nivel de tensin. -Los usuarios del sistema elctrico podrn exigir el cumplimiento de dichas normas a los propietarios de las instalaciones. -El precio de nudo ser fijado considerando las normas de calidad sealadas. Si la calidad efectiva del sistema es inferior a la indicada en la norma, el precio de nudo se debe reducir. La normativa vigente define el concepto de calidad de servicio para empresas distribuidoras de servicio pblico que operen en sistemas cuyo tamao sea superior a 1500 kW. Las exigencias de calidad de servicio no sern aplicables en el caso de racionamiento. Se determina, adems, la realizacin una vez por ao por parte de las empresas concesionarias de una encuesta de calidad de servicio entre sus clientes, que ser especificada por la Superintendencia de Electricidad y Combustibles(SEC), la que elaborar una norma de calificacin que hasta ahora no se ha hecho. Al anunciarse sanciones y multas para quienes estn vendiendo un producto de precio regulado que no cumpla con sus especificaciones de calidad, para algunos no queda claro que la contrapartida de mayores costos que un producto de mejor calidad irroga, vaya a estar adecuadamente representada en las tarifas.



3.5.

CAUSAS Y EFECTOS DE FENMENOS QUE ALTERAN LA CALIDAD DE

SERVICIO ELCTRICO.

Uno de los aspectos ms importantes de la calidad de servicio, es el de la calidad de la forma de onda de la tensin en el sistema elctrico, el cual ha adquirido especial relevancia en el ltimo tiempo, y ha comprometido el esfuerzo de las distribuidoras de energa elctrica, de los fabricantes de aparatos elctricos y electrnicos para uso en redes elctricas, de los grandes y medianos consumidores, y de organismos internacionales entre los cuales pueden citarse a: IEC(International Electrotechnical Commission) y CIGRE(Conference International des Grands Reseaux Electriques) entre otros. Los esfuerzos de estos organismos internacionales se tradujeron en numerosos documentos de trabajo en donde se analizan los tipos de irregularidades en la forma de onda de la tensin, y las causas que las provocan, con el objeto de definir los limites de la calidad de la forma de onda aceptable, y de desarrollar una normativa capaz de acotar las perturbaciones, ya sea por su comportamiento no-lineal o fuertemente irregular, o porque su ciclo de funcionamiento requiere de conexiones y desconexiones muy frecuentes. Hoy da existe una amplia gama de aparatos generadores de perturbaciones en la forma de onda de la tensin, que incluye desde convertidores estticos para uso en accionamientos industriales hasta variadores de intensidad para instalaciones de iluminacin. Adems se debe tener en cuenta a las instalaciones industriales fuertemente perturbadoras de la forma de onda de tensin, como son aquellas que poseen hornos elctricos de induccin o arco, o grandes cargas que requieren de tensiones rectificadas. Por ltimo, la gran diversidad de aparatos de uso domstico que si bien individualmente no representan una perturbacin importante, su gran nmero puede impactar en la calidad de forma de onda de la tensin. Debido a que muchos aparatos elctricos son sensibles a la forma de onda de la tensin, interesa encontrar mecanismos que aseguren la compatibilidad entre la alimentacin de energa elctrica y su utilizacin, repartiendo los costos que representan la adopcin de contramedidas para evitar las perturbaciones, en funcin de las responsabilidades que le caben a cada una de las partes en la generacin de stas. Desde el punto de vista de las empresas de distribucin elctrica, la responsabilidad es mayor y ms delicada porque las perturbaciones se propagan por la



red, afectando as no solo a clientes cercanos a la fuente de perturbacin, sino tambin a los ms alejados. De este modo, cuando ms se difunde la utilizacin de aparatos elctricos que originen perturbaciones, ms disminuye la capacidad de control de la empresa distribuidora. De lo anterior expuesto resulta imprescindible identificar los tipos de perturbaciones de la forma de onda, los generadores de estas perturbaciones, los efectos que producen sobre equipamientos sensibles, los mecanismos de propagacin, y los mtodos para contrarrestar sus efectos. Para alcanzar el objetivo de asegurar una adecuada calidad en la forma de la onda de tensin, se debe cumplir con los siguientes aspectos: -Fijar un nivel aceptable de perturbacin, para el cual la red elctrica y los aparatos conectados a ella funcionarn adecuadamente. -Proyectar cada aparato elctrico susceptible de ser perturbado, con un adecuado nivel de inmunidad, superior al nivel de la red de suministro elctrico, de manera tal de asegurar su correcto funcionamiento, sin perjuicio para su vida til. -Fijar un criterio de funcionamiento para cada tipo de carga perturbadora, de modo tal que la perturbacin introducida a la red no supere los valores mximos predeterminados.

3.6.

PERTURBACIONES POR CONDUCCIN EN REDES ELCTRICAS.

Una perturbacin por conduccin es una variacin, transitoria o permanente, que involucra la amplitud o la forma de la onda de la tensin. Normalmente los clientes con cargas que producen perturbaciones, adems de inyectarlas sobre las redes de alimentacin elctricas, son los principales afectados por las mismas. Estas redes pblicas son el vehculo para transportar todo tipo de perturbaciones hacia los dems clientes conectados a ella. Los tipos de perturbaciones que pueden alterar el correcto funcionamiento de aparatos elctricos, como as tambin las causas que lo originan, son de diversa naturaleza. Una posible clasificacin de stas, es la siguiente: -Transmisin de seales sobre la red elctrica. -Variaciones en la frecuencia.



-Desbalances de tensin. -Variaciones en la amplitud de la tensin. -Deformaciones en la forma de onda de la tensin.

3.6.1. Transmisin de seales sobre la red elctrica. Debido a los avances tecnolgicos logrados en el campo de la electrnica, y a la creciente difusin de aplicaciones en el rea elctrica, aumenta cada vez ms la utilizacin de las redes elctricas, ya sea en lo que respecta a su empleo para la transmisin de datos, o para el telecomando de los elementos de conmutacin de la propia red, sea esta red pblica o interna a una instalacin industrial. Esto conlleva a la inyeccin intencional de seales en la red, las cuales pueden ser consideradas como disturbios, para todos aquellos aparatos que se conectan a la red, an aquellos que pertenezcan al que hace la utilizacin de dichas seales. Teniendo en cuenta el rango de frecuencia que abarca la transmisin de tales seales de comunicacin, se pueden clasificar a estos disturbios en: -Seales de baja, media o alta frecuencia. -Seales de deformacin de la onda de tensin

3.6.2. Variaciones en la frecuencia. Las variaciones de frecuencia en la red pblica de alimentacin dependen fundamentalmente de factores que involucran a los sistemas de generacin y transmisin. Las salidas de servicio de grandes grupos generadores, o de cargas importantes respecto de la generacin disponible, dan lugar a una disminucin o aumento de la frecuencia respectivamente. Estas variaciones son compensadas, en tiempos relativamente breves, por la regulacin primaria asignada normalmente a un grupo de generadores, mientras que posteriormente otro grupo de generadores, asignados a la regulacin secundaria, llevan la frecuencia a su valor nominal. El nivel aceptable de variacin de la frecuencia es de +/- 1 Hz.



3.6.3. Desbalances de tensin. El desbalance de tensin en un sistema trifsico es, por definicin y para la componente fundamental o de frecuencia industrial, la desigualdad en las amplitudes de las tensiones de cada fase, o un desfase distinto de 120 entre cada tensin de fase, o la combinacin de ambos. Tal condicin de desbalance implica la aparicin de componentes de secuencia negativa o cero. La relacin entre la amplitud de la tensin de secuencia negativa respecto de la de secuencia positiva recibe el nombre de "grado de desbalance de secuencia negativa". Similar para el caso de secuencia cero.

3.6.4. Variaciones en la amplitud de la tensin. Las variaciones de tensin se clasifican en funcin de su forma, evolucin temporal y origen: -Variaciones lentas de la tensin. -Discontinuidad de la tensin(dips). -Sobretensiones transitorias. -Parpadeo o "Flicker".

3.6.5. Deformacin de la forma de onda de la tensin. La deformacin o distorsin de la forma de onda de la tensin consiste en la aparicin de componentes de frecuencias armnicas e interarmnicas. Las perturbaciones armnicas son generadas por equipos cuya caracterstica tensin-corriente es no lineal, sea este equipo propio de la red o de clientes conectados a ella. Los elementos pertenecientes a la red capaces de producir perturbaciones armnicas son los generadores, los transformadores, y los aparatos controlados por tiristores tales como conversores CC/CA/CC en estaciones de interconexin, o reactores de compensacin, etc. Las cargas perturbadoras tpicas son: las mquinas giratorias, los rectificadores(especialmente los controlados por tiristores), los hornos de arco y las redes ferroviarias electrificadas.



3.7.

NORMAS RELACIONADAS CON LA CALIDAD DE SERVICIO

ELCTRICO.

3.7.1. International Electrotechnical Commission - IEC. IEC 555 Perturbaciones en sistemas elctricos causados por equipos

domsticos y elctricos similares. IEC 555-1 : Definiciones. IEC 555-2 : Armnicas. IEC 555-3 : Fluctuaciones de tensin. IEC a. 827 Gua para fluctuaciones de tensin para equipos domsticos(relacionada a IEC 555-3). Norma IEC 555-1 Generalidades: -Compatibilidad electromagntica. -Potencia de control(entrada o salida). -Sistemas de control. -Control on/off cclico. -Programa (de un sistema de control). -Control multiciclo. -Control multiciclo sincrnico. -Control de fase generalizado. -Control de fase. -ngulo de retardo. -Control simtrico. -Control asimtrico. -Forma de onda. -Ciclo. -Ciclo de operacin. Impedancias: -Punto de acoplamiento comn. -Impedancia del sistema alimentador. -Impedancia de conexin al servicio. -Impedancia de alambrado al hogar. -Impedancia de equipos. -Impedancia de referencia.Claudio Salinas Cceres-Tcnico Univ. En Electricidad.


b.

Norma IEC 555-2 Armnicos: -Fundamental (componente). -Armnica (componente). -Orden de la armnica (n). -Razn armnica. -Contenido armnico. -Distorsin armnica total (THD). -Factor de la fundamental.

c.

Norma IEC-3 Tensin: -Cambio de tensin. -Magnitud del cambio de tensin. -Cambio relativo de tensin. -Duracin de un cambio de tensin. -Intervalo de un cambio de tensin. -Fluctuacin de tensin. -Forma de onda de la fluctuacin de tensin. -Fluctuacin de la tensin sinusoidal. -Magnitud de una fluctuacin de tensin. -Razn de ocurrencia de un cambio de tensin.

3.7.2. Institute of Electrical and Electronics Engineers-IEEE. IEEE Std 519 Recommended practices and requirements for harmonic control

in electrical power systems. Reconocida tambin como norma ANSI-American National Standards Institute. Esta norma es aplicable en los siguientes mbitos en los cuales pueden ocurrir armnicas: -Circuitos y dispositivos. -Tecnologa de comunicaciones. -Computadores. -Electromagntismo y radiacin. -Energa y potencia. -Aplicaciones industriales. -Seales y aplicaciones relacionadas.Claudio Salinas Cceres-Tcnico Univ. En Electricidad.


Los contenidos principales de esta norma son: -Definiciones y smbolos. -Generacin de armnicas. -Caracterstica de respuesta de los sistemas. -Efecto de las armnicas. -Compensacin de potencia reactiva y control de armnicas. -Mtodos de anlisis. -Distorsin armnica total (THD). -Medidas de armnicas. -Prcticas recomendadas para consumidores individuales. -Metodologa recomendada para evaluar nuevas fuentes de armnicas.

3.8.

COMISIN NACIONAL DE ENERGA; REGLAMENTO DE LA LEY

GENERAL DE SERVICIS ELECTRICOS (DECRETO SUPREMO 327/97 DEL 12.12.1997)

Titulo VI : Calidad de servicio y precios. Criterios generales: Artculo 221; Los concesionarios de servicio pblico de distribucin son responsables del cumplimiento de los estndares y normas de calidad de servicio que establece la ley y este reglamento. Todo aquel que proporcione suministro elctrico, tanto en generacin, transporte o distribucin, sea concesionario o no, ser responsable del cumplimiento de los estndares de calidad de suministro que establecen este reglamento y las normas tcnicas pertinentes. Artculo 222; La calidad de servicio es el conjunto de propiedades y estndares normales que conforme a la ley y el reglamento, son inherentes a la actividad de distribucin de electricidad concesionada, y constituyen las condiciones bajo las cuales dicha actividad debe desarrollarse. La calidad de servicio incluye, entre otros, los siguientes parmetros: a) Las normas y condiciones que establezcan los decretos de concesin.



b) La seguridad de las instalaciones y de su operacin, y el mantenimiento de las mismas. c) La satisfaccin oportuna de las solicitudes de servicio, en los trminos y condiciones establecidos en este reglamento. d) La correcta medicin y facturacin de los servicios prestados, y el oportuno envo a los usuarios y clientes. e) El cumplimiento de los plazos de reposicin de suministro. f) La oportuna atencin y correccin de situaciones de emergencia, interrupciones de suministro, accidentes y otros imprevistos. g) La utilizacin de adecuados sistemas de atencin e informacin a los usuarios y clientes. h) La continuidad del servicio. i) Los estndares de calidad del suministro. Artculo 223; La calidad del suministro es el conjunto de parmetros fsicos y tcnicos que, conforme a este reglamento y las normas tcnicas pertinentes, debe cumplir el producto electricidad. Dichos parmetros son, entre otros, tensin, frecuencia y disponibilidad. Artculo 224; La responsabilidad por el cumplimiento de la calidad de servicio exigida en este reglamento, compete a cada concesionario. La responsabilidad por el cumplimiento de la calidad de suministro ser tambin exigible a cada propietario de instalaciones que sean utilizadas para la generacin, el transporte o la distribucin de electricidad, siempre que operen en sincronismo con un sistema elctrico. Todo proveedor es responsable frente a sus clientes o usuarios, de la calidad del suministro que entrega, salvo aquellos casos en que la falla no sea imputable a la empresa y la Superintendencia declare que ha existido caso fortuito o fuerza mayor. La Superintendencia podr amonestar, multar, o adoptar las dems medidas pertinentes, si la calidad de servicio de una empresa es reiteradamente deficiente. . Artculo 225; En los casos de suministro sometidos a fijacin de tarifas, la Comisin deber calcular los precios mximos considerando, en las etapas de generacin, transporte y distribucin, los costos de inversin y de operacin de instalaciones suficientes para cumplir con la calidad de suministro exigida en este reglamento y las normas tcnicas pertinentes. En caso que la calidad sea inferior a la exigida, la Superintendencia aplicar las sanciones que correspondan.



Todas aquellas circunstancias de operacin que fueron previstas para el clculo de los precios, no podrn ser aducidas como condiciones de fuerza mayor o caso fortuito que justifiquen un incumplimiento de la calidad del suministro. Entre otras, no sern circunstancias de fuerza mayor, condiciones hidrolgicas iguales o ms hmedas a las del ao ms seco considerado al calcular precios de nudo, las fallas de disponibilidad de sistemas de generacin o transporte cuyo valor promedio en un periodo de varios aos se refleje en los clculos de dichos precios, u otras circunstancias semejantes. Artculo 226; En el caso de empresas concesionarias de servicio pblico de distribucin, el equipamiento y los gastos de explotacin asociados a la medicin y registro de los parmetros de la calidad de suministro deber ser acorde con el rea tpica correspondiente y con el nivel de demanda mxima del conjunto de sus clientes. Artculo 227; La calidad de suministro deber ser evaluada. La evaluacin se realizar separadamente en los sistemas de generacin, transporte, distribucin, y en los propios del consumidor final. Las mediciones de calidad se efectuarn bajos las siguientes dos modalidades: a) En un punto especifico de la red, para determinar el nivel de calidad del suministro entregado al usuario. b) En un conjunto de puntos de la red o de usuarios, seleccionados de acuerdo a procedimientos estadsticos y al programa y metodologa que determine la Superintendencia. Esta medicin determinar la calidad global de suministro, considerando el nivel promedio de los parmetros de suministro y su distribucin probalstitica. En este caso, la evaluacin de la calidad de suministro slo podr efectuarse en forma coordinada entre el operador y el organismo habilitado para realizar la medicin. Artculo 228; Salvo que se acuerde con el suministrador o que el usuario adopte todas las medidas correctivas correspondientes, los usuarios no podrn consumir electricidad mediante equipos que originen perturbaciones en el sistema elctrico que superen los lmites permitidos por las normas. Para estos efectos, el Ministerio, a proposicin de la Comisin, deber dictar una norma tcnica que establezca lo siguiente: a) Tipos de perturbaciones sujetas a limitaciones y holguras permitidas. b) Especificaciones normales, respeto de las perturbaciones, para los equipos que requieran certificado de aprobacin para su comercializacin en el



pas, as como para todas aquellas instalaciones comerciales, industriales o residenciales que provoquen perturbaciones como, por ejemplo, parpadeo. La norma deber incluir, entre otros aspectos, los niveles mximos admisibles de severidad de parpadeo y de inyeccin de armnicas de corriente para los equipos e instalaciones estos equipos. En forma explcita, la norma deber tipificar aquellas condiciones en las que determinados equipos o instalaciones no pueden ser conectadas a las redes de la concesionaria, especialmente en aquellos casos en que stos produzcan niveles inaceptables de severidad de parpadeo o emisin de armnicas. Artculo 229; Los usuarios no podrn exigir calidades especiales de suministro por sobre los estndares que se establezcan a los precios fijados, siendo de la exclusiva responsabilidad de aquellos que lo requieran, la adopcin de las medidas necesarias para lograrlas, salvo pacto en contrario. En este ltimo caso, ser deber del suministrador tomar todas las providencias necesarias para no afectar la calidad de servicio del resto de los usuarios. Se entender que un usuario exige una calidad especial de suministro cuando la calidad solicitada al suministrador supere cualquiera de los estndares mximos sealados en este reglamento. En caso que las instalaciones del usuario originan perturbaciones en el sistema elctrico que superen los lmites permitidos por las normas tcnicas, el suministrador deber comunicar a la Superintendencia que el consumo del usuario est fuera de las normas que sealan en el articulo anterior, a fin de que sta verifique la demuncia y, si corresponde, ordenar al usuario adecuar sus instalaciones o autorice al suministrador para efectuar su desconexin. La Superintendencia deber pronunciarse dentro de un plazo de 30 das a contar de la fecha de ingreso de la comunicacin. Artculo 230; Las empresas concesionarias de servicio pblico de distribucin debern llevar un ndice representativo de la continuidad de servicio entregado a sus usuarios, medido en los trminos y conforme con los procedimientos, plazos y medios de entrega de la informacin, que la Superintendencia especifique, oyendo previamente a las empresas. Este ndice incluir, al menos, los siguientes parmetros, para cada perodo de doce meses, a noviembre de cada ao. a) Frecuencia media de interrupcin y su desviacin estndar. b) Duracin media de la interrupcin y su desviacin estndar. antes indicados. Adems, deber contener las obligaciones y responsabilidades que le competen a los propietarios, por la instalacin y operacin de



c) Tiempo total de interrupcin. Artculo 231; Las empresas concesionarias de servicio pblico de distribucin debern efectuar a su costa una vez al ao, y en la oportunidad que determine la Superintendencia, una encuesta representativa a clientes de su concesin, en la que stos calificarn la calidad del servicio recibido. La encuesta se referir a los aspectos de calidad de servicio que se indican en este reglamento y a cualquier otro que seale la superintendencia. La encuesta ser especificada por la Superintendencia y deber efectuarse a travs de empresas especializadas, debidamente inscritas en un registro que aquella llevar al efecto. La seleccin de los clientes encuestados se efectuar ante la Superintendencia, al azar, tomado como base los antecedentes que para este efecto proporcione el concesionario en medio computacional estndar. Los resultados, debidamente procesados por las empresas que efecten la encuesta, sern comunicados directamente a la Superintendencia y a la empresa concesionaria, acompaados de un informe explicativo. Artculo 232; La Superintendencia elaborar una norma de calificacin que considere los aspectos de calidad de servicio que especifica este reglamento, la que ser comunicada a las empresas con anterioridad a la realizacin de las encuestas indicadas. Artculo 233; Sobre la base de los reclamos directos de cliente presentados a la Superintendencia durante los doce meses anteriores, de las encuestas y del ndice de continuidad, en diciembre de cada ao dicho organismo elaborar un ordenamiento de todas las empresas concesionarias de servicio pblico de distribucin, atendiendo a la calidad de servicio entregado. Esta clasificacin ser publicada y corresponder a la Superintendencia Velar por la adecuada difusin y publicidad de su contenido. Artculo 234; Las exigencias de calidad de servicio que seala este reglamento no sern aplicables en los siguientes casos: a) Sistemas con capacidad instalada de generacin igual o inferior a 1500 kW. b) Sistemas elctricos pertenecientes a usuarios finales, en aquella parte que no constituyan concesin o no utilicen bienes nacionales de uso pblico. En todo caso, los propietarios de estos sistemas debern adoptar las medidas las medidas necesarias para no afectar los sistemas aguas arriba. En el evento que



dichos sistemas originen perturbaciones al sistema elctrico al cual se encuentre conectado, la Superintendencia podr ordenar a los propietarios o usuarios de los mismos adecuar sus instalaciones o disponer su desconexin. c) En caso de racionamiento. Artculo 235; Los concesionarios de servicio pblico de distribucin debern aceptar la interposicin de reclamos y denuncias por situaciones de operacin anormal o insegura, ya sea en forma personal o por cualquier medio, incluyendo el telfono, fax u otros. Asimismo, debern contar, en cada centro de atencin comercial, con un sistema de recepcin y registro de reclamos de sus usuarios, sin perjuicio de las instrucciones que el efecto imparta la Superintendencia. Las quejas que los usuarios formulen a los concesionarios sern informadas por stos a la Superintendencia, en la forma y plazos que ella determine, y sern consideradas para los efectos contemplados en la clasificacin establecida en el artculo 233. Calidad del suministro. Prrafo 1: Criterios Especficos. Artculo 236; En los sistemas elctricos cuya potencia instalada supere los 1500 kW de capacidad de generacin, en que se efecte determinacin de precios de nudo, la calidad de suministro exigida en cada una de las instalaciones de generacin y de transmisin guardar estricta relacin con la determinacin del programa de obras de generacin y transmisin, de mnimo costo total actualizado de abastecimiento, que se utiliza para la determinacin de dichos precios. Artculo 237; Corresponder a la comisin llevar a efecto la simulacin de la operacin de cada sistema elctrico, a fin de determinar el programa de obras a que se refiere el artculo anterior. Para este efecto, utilizar modelos matemticos que reflejen la realidad con la mayor precisin posible. Salvo los casos en que la modelacin del sistema incluya ntegra y exactamente las fallas intempestivas de los sistemas de transporte, para determinar el mnimo costo actualizado de abastecimiento, ser necesario incluir en el programa de obras lo siguiente: a) En las instalaciones cuya falla intempestiva afecte significativamente la operacin global, considerando la duracin y la profundidad de la falla, se incluirn obras suficientes para cumplir con la calidad de servicio correspondiente a un criterio de seguridad de simple contingencia. Se entiende



por simple contingencia, o "n-1", que ante la falla de un elemento del sistema de transmisin no se exceda las capacidades mximas de las instalaciones y que los voltajes permanezcan dentro de los rangos permitidos, bajo la hiptesis que el resto del sistema no presenta fallas intempestivas, salvo aquellas que sean consecuencia directa de la falla del tramo mencionado. Para estos efectos, la condicin normal de operacin del resto del sistema debe considerar que parte de l puedan estar en mantenimiento conforme a los programas correspondientes. Para los efectos de este artculo, una norma tcnica dictada por el Ministerio a proposicin de la Comisin, determinar que se entender por afectar significativamente la operacin global y por condicin normal de operacin. b) En las instalaciones, se considerar una calidad de suministro conforme a lo dispuesto en los artculos 241 y siguientes y en las dems normas pertinentes. Artculo 238; En los sistemas elctricos en que se efecte la determinacin de precios nudos, slo se podr transmitir y transformar niveles de potencia iguales o inferiores a la capacidad de las instalaciones, incluida la sobrecarga tcnicamente permisible, habida consideracin de las normas de calidad de servicio que correspondan y de la calidad de suministro utilizada al calcular los precios respectivos. Artculo 239; La calidad de suministro de las empresas distribuidoras se servicio pblico, que operen en sistemas cuyo tamao es superior a 1500 kW en capacidad instalada de generacin, en cuanto a tensin, frecuencia, disponibilidad y otros, corresponder a estndares normales con lmites mximos de variacin, segn se seala en este reglamento. Artculo 240; Para asegurar el cumplimiento de la obligacin de dar suministro, los concesionarios de servicios pblicos de distribucin debern disponer permanentemente del abastecimiento de energa que sumado a la capacidad propia de generacin, les permita satisfacer el total de sus necesidades proyectadas para, a lo menos, los prximos tres aos. Si la obligacin anterior se cumple mediante contratos, para los efectos de tales contrataciones, los concesionarios de servicio pblico de distribucin debern implementar un sistema de acceso abierto a los diferentes oferentes del mercado, en que se convoque pblicamente a stos a participar en el abastecimiento que requieran contratar, bajo condiciones libremente definidas, que sean de general aplicacin en un momento determinado, objetivas y no discriminatorias, y de pblico conocimiento.



En caso que un concesionario no pudiere disponer del abastecimiento requerido en esta norma, deber informarlo a la Superintendencia y a la Comisin dentro de los primeros 30 das en que esto ocurra. Prrafo 2: Definiciones Artculo 241; Las mediciones y registros para determinar la calidad de suministro debern ser polifsicos segn sea el nmero de fases existentes, y simultneos en cuanto a sus variables de voltaje y corriente. Las mediciones se efectuarn con equipos e instrumentos de medida de precisin, adecuados para el rango de las variables que se medirn, y de acuerdo a lo que especifique la norma tcnica correspondiente. Cuando exista neutro asequible, la medicin de los voltajes se efectuarn entre la fase respectiva y el neutro. Las mediciones de voltaje de media y alta tensin se efectuarn con transductores de voltaje que entreguen una respuesta de frecuencia plana, en el rango cero a tres mil ciclos por segundo. Del mismo modo, las mediciones de voltaje de baja tensin que ocupen transductores de voltaje externos al equipo de medicin, debern tambin entregar una respuesta de frecuencia plana en el rango cero a tres mil ciclos por segundo, al igual que las mediciones de corriente que requieran transductores de corriente externos al equipo de medicin. Artculo 242; La frecuencia nominal del voltaje, en sistemas elctricos en que exista servicio pblico de distribucin, ser de 50 ciclos por segundo, en adelante Hz. En condiciones normales de operacin, el valor promedio de la frecuencia fundamental, medida en intervalos de tiempo de 10 segundos durante todo perodo de siete das corridos, deber encontrarse en el rango siguiente: a) Sistemas con capacidad instalada en generacin superior a 100 MW, en los cuales el aporte de energa de centrales hidroelctricas durante dicha semana no supere el 60% del consumo total: -sobre 49,8 Hz y bajo 50,2 Hz durante al menos el 99% del perodo -entre 49,3 Hz y 49,8 Hz durante no ms de un 0,5% del perodo -entre 50,2 y 50,7 Hz durante no ms de un 0,5% del periodo. b) Sistemas con capacidad instalada en generacin superior a 100 MW, en los cuales el aporte de energa de centrales hidroelctricas durante dicha semana no supere el 60% del consumo total: -sobre 49,8 Hz y bajo 50,2 Hz durante al menos el 97% del perodo -entre 49,3 Hz y 49,8 Hz durante a lo ms un 1,5% del perodo -entre 50,2 y 50,7 Hz durante a lo ms un 1,5% del perodo.



c) Sistemas con capacidad instalada en generacin entre 1,5 MW y 100 MW, en los cuales el aporte de energa de centrales hidroelctricas durante dicha semana supere el 60% del consumo total: -sobre 49,8 Hz y bajo 50,2 Hz durante al menos el 98% del perodo -entre 49,3 Hz y 49,8 Hz durante no ms de un 1,5% del perodo -entre 50,2 y 50,7 Hz durante no ms de un 1,5% del perodo -sobre 49,0 Hz y bajo 49,3 Hz durante a lo ms el 0,5% del perodo -sobre 50,7 Hz y bajo 51,0 Hz durante a lo ms el 0,5% del perodo. d) Sistemas con capacidad instalada en generacin entre 1,5 MW y 100 MW, en los cuales el aporte de energa de centrales hidroelctricas durante dicha semana supere el 60% del consumo total: -sobre 49,8 Hz y bajo 50,2 Hz durante al menos el 96% del perodo -entre 49,3 Hz y 49,8 Hz durante no ms de un 3,0% del perodo -entre 50,2 y 50,7 Hz durante no ms de un 3,0% del perodo -sobre 49,0 Hz y bajo 49,3 Hz durante a lo ms el 1,0% del perodo -sobre 50,7 Hz y bajo 51,0 Hz durante a lo ms el 1,0% del perodo. e) Sistemas con capacidad instalada en generacin menor que 1,5 MW: -sobre 49,8 Hz y bajo 50,2 Hz durante al menos el 94% del perodo -entre 49,3 Hz y 49,8 Hz durante no ms de un 4,0% del perodo -entre 50,2 y 50,7 Hz durante no ms de un 4,0% del perodo -sobre 49,0 Hz y bajo 49,3 Hz durante a lo ms el 2,0% del perodo -sobre 50,7 Hz y bajo 51,0 Hz durante a lo ms el 2,0% del perodo. Artculo 243; La norma tcnica fijar las magnitudes de la tensin nominal de 50 Hz. El proveedor del servicio deber indicar explcitamente, a cada usuario, la tensin en el punto de conexin entre ambos, en adelante punto de conexin. Las variaciones u holguras permitidas de la tensin nominal en el punto de conexin, sern las siguientes: a) En Baja Tensin (BT): Excluyendo perodos con interrupciones de suministro, el valor estadstico de la tensin medido de acuerdo con la norma tcnica correspondiente, deber esta dentro del rango de -7,5% a +7,5% durante el 95% del tiempo de cualquiera semana del ao o de siete das consecutivos de medicin y registro. b) En Media Tensin (MT): Excluyendo perodos con interrupciones de suministro, el valor estadstico de la tensin medido de acuerdo con la norma tcnica correspondiente, deber esta dentro del rango de -6,0% a +6,0% durante



el 95% del tiempo de cualquiera semana del ao o de siete das consecutivos de medicin y registro. c) En Alta Tensin (AT): c.1) Tensin nominal de 154 kV. Excluyendo perodos con interrupciones de suministro, el valor estadstico de la tensin medido de acuerdo con la norma tcnica correspondiente, deber esta dentro del rango de +/-5% durante el 95% del tiempo de cualquiera semana del ao o de siete das consecutivos de medicin y registro. c.2) Tensin nominal inferior a 154 kV. Excluyendo perodos con interrupciones de suministro, el valor estadstico de la tensin medido de acuerdo con la norma tcnica correspondiente, deber esta dentro del rango de +/-6% durante el 95% del tiempo de cualquiera semana del ao o de siete das consecutivos de medicin y registro.

La medicin y el registro se efectuarn en la conexin correspondiente. La norma tcnica determinar las condiciones de medida y registro del voltaje. Las fluctuaciones de voltaje no debern superar los lmites que determine la norma tcnica que al efecto dictar el Ministerio, a proposicin de la Comisin. Artculo 244; La norma tcnica fijar el valor efectivo mximo de la componente de secuencia negativa de tensin, los ndices correspondientes y la forma de registro. Esta norma, dictada por el Ministerio a proposicin de la Comisin, establecer los lmites permisibles de desequilibrio de la tensin de suministro, segmentados segn las distintas etapas y tensiones nominales del sistema elctrico. Artculo 245; Durante cualquier perodo de doce meses, las interrupciones de suministro de duracin superior a tres minutos, incluidas las interrupciones programadas, no debern exceder los valores que se indican a continuacin: a) En puntos de conexin a usuarios finales en baja tensin: 22 interrupciones, que no excedan, en conjunto, 20 horas. b) En todo punto de conexin a usuarios finales en tensiones iguales a media tensin: 14 interrupciones, que no excedan, en conjunto, 10 horas. c) En puntos de conexin a concesionarios de servicio pblico de distribucin, la indisponibilidad aceptable en horas anuales ser igual a la indisponibilidad aceptable de generacin mas la indisponibilidad aceptable de transmisin.



La indisponibilidad aceptable de generacin, ser establecida por la Comisin con motivo del programa de obras a que se refiere el articulo 272 de este reglamento. La indisponibilidad aceptable de transmisin ser la establecida por la Comisin para efectos del clculo de factores de penalizacin, segn se seala en el artculo 281. Las interrupciones de suministro de duracin inferior o igual a tres minutos, no debern superar los lmites que dictamine la norma tcnica que al efecto establecer el Ministerio, a proposicin de la Comisin. Articulo 246; Para efectos de la aplicacin del literal b) del artculo 227, en lo que respecta al parmetro interrupciones de suministro en instalaciones de servicio pblico de distribucin, se considerarn al menos los siguientes ndices, sobre la base de valores promedio y su distribucin probabilstica, calculados en los trminos que seale la norma tcnica: a) Frecuencia media de interrupcin por transformador, FMIT. b) Frecuencia media de interrupcin por kVA, FMIK. c) Tiempo total de interrupcin por transformador, TTIT. d) Tiempo total de interrupcin por kVA, TTIK. Los valores exigidos dependern del rea tpica de distribucin de que se trate y sern definidos por la Comisin con ocasin del clculo de valores agregados de distribucin. Para este efecto, los fijar en las bases del estudio de cada rea tpica a que se refiere el artculo 296, y sern exigibles a contar de la vigencia del decreto tarifario respectivo. En todo caso, los valores mximos para los parmetros mencionados, considerando slo interrupciones internas de la red, debern estar dentro de los rangos siguientes, con la probabilidad de ocurrencia que determine la norma tcnica correspondiente: - FMIT entre 5 y 7 veces al ao. - FMIK entre 3,5 y 5 veces al ao. - TTIT entre 22 y 28 horas al ao. - TTIK entre 13 y 18 horas al ao. Artculo 247; Para suministro en tensiones iguales o inferiores a media tensin, en zonas que la norma tcnica dictada por el Ministerio a proposicin de la Comisin defina como rurales, las holguras que se indican en los artculos 243 y siguientes, se incrementarn del modo que se disponga en la misma norma.



Articulo 248; Cualquier concesionario de distribucin podr programar la suspencin temporal del servicio en alguna parte de la red, cuando sea necesario para mantenimiento, reparacin, ampliacin o conexin de nuevos clientes, informando a los consumidores finales con un mnimo de 72 horas de anticipacin, en los das y horas que menos afecte a los consumidores finales Sin perjuicio de lo dispuesto en el inciso anterior, las suspenciones fuera de programa que sean imprescindibles para efectuar reparaciones que deriven de emergencias o situaciones intempestivas, podrn realizarse sin el aviso sealado, pero debern ser comunicadas de inmediato a la Superintendencia, con los antecedentes que justifiquen la medida. Las suspenciones programadas de las empresas generadoras y de transporte, que afecten a empresas distribuidoras, debern ser avisadas a stas por el CDEC correspondiente con una anticipacin mnima de 120 horas. Toda suspencin de servicio, programada o intempestiva, deber quedar registrada por la empresa en un libro de registro de eventos que dispondr para estos efectos, sealndose las instalaciones afectadas, la duracin de la interrupcin, y la naturaleza de la misma. Artculo 249; En el caso de puntos de entrega a usuarios finales en tensin inferior a media tensin, las suspensiones temporales programadas no debern superar, para ningn cliente, un perodo de 12 horas en doce meses, ni de 8 horas continuas en ninguna ocasin. En el caso de puntos de entrega a usuarios finales en tensin igual a media tensin, las suspensiones temporales programadas no debern superar, para ningn cliente, un perodo de 8 horas en doce meses, ni de 6 horas continuas en ninguna ocasin. Artculo 250; Los ndices de severidad de parpadeo o "flicker" y de contaminacin por inyeccin de corrientes armnicas s la red, deber sujetarse a lo que indique la norma tcnica correspondiente. La norma tcnica tambin determinar las condiciones a las que deber someterse el voltaje efectivo de las armnicas individuales. La misma norma determinar los rangos aceptables del factor de potencia de la potencia efectiva transferida en los puntos de entrega, considerando el nivel de tensin, la demanda del sistema y otros parmetros que sean relevantes. El factor de potencia para los clientes a quienes les sean aplicables los precios de distribucin, ser el sealado en el artculo 294.



CAPTULO 4 SISTEMAS ELCTRICOS.

4.1.

ARMNICAS EN SISTEMAS ELCTRICOS INDUSTRIALES.

La mayor parte de los problemas de armnicas son generados en los sistemas elctricos industriales. En muchas industrias los procesos involucran la aplicacin de cargas no-lineales. Estas cargas incluyen a los variadores de frecuencia, grandes rectificadores, hornos de induccin y de arco. Estas cargas pueden utilizar una gran porcin de la energa consumida por la industria. Las cargas industriales, tales como los motores, tienen un relativo bajo factor de potencia. La mejora del factor de potencia por medio de los bancos de condensadores trae consigo los problemas de las resonancias, condicin que puede aumentar algunas corrientes armnicas provenientes de las cargas no-lineales. Las cargas de mayor uso son los motores y otras cargas con baja resistencia de amortiguamiento a las condiciones de resonancias. Entonces, la aplicacin de condensadores tambin puede crear problemas sobre otras instalaciones que slo posean cargas resistivas. Otro de los efectos de la polucin de armnicas en los sistemas elctricos es el factor de potencia, menor que s slo se consideran cargas lineales. Es entonces de gran inters contar con equipamiento que considere las armnicas en la medicin o los llamados equipos true rms. Adems es necesario poder identificar a prioridad la o las resonancias que se puedan generar al conectar los bancos de condensadores (simulaciones).



4.2.

EJEMPLO DE UN SISTEMA INDUSTRIAL.

Como ya se ha dicho anteriormente, las principales fuentes de generacin de armnicas son las que estn estrechamente ligadas a la electrnica de potencia, poder ubicarlas y separarlas del resto de las cargas lineales es una buena decisin ya que es posible atacar el problema con soluciones individuales que pueden resultar econmicamente ms rentable que el de una solucin globalizada. En la figura (4-1) se muestra el sistema elctrico de una industria en particular al cual se tomaron muestras de voltaje y corriente con un equipo true rms el cual analiza los espectros armnicos en porcentaje arrojando datos del THD-V y THD-I, los cuales son mostrados a continuacin.

Central Central

Lnea

de Transmisin 110

Alimentador 12 kV Carga Carga Carga

Carga

Figura (4-1): Ejemplo de un sistema elctrico industrial en particular.



g

p5.7 4.5 3.4 2.3 1.2 0.0 -1.1 -2.2 -3.3 -4.5

0.01

0.02 Tiempo (s )

0.03

0.04

-5.6 0.05

Figura (4-2): Corrientes de un generador trifsico de 12kV.

Ir Thd= 0.7%

Is Thd= 0.5%

It Thd= 0.5% 100 90 80 60 50 40 30 20 10 0 70

1

2

3

4 A rmnic o

5

6

7

8

Figura (4-3): Espectro armnico de corriente de un generador de 12 kV.


Corriente (% )

Corriente (A )


g4.8 3.9 2.9 1.9 0.9

-0.1 -1 -2 -3 -4 0.01 0.02 Tiempo (s ) 0.03 0.04 0.05

Figura (4-4): Corriente en generador trifsico de 23 kV.

Ir Thd= 0.6%

Is Thd= 0.6%

It Thd= 0.6% 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Corriente (%)

1

2

3

4 Armnico

5

6

7

8

Figura (4-5): Espectro armnico de corriente de un generador de 23 kV.


Corriente (A )


4.1 3.3 2.5 1.7 0.9 0.1

-0.8 -1.6 -2.4 -3.2 0.02 0.04 Tiempo (s ) 0.06 0.08 -4 0.1

Figura (4-6): Corriente trifsica de lnea de transmisin de 110 kV.

Ir Thd= 0.5%

Is Thd= 0.5%

It Thd= 0.6% 100 90 80 60 50 40 30 20 10 0 70

Corriente (A )Corriente (% )

1

2

3

4 A rmnic o

5

6

7

8

Figura (4-7): Espectro armnico de corriente de lnea de 110 kV.

Cla

armonicas y calidad del servicio

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