curso calidad de energía
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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
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smis
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Gen
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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