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Problemas y Soluciones de Calidad de la Energa

ING. ALBERTO SANDOVAL RODRGUEZ

DOCENTE FIEE

CONSULTOR ENERGETICO

AGOSTO 2001

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PROBLEMAS DE CONMUTACIN POR LA INSTALACIN DE UN BANCO DE CONDENSADORES

PARA LA CORRECION DEL FACTOR DE POTENCIA

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AMBIENTE

El problema se presenta en una clnica mdica, que cuenta con un sistema de tomografa computarizada (CT Scan). Este sistema de tomografa se alimenta a travs de una lnea en 440 V con un trasformador de aislamiento de 440/220Volt.

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PROBLEMA

El problema se presentaba en el sistema de tomografa computarizado, el cual se apaga repentinamente y los componentes presentaban fallas.

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DIAGNOSTICO DEL PROBLEMA

Para el diagnstico del problema, se instal un analizador de potencia y energa, para registrar los principales parametros de energa y los diferentes eventos que se presentban durante la operacin del sistema de tomografa computarizada. Un monitoreo de slo un da fue suficiente para identificar las fallas.

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DIAGNOSTICO DEL PROBLEMA

La Falla fue debida a presencia de disturbios en la lnea de alimentacin causada por un banco de condensadores, instalado para la correcin del factor de potencia, localizado a una cuadra. La atenuacin del transformador de aislamiento no es suficiente para proteger al sistema de tomografa Computarizada de tales severos transitorios.

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DISTURBIO EN LA LNEA DE ALIMENTACIN PRODUCIDO POR UN BANCO DE

CONDENSADORES

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EFECTO DE ATENUACIN AL TRANSFORMADOR AISLADO

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CONTINUACIN

La ampliacin de los datos de la forma de onda, muestra el rango de frecuencia del sistema, cuando es energizado por el banco de capacitores, el cual se encuentra entre 1kHz y 1.5kHz. esto permiti la especificacin del tratamiento para mitigar el problema.

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AMPLIACIN DE LA FORMA DE ONDA

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SOLUCIN AL PROBLEMA

Una vez diagnosticado el problema y determinado el causante de dichos disturbios, se recomendo el uso de un filtro activo especficamente diseado para este tipo de disturbio en 1kHZ. El filtro fue instalado en una lnea de 440 voltios para proteger todo el equipo durante operacin. En la siguiente figura se muestra la difernecia entre la entrada y la salidad del filtro durante la conmutacin de operacin del banco de capacitores.

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SOLUCIN AL PROBLEMA

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Fallas en un computador,

conectado a circuitos compartido y

derivado

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AMBIENTE

Se localiza la falla en un laboratorio, adyacente a oficinas

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Problemas ocasionado

los problemas se presentban en el sistema de cmputo usado por el personal del laboratorio, el cual mostr fallas intermitentes y datos errados. Tpicamente esto se iniciaba, alrededor de las 10 A.M. En algunos das no se presentaban fallas.

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Diagnostico del problema

Para el diagnostico del problema se instalo en el tablero del sistema de computo, un equipo analizador de Armonicos, el analizador fue conectado, lnea a neutro y neutro a tierra. Las formas de onda registradas de lnea a neutro fueron relativamente ondas sinusoidales no deformadas, las cuales no dieron ningn indicio de las fuentes de disturbio de la lnea.

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Continuacin

El equipo de monitoreo revelo un modelo de Sags (disminucin de la tensin) repetitivos en la tensin RMS, empezando justamente despus de las 10 A.M. El carcter regular de estos Sags, surgen ademas de la variacin correspondiente en el neutro, fueron hechos invariantes a un al incremento de la resolucin a pocos minutos.

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Forma de onda entre lnea y neutro, se observa disminuciones repetitivas de

tensin

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Forma de onda entre lnea y neutro, se observa disminuciones repetitivas de

tensin

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se observa disminuciones repetitivas de tensin

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SolucinLa repeticin regular de los Sags de tensin fue un poderoso indicio, lo cual indicaba la conmutacin automtica de otra carga en el circuito. Como se puede observar en la forma de onda de neutro a tierra, lo que indica que la carga fue lineal.

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Forma entre el neutro y tierra

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continuacin

Un pequeo trabajo de mayor analisis permitilocalizar una impresora laser en una de las oficinas cercanas cuyo fusible esta caliente como consecuencia de las impresiones cada minuto aproximadamente. La alta demanda de corriente y el desarrollado potencial resultante en el neutro fueron la causa de los errores en el sistema de cmputo. Usualmente la impresora era encendida alrededor de las 10 A.M., despus que el usuario ha creado un texto para ser impreso. Moviendo la impresora a otro rlugar del circuito se elimin la fuente de interferencia del computador

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continuacin

La alta demanda de corriente y el desarrollado potencial resultante en el neutro fueron la causa de los errores en el sistema de cmputo. Usualmente la impresora era encendida alrededor de las 10 A.M., despus que el usuario ha creado un texto para ser impreso.

Moviendo la impresora a otra rama del circuito se elimin la fuente de interferencia del computador

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PROBLEMA DEL CONTROL DEL ASCENSOR

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ENTORNO DEL PROBLEMA

El problema se presento en un edificio de un condominio.

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PROBLEMAS

El problema fue inicialmente diagnosticado como una excesiva cada de tensin entre el servidor principal de entrada en el stano y el cuarto del motor del piso diez. Los tcnicos comprometidos gastaron mucho tiempo y dinero probando reparar este presumible problema el cual haba sido diagnosticado incorrectamente.

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CONTINUACIN

Entre las soluciones probadas estuvieron: reajuste de los taps de los transformadores a +5 por ciento, reemplazo del transformador por un modelo de transformador con baja impedancia, y la instalacin de un regulador conmutable de taps electrnico. Incluso fue comprado un generador de emergencia de 450 kW para probar y ver si ste sera necesariamente reemplazado en vez del existente de 175 kW.

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CONTINUACIN

Todos estos esfuerzos tuvieron limitados xitos, pero ninguno ofreci una solucin aceptable

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DIAGNOSTICO DEL PROBLEMA

Para al diagnostico del problema la consultora utiliz un analizador de potencia y energa para evaluar la calidad de la tensin y la corriente suministrada al motor del elevador. En la figuras sgts se muestra la variacin de la corriente durante el arranque del motor y el efecto que ocasiona esta corriente en la tensin.

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Variacin de la corriente al momento del arranque del motor

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Efectos de la corriente de arranque del motor en la tensin

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Solucin al Problema

Al uso del analizador permitio a descubrir el problema real. Dos factores llegaron a ser evidentes: primero, la tensin RMS verdadera reportada por el monitor mostr que los valores medidos por el equipo de medicin del control de ascensores fueron engaosos

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Continuacin

La actual cada de tensin no fue tan severa como se indicaba al principio. El anlisis de las formas de onda de la corriente y de la tensin (ambas visualmente y usando un anlisis de armnico) mostraron que la distorsin armnica, y no la baja tensin, fue la fuente real del problema, como se ve en la figura sgt.

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Formas de onda distorsionadas de la tensin

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Continuacin

El nivel de la quinta y stima armnica en la forma de onda de la tensin fue debido a la reactancia del bobinado del generador en respuesta a la demanda de la corriente no lineal desde el controlador del motor del ascensor. Un circuito en el controlador del motor fue sensitivo a la distorsin armnica a esas frecuencias, confundindolas por un error en rotacin de fases. La solucin fue lograda mediante el reemplazo de este circuito a un costo de pocos dlares.

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Exhibicin relativamente alta de la quinta y stima armnica

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Disminucin severa de la Tensin

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