2

• De la evaluación de armónicos en un sistema eléctrico que es “un gran generador” de ellas.

• De los aspectos a considerar en el planteamiento del problema y sus soluciones posibles

• La aplicación del software DIgSILENT PowerFactory en la obtención de resultados

3

– Hornos de fundición de arco eléctrico– Magnitudes de corriente muy grandes

4

– Procesos de “laminación” con motores de CD

– Procesos con variadores de velocidad

5

6

7

8

9

10

11

121000.0802.00604.00406.00208.0010.000 ..

192.76

153.18

113.60

74.025

34.447

-5.1297

385.800 Hz183.692 Ohm

406.700 Hz25.671 Ohm

166.000 Hz36.419 Ohm

173.100 Hz29.925 Ohm

250.000 Hz33.672 Ohm

247.000 Hz67.644 Ohm

DIg

SIL

EN

T

Respuesta del bus de acometida

131000.0802.00604.00406.00208.0010.000 ..

195.31

154.43

113.56

72.687

31.813

-9.0613

388.500 Hz185.988 Ohm

178.700 Hz 1.885 Ohm

167.600 Hz10.460 Ohm

DIg

SIL

EN

T

Respuesta del bus principal de la planta

141000.0802.00604.00406.00208.0010.000 ..

211.55

167.29

123.02

78.764

34.503

-9.7581

T bl EBT N k I d M i d i Oh

169.000 Hz12.257 Ohm

388.200 Hz201.313 Ohm

DIg

SIL

EN

T

Respuesta del bus del tablero del horno de fundición (EBT)

15

Formas de Onda

Waveform Snapshot at 20/07/2006 22:05:59

CHA Volts CHA Amps

22:06:00.009 22:06:00.015 22:06:00.020 22:06:00.025 22:06:00.030 22:06:00.035

Volts

-400000

-300000

-200000

-100000

0

100000

200000

300000

400000

Amps

-400

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

16

0.050.040.030.020.01-0.00 [s]

1500.00

1000.00

500.00

0.00

-500.00

-1000.00

-1500.00

Carga: Positive Sequence Current in A

Forma de onda conteniendo armonicas pares Carga Date: 9/20/2005

Annex: /2

DIg

SIL

EN

T

17

18

Formas de Onda

Total RMS: 1500.80 AmpsDC Level : 34.80 Amps

Fundamental(H1) RMS: 1495.37 AmpsTotal Harmonic Distortion (H02-H50): 4.94 % of FNDEven contribution (H02-H50): 0.98 % of FNDOdd contribution (H03-H49): 4.84 % of FND

CHA Amps

Thd H05 H10 H15 H20 H25 H30 H35

% of FND

0

1

2

3

4

5

19

201000.0802.00604.00406.00208.0010.000 ..

211.55

167.26

122.97

78.685

34.398

-9.8890

O

173.600 Hz 0.227 Ohm

181.300 Hz 1.856 Ohm119.500 Hz 0.556 Ohm

113.600 Hz 9.604 Ohm

158.100 Hz20.035 Ohm

167.800 Hz13.587 Ohm

388.400 Hz201.480 Ohm

DIg

SIL

EN

T

Comparación de la respuesta del bus de acometida con y sin filtros

21

1000.0802.00604.00406.00208.0010.000 ..

193.46

153.73

114.01

74.285

34.561

-5.1631

Acometida CFE: Network Impedance Magnitude in Ohm

386.200 Hz183.702 Ohm

115.700 Hz16.924 Ohm

160.600 Hz19.183 Ohm

244.400 Hz30.681 Ohm

250.200 Hz33.773 Ohm172.800 Hz

29.926 Ohm

166.000 Hz36.419 Ohm

157.200 Hz42.932 Ohm

112.700 Hz27.567 Ohm

240.900 Hz61.273 Ohm

247.100 Hz67.668 Ohm

406.700 Hz25.671 Ohm

DIg

SIL

EN

T

Comparación de la respuesta del bus principal de la planta con y sin filtros

22

23

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Componentes armónicos

Porcentaje de lafundamental

24

Gráficas de Tiempo

CHA Vrmsavg CHA Irmsavg

Vrm

savg

Ir

msa

vg

21:16 21:18 21:20 21:22 21:24 21:26 21:28 21:30 21:32

19000

20000

21000

22000

23000

24000

25000

26000

0

500

1000

1500

2000

2500

Voltaje y corriente registradas en un ciclo de operación del horno

25

Formas de Onda

Total RMS: 1280.30 AmpsDC Level : 42.65 Amps

Fundamental(H1) RMS: 1141.34 AmpsTotal Harmonic Distortion (H02-H50): 5.67 % of FNDEven contribution (H02-H50): 3.33 % of FNDOdd contribution (H03-H49): 4.59 % of FND

CHA Amps

Thd H05 H10 H15 H20 H25 H30 H35

% of FND

0

1

2

3

4

5

6

En fusión inicial

26

Formas de Onda

CHA Volts CHA Amps

21:23:00.009 21:23:00.015 21:23:00.020 21:23:00.025 21:23:00.030 21:23:00.035

Volts

-40000

-30000

-20000

-10000

0

10000

20000

30000

40000

Amps

-4000

-3000

-2000

-1000

0

1000

2000

3000

4000

27

Formas de Onda

Total RMS: 897.20 AmpsDC Level : 16.20 Amps

Fundamental(H1) RMS: 873.87 AmpsTotal Harmonic Distortion (H02-H50): 8.81 % of FNDEven contribution (H02-H50): 4.82 % of FNDOdd contribution (H03-H49): 7.38 % of FND

CHA Amps

Thd H05 H10 H15 H20 H25 H30 H35

% of FND

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

En fusión final

28

– 2da componente (frecuencia 111 Hz)– 3ra componente (frecuencia 172 Hz)

29

301000.0802.00604.00406.00208.0010.000 ..

15.270

12.118

8.9668

5.8152

2.6636

-0.4881

160.900 Hz14.524 Ohm

104.500 Hz 8.268 Ohm

171.300 Hz 0.313 Ohm

111.700 Hz 0.388 Ohm

DIg

SIL

EN

T

Respuesta del tablero del horno EBT con los filtros propuestos

31

322.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.0 11.0 12.0 13.0 14.0 15.0 16.02.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.0 11.0 12.0 13.0 14.0 15.0 16.02.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.0 11.0 12.0 13.0 14.0 15.0 16.0 ..

5.0000

4.0000

3.0000

2.0000

1.0000

0.000

DIg

SIL

EN

T

Componentesindividuales de

corriente en diferentes tableros

33

THD THD factor deTablero calculado recomendado potencia

% %

Acometida 0.29 1.5 0.974Tablero Hornos 2.13 5 0.99Tablero horno EBT 2.5 5 0.82

Asimismo, conforme al IEEE se determinó la distorsión total de la demanda que en el punto de acometida fue de 1.08 % mientras que el límite recomendado es de 3.75 %

Distorsión total de voltaje calculada*

34

Formas de Onda

Waveforms (1.0 sec.) at 22/07/2006 10:07:09

CHA Volts CHB Volts

10:07:09.10 10:07:09.11 10:07:09.12 10:07:09.13 10:07:09.14 10:07:09.15 10:07:09.16 10:07:09.17

Volts

-50000

-40000

-30000

-20000

-10000

0

10000

20000

30000

40000

50000

35

36 0.250 0.180 0.110 0.040-0.0300-0.1000 ..

2.1696

1.1828

0.196

-0.7907

-1.7775

-2.7643

0.109 s-2.539 p.u.

0.109 s-1.872 p.u.

0.104 s 1.945 p.u. D

IgS

ILE

NT

37

• Con las evaluaciones de sobretensiones se determinaron los apartarrayos para los filtros.

• Asimismo, en estado estable las tensiones no exceden mas del 1.02 p.u. en condiciones de baja carga

38

39

40

Mes Cargo kWh Cargo Demanda FP Bonificación

Enero 1,249,145.71$ 76,993.10$ 90.10 346.60$Febrero 1,184,197.26$ 75,146.11$ 90.90 2,931.18$Marzo 1,240,799.89$ 74,598.18$ 90.50 1,713.81$Abril 1,217,671.72$ 71,978.28$ 90.80 2,682.10$Mayo 906,228.55$ 73,734.56$ 91.00 2,489.64$Junio 1,169,006.03$ 76,557.66$ 90.20 648.01$Julio 1,224,162.79$ 76,993.10$ 90.10 339.67$Agosto 1,017,035.24$ 75,146.11$ 90.90 2,517.41$Septiembre 1,156,788.13$ 74,598.18$ 90.50 1,597.77$Octubre 1,132,434.70$ 71,978.28$ 90.80 2,494.35$Noviembre 1,121,110.35$ 73,734.56$ 91.00 3,079.97$Diciembre 1,120,257.98$ 76,557.66$ 90.20 620.99$

TOTAL 21,461.50$

Bonificación con equipos actuales

Con montos expresados en dólares americanos

41

Mes Cargo kWh Cargo Demanda FP Bonificación

Enero 1,249,145.71$ 76,993.10$ 97.40 23,726.07$Febrero 1,184,197.26$ 75,146.11$ 97.40 22,492.45$Marzo 1,240,799.89$ 74,598.18$ 97.00 22,385.57$Abril 1,217,671.72$ 71,978.28$ 97.00 21,968.30$Mayo 906,228.55$ 73,734.56$ 97.00 16,349.48$Junio 1,169,006.03$ 76,557.66$ 97.00 21,090.31$Julio 1,224,162.79$ 76,993.10$ 97.00 22,085.41$Agosto 1,017,035.24$ 75,146.11$ 97.00 18,348.57$Septiembre 1,156,788.13$ 74,598.18$ 97.00 20,869.89$Octubre 1,132,434.70$ 71,978.28$ 97.00 20,430.52$Noviembre 1,121,110.35$ 73,734.56$ 97.00 20,226.22$Diciembre 1,120,257.98$ 76,557.66$ 97.00 20,210.84$

TOTAL 250,183.65$

Diferencia 228,722.15$

42

Beneficio económico con equipos propuestos y sin considerar:

• ahorros en mantenimiento

• eficiencia en el horno

• reducción de pérdidas eléctricas, etc. . .

43

• Se ha presentado una evaluación de armónicos detallada de un sistema eléctrico “tipo siderúrgica”

• Se mostraron algunos de los aspectos importantes en la identificación de los problemas encontrados

Formas de Onda

Waveforms (1.0 sec.) at 22/07/2006 10:07:09

CHA Amps CHB Amps

10:07:09.0 10:07:09.1 10:07:09.2 10:07:09.3 10:07:09.4

Amps

-1000

-500

0

500

1000

1500

44

• Se mostró la metodología seguida para la solución de los problemas, la solución “matemática” fue realizada empleando el software DIgSILENT PowerFactory.

• Se verificó el cumplimiento de las recomendaciones del IEEE

• Se presentó una evaluación acerca de los beneficios económicos que tiene un filtro bien diseñado