Sags e Interrupciones

ITESM - Campus Monterrey

Centro de Estudios de Energía

Definiciones

Sag: voltaje

-150

-100

-50

0

50

100

150

1 37 73 109 145 181 217 253 289 325 361 397

Es una reducción momentánea (típicamente de 0.5 a 30 ciclos) en el valor RMS de voltaje.

Son causados por fallas en sistemas de potencia o por arranque de cargas muy grandes

Definiciones

Interrupciones: Causan la pérdida momentánea completa del voltaje (típicamente entre 2 y 5 s)

voltaje

-150

-100

-50

0

50

100

150

1 37 73 109 145 181 217 253 289 325 361 397

Normalmente son causadaspor acciones de la compañía suministradora para aislar fallas

Sags

Sags e interrupciones son causados generalmente por fallas (cortos circuitos) en el sistema de la compañía suministradora

A

Mecanismos

Inicia la falla

B

32

1

Incremento en la corriente

Caída de voltaje en los conductores

+

Vz

- Actúa el interruptor 3

V

-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

-30 20 70 120V

V

-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

-30V

V

-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

-30 20 70 120V

V

Áreas de vulnerabilidad

Es el área alrededor de una falla (corto circuito) donde el voltaje es constante

Existen dos regiones con un interés especial Región de voltaje <50%.

Puede soltar bobinas de relevadores

Región de voltaje <90%. Puede afectar equipo electrónico sensible

Protección de equipos

Existen 4 niveles principales para corregir los sags

14 1. Especificación de equipos antes de comprar Controles

MotoresOtras

cargas

Incremento en costo

Cia.

suministradora

2

3 2. Acondicionamiento a controles

3. Alimentadores o grupos de cargas

4. Sistema de distribución,compañía suministradora

Especificación de equipo

Normalmente es la solución de menor costo

Puede ser especificada la duración mínima del sag que el equipo debe soportar

Acondicionamiento a controles

Requerimientos de un sistema de acondicionamiento controles: Contar con un almacén de

energía

Tiempos de operación muy cortos o estar “en línea”

Algunas opciones de acondicionamiento

Reguladores ferroresonantes

Fuentes ininterrumpibles de poder o UPS (de operación continua o intermitente)

Sintetizadores magnéticos

Transformador ferroresonante

Diagrama simplificado

Capacitor

WC

Devanadocompensador

Devanadosecundario

Devanadoprimario

Devanadoneutralizador

Características Ideal para cargas

ligeras constantes Normalmente tienen

relaciones 1:1 Generalmente se

especifica con capacidad 4 veces más grande que la carga

Si es sobrecargado se colapsa el voltaje a cero

Transformadores ferroresonantes

Con un 25% de carga un transformador puede resistir sags hasta de 30% del voltaje nominal

Con un 100% de carga un regulador sólo puede resistir sags de 70% del voltaje nominal

Característica típica de voltaje contra carga de un transformador ferroresonante

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 25 50 75 100

% de carga%

de

volt

aje

a la

en

trad

a p

ara

man

ten

er u

n 9

0% o

mas

de

volt

aje

a la

sal

ida

Transformadores ferroresonantes

Por eso es necesario sobredimensionar los

transformadores ferroresonantes

Sintetizadores magnéticos

Usualmente se utiliza en cargas grandes

Componentes: Aislamiento y

transformador Almacén de energía

(capacitores y transformador ferroresonante)

Filtros de armónicas Transformador Zig-zag

Fuentes ininterrumpibles de poder (UPS)

Pueden alimentar cargas por períodos largos de tiempo

Tipos principales de UPS En línea Fuera de línea híbrido

Rectificador

cargador

Banco de

baterías

InversorLINEA

Interruptor

manual

CARGARectificador

cargador

Banco de

baterías

InversorLINEA

Interruptor

Automático

CARGA

Rectificador

cargador

Banco de

baterías

InversorLINEA

Transformador

ferroresonante CARGA

Fuentes ininterrumpibles de poder (UPS)

Características de los UPS en línea: Inmunidad a disturbios en

la línea Pueden ser muy costosos Pueden ser muy ineficientes

Fuentes ininterrumpibles de poder (UPS)

Características de los UPS fuera de línea

Tiempo de respuesta entre 4 y 8 ms

Normalmente no protegen contra disturbios en la línea ni regulación

Fuentes ininterrupibles de poder (UPS)

Características de los UPS híbridos Tienen la misma

configuración que los “fuera de línea”

El transformador ferroresonante de salida protege contra disturbios y regulación en la alimentación

Fuentes de poder ininterrumpibles (UPS)

Especificaciones: kVA nominales regulación de voltaje

estática y dinámica distorsión armónica en la

corriente de entrada y voltaje de salida

protección contra sobretensión

atenuación de ruido

Grupo motor-generador

Consta de un motor de inducción acoplado a un generador sincrónico

El almacén de energía se encuentra en la inercia de la máquina

Grupo motor-generador

Puede mantener el voltaje y la frecuencia de salida de 0.1 a 15s cuando se ha perdido completamente la alimentación

Motor de polo reescribibles

Este tipo de motores estan diseñados para mantener una velocidad constante

Características: Mayor momento de inercia

Corrientes de arranque menores

Menor caída de velocidad al perder la alimentación

Aislamiento de fallas en compañías suministradoras

Tipos de fallas: Transitorias o temporales:

No se requiere de reparación después de que la falla es liberada

Permanentes: Existe un mal funcionamiento la instalación y se requiere de reparación después de que la falla es liberada

Acciones preventivas

Poda de árboles cercanos a las líneas

Instalación de aparta rayos

Limpieza de aisladores Instalar protección

contra animales Colocar hilos de guarda

Aterrizar correctamente el sistema (torres y subestaciones)

Modificación de las prácticas de recierre de interruptores

Instalación de interruptores con recierre en las líneas

Agregar sistemas en anillo

Modificación de los aisladores

Eliminar disparos rápidos (fast tripping)