tecnica elÉctromecanica central s.a. de c.v. calidad de … · de banco automático de capacitores...

1

TECNICA ELÉCTROMECANICA CENTRAL S.A. DE C.V.

CALIDAD DE LA ENERGIA

PPG INDUSTRIES DE MEXICO, S.A. DE C.V.

Elaboró: Ing. José Rosales

20 de Octubre de 2015

Avenida Técnicos No. 250

Col. El Sabino, Querétaro, Qro, México. C.P. 76148

Tel. 52(442)248-0035

www.tecsaqro.com

http://www.tecsaqro.com/

DEPARTAMENTO DE

OPERACIONES.

SISTEMA DE MONITOREO PARA LA CALIDAD DE LA ENERGÍA

EMPRESA: PPG INDUSTRIES DE MEXICO, S.A. DE C.V. UBICACION: Libramiento a Tequisquiapan #66, zona industrial; San

Juan del Rio, Querétaro 76800 México ESTUDIO: Análisis de calidad de la energía

FECHA:20/OCT/2015

i

INDICE

Índice...………………………………………………….…………..……………………………...……..…...… i

Índice de Figuras...…………………………….……...………………………………...……….….....………. iii

Índice de Tablas...………………………………...…………….………………...………………..…………… v

Resumen.………………………………………………...………………………..……………...………….......vi

1. Introducción. ……………………………………………..……………………….…………………….....… 1

1.1. Introducción……………………………………………………………………….…………...…....…… 1

1.2. Definición de calidad de la energía. …………..……...………………………...…...…………………... 2

1.3. Marco regulatorio de la calidad de la energía………………………………..............……….…...…..… 2

2. Características del sistema monitoreado y del estudio realizado............................................................... 6

2.1. Antecedentes..…………….……………………………..………………………………….……..…….. 6

2.2. Planteamiento del problema………………………………………………....………….………....……. 6

2.3. Objetivo.…………………………………………………………………………….………...…....…… 6

2.4. Justificación…………….……………………………………………………….……………………….. 7

2.5. Alcances.……………………………………………………………………...………….…...….……… 7

DEPARTAMENTO DE

OPERACIONES.




FECHA:20/OCT/2015

ii

3. Monitoreo de la calidad de la energía………….…………..………………..………………………….…... 8

3.1. Diagrama unifilar del sistema eléctrico…………...………………..……………….……...……………. 8

3.2. Características del equipo monitoreado (Datos de placa)……………………..………………..….....…. 9

3.3. Cantidades a medir …………………………..……………………………..................……………....... 9

4. Análisis de la calidad de energía……………………..…………………………………………....……..... 10

4.1. Características del procesamiento de información del equipo de monitoreo…..…...…………...…....... 10

4.2. Caso de estudio..…….………………………………..………………………….…………..…………. 10

4.3. Presentación de resultados……………………………..…………………………………………..….... 11

5. Conclusiones y Trabajos Futuros. ……………………………………………….……………………….. 19

5.1. Diagnóstico…………..…...……………………..………………....…………….…………………....... 19

5.2. Propuesta de solución………………...…………………………………...……………....……..……... 20

Referencias. ………………………………………………………………………………………….………... 21

Apéndice A.……………...……………………………………………………..…………..…...............…..... 22

DEPARTAMENTO DE

OPERACIONES.




FECHA:20/OCT/2015

iii

INDICE DE FIGURAS

3.1 Diagrama unifilar del transformador bajo estudio de PPG…………….……..…......…….....………….......8

4.1 Diagrama fasorial de voltajes y corrientes en el transformador trifásico bajo estudio de PPG.................... 12

4.2 Voltajes de las fases del transformador trifásico bajo estudio de PPG.…………….………........……..... 13

4.3 Corrientes de las fases del transformador trifásico bajo estudio de PPG…………...…….………....….......... 14

4.4 Voltajes de las fases del transformador trifásico bajo estudio de PPG durante el monitoreo de 72 horas…15

4.5 Corrientes de las fases del transformador trifásico bajo estudio de PPG durante el monitoreo de 72 hrs.... 16

4.8 DATv del transformador trifásico bajo estudio de PPG durante el monitoreo de 72hrs......….................... 17

4.9 DATi del transformador trifásico bajo estudio de PPG durante el monitoreo de 72hrs..…………….….... 18

DEPARTAMENTO DE

OPERACIONES.




FECHA:20/OCT/2015

iv

INDICE DE TABLAS

1.1 Desbalance máximo permitido en la tensión en el punto de acometida……...............................................… 3

1.2 Límites máximos de distorsión armónica total en tensión (DAT) y de la Componente armónica individual

máxima de tensión (CAIMT) en el punto de acometida …………………..………...……………...……… 3

1.3Límites máximos de distorsión armónica total de corriente (DTD) y de la Componente armónica individual

máxima de corriente (CAIMC) para baja, media y alta tensión hasta 69 kV………………...…………...… 3


máxima de corriente (CAIMC) para alta tensión (mayor de 69 kV y hasta 161 kV)…………………..…… 4


máxima de corriente (CAIMC) para alta tensión (mayor de 161 kV).................................................................. 4

1.6Límites de variaciones de tensión (Flicker)..................................................................................................… 5

3.1 Datos relevantes de placa…...…………………………………………….................................................… 9

3. 2 Monitoreo de calidad de la energía del transformador bajo estudio de PPG…………...……………..…... 9

4. 2 Parámetros eléctricos registrados al inicio en el trasformador trifásico bajo estudio de PPG..................... 11

5.1 Resultado del análisis de parámetros eléctricos e índices de calidad de la energía...................................… 19

DEPARTAMENTO DE

OPERACIONES.




FECHA:20/OCT/2015

v

RESUMEN

En este reporte se presenta el monitoreo de los parámetros eléctricos e índices de calidad de la energía

obtenidos en un trasformador trifásico de PPG con capacidad de 3000 KVA´s en el lado de baja tensión. Los

parámetros eléctricos que se registraron son los nominales y como parte de la calidad de la energía se

inspeccionaron presencia de armónicas, distorsión armónica total, así como depreciaciones e incrementos de

voltaje, de manera generalizada el comportamiento de voltaje esta dentro de los límites permisibles osila en

una banda del ± 3 %, el comportamiento de corriente se aprecia balanceada, el valor promedio, mínimo y

máximo es 860, 1400 y 2500 amperes, tanto voltaje como corriente se encuentra dentro de sus valores

nominales, sin embargo presenta bajo factor de potencia FP=0.3 inductivo en condición mínima y FP= 0.6

inductivo condición máxima. El trasformador opera con una capacidad del 30 % como máxima y del 12%

promedio respecto al nominal sin embargo el consumo de reactivos predomina haciendo referencia a la energía

real consumida. Por otro lado el contenido armónico de las señales voltaje y corriente no es significativo, la

distorsión armónica de voltaje DATv en promedio se encuentra en el 2.5% y para el caso de la distorsión

armónica de corriente DATi no supera el 11% , los límites están dentro de los admisibles en la especificación

de CFE L-000045 con lo que respecta a la calidad de la energía y referidos a los armónicos.

Respecto al banco de capacitores y la influencia que tiene en el mejoramiento del factor de potencia se

concluye que se tiene una capacidad insuficiente para conseguir un FP> 0.9 con la capacidad de KVAR´s

instalada, se propone la revisión de requerimientos de potencia reactiva en los dispositivos interconectados al

trasformador de manera individual para una posible compensacion local y como otra alternativa la utilización

de banco automático de capacitores para una compensación general para dar solución al problema de bajo

factor de potencia considerando que ya se cuenta con este tipo de compensación reactiva en esta subestación.

DEPARTAMENTO DE

OPERACIONES.




FECHA:20/OCT/2015

1

Sección 1

Introducción

1.1 Introducción

Debido a la importancia que representa la energía eléctrica en nuestra vida, la cual es usada en la iluminación,

en la operación de diversos equipos, vídeo, aire acondicionado y sistemas de cómputo, así como en procesos

industriales como de servicio, es importante contar con una buena calidad de energía. La energía eléctrica

además se ha empleado en la fabricación de la mayoría de las cosas que utilizamos. Por consiguiente los

disturbios y variaciones de voltaje que se producen en la red eléctrica afectan directamente al usuario que desde

el punto de vista económico una calidad deficiente genera grandes pérdidas económicas que dependen del

proceso al que se hace referencia.

Los disturbios no sólo afectan al equipo de los consumidores, sino que también perjudica la operación de la red

de suministro. Los disturbios mencionados causan problemas como los que se citan a continuación:

Operación incorrecta de controles remotos.

Sobrecalentamiento de cables.

Incremento de las pérdidas reactivas de los transformadores y motores.

Errores en medición.

Operación incorrecta de sistemas de protección, entre otros

DEPARTAMENTO DE

OPERACIONES.




FECHA:20/OCT/2015

2

Dentro de los disturbios antes mencionados la más grande causa de los problemas en la calidad de la energía

está asociada a la presencia de armónicos seguida de depreciaciones o incrementos de voltaje de corta y larga

duración.

1.2 Definición de calidad de la energía

La calidad de la energía eléctrica está definida como: conjunto de parámetros y/o propiedades del voltaje y

corriente entregado al usuario, el cual está ausente de problemas de estabilidad, continuidad y deterioro de la

forma de onda.

Los fenómenos y disturbios en los sistemas eléctricos que respectan a la calidad de la energía los describe

el estándar IEEE Std. 1159-1995. La calidad de la energía puede representarse a través de la curva ITI

(CBEMA), ver apéndice A.

1.3 Marco regulatorio de la calidad de la energía

El marco regulatorio de la calidad de la energía está basada en estándares internacionales. La tendencia en

México, impulsada por Comisión Federal de Electricidad, es de implantar las normas de dichos estándares.

La norma estándar IEEE-519 con respecto de los armónicos como parte de la calidad de la energía tiene hasta

ahora una especificación provisional (CFE L0000-45), la cual se basa en dicha norma. Las tablas 1.1-1.6

indican las desviaciones máximas permisibles indicadas en la especificación CFE L-000045, aplicables tanto al

suministrador como al consumidor que se encuentren conectados a la red eléctrica de CFE.

DEPARTAMENTO DE

OPERACIONES.




FECHA:20/OCT/2015

3

Tabla 1.1Desbalance máximo permitido en la tensión en el punto de acometida Tensión

(kV)

Desbalance

(%)

Menor de 1 3,0

Mayor de 1 2,0

Tabla 1.2Límites máximos de distorsión armónica total en tensión (DAT) y de la Componente armónica individual

máxima de tensión (CAIMT) en el punto de acometida Tensión

(kV)

Distorsión Armónica

Individual en %

(CAIMT)

Distorsión Armónica

Total de Tensión en %

(DAT)

Menor de 1 6,0 8,0

de 1 a 35 5,0 6,5

Mayor de 35 2,0 3,0

Tabla 1.3Límites máximos de distorsión armónica total de corriente (DTD) y de la Componente armónica individual

máxima de corriente (CAIMC) para baja, media y alta tensión hasta 69 kV Impedancia

Relativa

(lcc / lL)

para Armónicas Impares en % (CAIMC) Distorsión Armónica

Total de Corriente en %

(DTC)

h<11 11≤h<17 17≤h<23 23≤h<35 h≥35

(Icc / IL) < 20 4,0 2,0 1,5 0,6 0,3 5,0

20 ≤ (Icc / IL) < 50 7,0 3,5 2,5 1,0 0,5 8,0

50 ≤ (Icc / IL) < 100 10,0 4,5 4,0 1,5 0,7 12,0

100 ≤ (Icc / IL) < 1000 12,0 5,5 5,0 2,0 1,0 15,0

(Icc /IL) ≥ 1000 15,0 7,0 6,0 2,5 1,4 20,0

DEPARTAMENTO DE

OPERACIONES.




FECHA:20/OCT/2015

4

Tabla 1.4 Límites máximos de distorsión armónica total de corriente (DTD) y de la Componente armónica individual

máxima de corriente (CAIMC) para alta tensión (mayor de 69 kV y hasta 161 kV)

Impedancia

Relativa

(lcc / lL)



(DTC) h<11 11≤h<17 17≤h<23 23≤h<35 h≥35

(Icc / IL) < 20 2,0 1,0 0,75 0,3 0,15 2,5

20 ≤ (Icc / IL) < 50 3,5 1,75 1,25 0,5 0,25 4,0

50 ≤ (Icc / IL) < 100 5,0 2,25 2,0 0,75 0,35 6,0

100 ≤ (Icc / IL) < 1000 6,0 2,75 2,5 1,0 0,5 7,5

(Icc /IL) ≥ 1000 7,5 3,5 3,0 1,25 0,7 10,0

Tabla 1.5Límites máximos de distorsión armónica total de corriente (DTD) y de la Componente armónica individual

máxima de corriente (CAIMC) para alta tensión (mayor de 161 kV)

Impedancia

Relativa

(lcc / lL)



(DTC) h<11 11≤h<17 17≤h<23 23≤h<35 h≥35

(Icc /IL) < 50 2,0 1,0 0,75 0,3 0,15 2,5

(Icc /IL) ≥ 50 3,0 1,5 1,15 0,45 0,22 3,75

NOTAS:

En el caso de armónicas pares los límites se reducen al 25% de los correspondientes a armónicas

impares.

Los límites mostrados en la tabla 4, 5 y 6 deben ser utilizados como el caso más desfavorable de

operación normal. Para arranque de secadoras eléctricos de arco, que toman un tiempo máximo de un

minuto, se permite exceder los límites de la tabla en 50%.

En ningún caso se permiten corrientes de carga con componentes de corriente directa.

DEPARTAMENTO DE

OPERACIONES.




FECHA:20/OCT/2015

5

Icc = Corriente de Corto Circuito,

IL = Corriente de Carga

Tabla 1.6Límites de variaciones de tensión (Flicker) Indicador Límite

Pst ≤ 1

Plt ≤ 0,65

dt ≤ 3,3% Durante el cambio de tensión para más de 500 ms

dc ≤ 3,3%

dmax

4 % Sin condiciones adicionales.

≤ 6 % Para equipo que es conmutado manualmente o con una frecuencia mayor a 2 veces por día y

también con arranque retardado de más de 10 s, o arranque manual después de una interrupción en el

suministro de energía.

≤ 7 % Para equipo que es conmutado hasta dos veces al día.

NOTAS:

Indicador de Variación de Tensiones de Corto Plazo (Pst):Expresa la severidad de la fluctuación

durante un periodo de 10 minutos, siendo Pst=1 el umbral de irritabilidad.

Indicador de Variaciones de Tensión de Largo Plazo (Plt):Expresa la severidad de la fluctuación

durante un periodo largo de 2 horas, empleando valores sucesivos de Pst.

Psty Pltno aplica para cambios de tensión por conmutación manual que ocurre una vez cada día y los

límites dt, dc y dmax deben aplicarse con las tensiones previas multiplicadas por el factor 1.33.

Los límites no aplican a conmutaciones por interrupciones de emergencia.

DEPARTAMENTO DE

OPERACIONES.




FECHA:20/OCT/2015

6

Sección 2

Características del sistema monitoreado y

del estudio realizado

2.1 Antecedentes

En la subestación de 3000 KVA´s de PPG se instaló un banco de capacitores con una capacidad de 560

KVAR´s en el lado de baja tensión del transformador con la finalidad de mejorar el factor de potencia con ello

se logró un FP de 0.95. Debido al crecimiento de la demanda en la empresa se incorporo una subestación

adicional trasladando carga a esta subestación y en consecuencia la liberación del transformador, después de

dicha maniobra el valor de FP disminuyo a 0.92.

2.2 Planteamiento del problema

El banco de capacitores antes mencionado está constituido de dos gabinetes fijos con capacidad 80 kVAR´s y

dos gabinetes de control automático de 150 y 250 kVAR´s respectivamente este último presenta dos unidas

de 25 kVAR´s a consecuencia del daño de cables y a un contactor, la señalización por bajo factor de

potencia en dichos gabinetes es observada, el valor de factor de potencia promedio es de alrededor de

FP=0.3, cabe señalar que el último recibo el FP general de PPG aún está dentro de los límites recomendaos

sin penalizaciones.

2.3 Objetivo:

General: Monitorear los parámetros eléctricos e índices de calidad de la energía del transformador trifásico de

3000 KVA bajo estudio de PPG.

Específicos:

Comparar parámetros eléctricos e índices de calidad de la energía medidos con los observados en

los gabinetes de control automático de capacitores.

DEPARTAMENTO DE

OPERACIONES.




FECHA:20/OCT/2015

7

Análisis de calidad de la energía a partir del monitoreo.

Diagnóstico de problemas relacionados a la calidad de la energía.

2.4 Justificación:

Debido a la afectación que provoca un bajo factor de potencia relacionada directamente en penalización por

parte de la empresa suministradora CFE y con el uso deficiente de la energía traducida en perdidas,

envejecimiento prematuro de equipos, interacción armónicas en la instalación, calentamiento, entre otros, hace

que el bajo factor de potencia debe tratarse como un problema de primera necesidad que debe resolverse a la

brevedad.

2.5 Alcance del estudio en calidad de la energía

Estudio convencional:

Monitoreo de los parámetros eléctricos en el trasformador bajo estudio en PPG durante el intervalo de

tiempo del estudio.

Detección de depreciaciones de voltaje (sags y dips), incrementos de voltaje (sewlls) y interrupciones en

el trasformador bajo estudio en PPG

Detección de contenido armónico en el trasformador bajo estudio en PPG

DEPARTAMENTO DE

OPERACIONES.




FECHA:20/OCT/2015

8

Sección 3

Monitoreo de la calidad de la energía

3.1 Diagrama unifilar del sistema eléctrico

De acuerdo a la inspección física realizada el diagrama unifilar en el trasformador trifásico bajo estudio de

PPG se representa con la figura 3.1 así mismo se puede apreciar el sitio donde se instaló el equipo de

monitoreo para la calidad de la energía.

Fig. 3.1 Diagrama unifilar del transformador bajo estudio de PPG

13.8 V

Sitio de inspección monitoreo de calidad de la energía

480 V

3000 kVA

DEPARTAMENTO DE

OPERACIONES.




FECHA:20/OCT/2015

9

3.2 Características del equipo a monitorear

Tabla 3.1 Datos relevantes de placa

Máquina o dispositivo

Datos de Placa

H(kV) x(V) I(A) S(KVA) Z (%) P(KW) Q(KVAR) FP(+,-)

TRANSFORMADOR

13.8 480 3000

3.3 Cantidades a medir

Los parámetros a medir en el estudio se muestran en la Tabla 3.2.

Tabla 3.2 Parametros del monitoreo calidad de la energía

Parámetro Unidad de medida

Valores Eficaces rms de voltaje (v) y corriente

(i).

(volts(V)), amperes(A))

Potencia Aparente (S) KVA

potencia Real (P) KVW

Potencia Reactiva (Q) KVAR

Factor de Potencia (FP) (0-1)

Distorsión armónica total de voltaje (DATv) y

Distorsión armónica total de corriente (DATi).

%

Numero de Armónica (1-25)

DEPARTAMENTO DE

OPERACIONES.




FECHA:20/OCT/2015

10

Sección 4

Análisis de la calidad de la energía

4.1 Características de procesamiento de información del equipo de monitoreo

La información procesada por el instrumento de medición (Analizador de calidad de la energía PQA 824) está

configurada de la siguiente manera:

Paso de integración 1 minuto.

Umbral de registro de eventos y disturbios armónicos, sags, flikers e interrupciones.

4.2 Caso de estudio

Monitoreo de 72 horas en el transformador bajo estudio de PPG, las condiciones iníciales al monitoreo

dentro de las nominales.

DEPARTAMENTO DE

OPERACIONES.




FECHA:20/OCT/2015

11

4.3 Presentación de resultados

Los resultados del monitoreo realizó en el trasformador bajo estudio de PPG se expresan en dos partes, la

primera al inicio del registro se toma un ciclo de 60 Hz de las señales de corriente y voltaje a través de un

muestreo (256 muestras por cada paso de integración) a partir del cual se obtienen los parámetros eléctricos e

índices de calidad de la energía (Tabla 4.2) y diagrama fasorial (figura 4.10). La segunda parte son los valores

de los parámetros antes mencionados calculados de la misma manera pero registrados cada minuto durante el

monitoreo de 72 horas.

Tabla 4.1 Parámetros eléctricos registrados al inicio en el trasformador trifásico bajo estudio de PPG

Parámetros Monofásico Trifásico

Fase 1 Fase 2 Fase 3

Voltaje(V) V12 V1N V23 V2N V31 V3N

474.02 273.06 474.99 273.9 473.88 274.0

Corriente (A) 1111.4 1108.5 1113.7

Potencia Aparente (kVA) 304.12 303.57 305.14 912.73

Potencia Real (kW) 94.24 101.66 91.68 287.58

Potencia Reactiva (kVAR) 289.15 286.05 291.04 866.24

Factor de potencia FP 0.31 0.33 0.30 0.32

Distorsión armónica total

de voltaje (DATv) (%)

2.63 2.54 2.62

Distorsión armónica total

de voltaje (DATi) (%)

10.41 10.87 10.37

Factor de desplazamiento Fdesp 0.31 0.34 0.30 0.32

Frecuencia (Hz) 60

DEPARTAMENTO DE

OPERACIONES.




FECHA:20/OCT/2015

12

En la figura 4.1 se muestra el diagrama fasorial del transformador trifásico se observa balanceado en magnitud

y fase (desfasamiento de 120° entre fases y de misma magnitud) tanto en corrientes como en voltajes el

desfasamiento de corrientes con respecto a voltajes es de 10° en retraso.

Fig.4.1 Diagrama fasorial de voltajes y corrientes en el transformador trifásico bajo estudio de PPG

DEPARTAMENTO DE

OPERACIONES.




FECHA:20/OCT/2015

13

En un ciclo completo. Los voltajes se aprecian balanceados sinusoidales con amplitud y frecuencia constante,

ver figura 4.2.

Fig.4.2Voltajes de las fases del transformador trifásico bajo estudio de PPG.

DEPARTAMENTO DE

OPERACIONES.




FECHA:20/OCT/2015

14

En un ciclo completo. Las corrientes se observan balanceadas en amplitud y magnitud, el contenido

armónico es perceptible, los armónicos impares son observados esta onda es tipica involucra al 5ª , 7ª y 9ª

armónica, ver figura 4.3.

Fig.4.3 Corrientes de las fases del transformador trifásico bajo estudio de PPG

DEPARTAMENTO DE

OPERACIONES.




FECHA:20/OCT/2015

15

Durante el monitoreo de 72 horas. El voltaje se aprecia balanceado y en condiciones normales para operar,

oscila en una banda ±3% respecto al nominal (ver figura 4.4) cabe señalar que se referencia bajo las

condiciones de estudio ya mencionadas.

Fig. 4.4 Voltajes de las fases del transformador trifásico bajo estudio de PPG durante el monitoreo de 72 horas.

DEPARTAMENTO DE

OPERACIONES.




FECHA:20/OCT/2015

16

Durante el monitoreo de 72 horas, el comportamiento de la corriente se aprecia balanceada, el valor promedio,

minimo y máximo es 860 , 1400 y 2500 amperes respectivamamente la dinámica de la corriente esta ligada a

la demanda de la carga en cada instante del registro, ver figura 4.5.

Fig. 4.5 Corrientes de las fases del transformador trifásico bajo estudio de PPG durante el monitoreo de 72 hrs.

DEPARTAMENTO DE

OPERACIONES.




FECHA:20/OCT/2015

17

En el monitoreo de 72 horas. La distorsión armónica total de voltaje DATv tiene un valor del 2.5 % promedio

no rebasa el 5 % establecido como límite máximo permitido de acuerdo a la especificación CFE L-00045

(ver figura 4.6).

Fig.4.6 DATv del transformador trifásico bajo estudio de PPG durante el monitoreo de 72hrs.

DEPARTAMENTO DE

OPERACIONES.




FECHA:20/OCT/2015

18

En el monitoreo de 72 horas. La distorsión armónica total de corriente DATi tiene un valor promedio y máximo

del 6 % y 11 % respectivamente esta magnitud para las fases no rebasa el 20 % establecido como límite

máximo permitido en la especificación CFE L-00045, para el neutro el DATi tiene un valor promedio del

14% y máximo del 24 % aunque la distorsión armónica total de corriente sea alta la magnitud de las

armónicas es despreciable con respecto a la nominal, aún sin una capacidad robusta de corto circuito se

encuentra dentro de los límites permisibles (ver figura 4.7).

Fig.4.7 DATi del transformador trifásico bajo estudio de PPG durante el monitoreo de 72 hrs.

DEPARTAMENTO DE

OPERACIONES.




FECHA:20/OCT/2015

19

Sección 5

Conclusiones y trabajos futuros

5.1 Diagnóstico

En la tabla 5.1 se muestran los resultados del monitoreo para el análisis de la calidad de la energía en el

trasformador bajo estudio de PPG.

Tabla 5.1Resultado del análisis de parámetros eléctricos e índices de calidad de la energía.

Equipo o dispositivo

Características

Trasformador

13.8/480 V

3000 KVA

Voltaje dentro del rango admisible oscila en una banda del ±3%, posición del tap

fijo. Comportamiento de corriente corriente se aprecia balanceada, el valor promedio,

mínimo y máximo es 860, 1400 y 2500 amperes. Bajo factor de potencia FP=0.3

inductivo en condición mínima y FP 0.6 condición máxima. El trasformador opera

con una capacidad del 30 % como máxima y del 15% promedio respecto al nominal

sin embargo el consumo de reactivos predomina con respecto a la energía real

consumida. Por otro lado ligero contenido armónico en la señal de corriente

armónicas involucradas 5,7, y 9 siendo la quinta la de mayor magnitud con valor de

10 % con respecto a la fundamental, la distorsión armónica total de corriente DATi

tiene un valor promedio y máximo del 6 % y11 % respectivamente, la distorsión

armónica total de voltaje DATv tiene un valor promedio de 2.5%, los factores de

calidad dentro de los límites permisibles con lo que respecta a armónicos.

DEPARTAMENTO DE

OPERACIONES.




FECHA:20/OCT/2015

20

NOTA: Los índices de calidad de la energía están referidos a la especificación CFE L-000045.

5.2 Propuesta de solución:

Recomendación:

Incorporar las unidades disponibles al banco automático de capacitores de 125 kVAR´s para que

trabaje a toda su capacidad.(En relación a la demanda observada el factor de potencia estaría aún

por debajo del permisible de FP> 0.9).

Considerar otra unidad automática de capacitores, comercialmente la de 125 KVAR´s sería

suficiente para lograr un FP admisible y con libertad de compensación para el aumento de carga.

Cabe señalar que el banco de capacitores debe ser automático para evitar la sobrecompensación y

en consecuencia posibles sobre voltajes.

Realizar una revisión de cargas y circuitos principales para determinar el bajo Factor de Potencia en

base a la carga real demanda por separado (potencia activa y potencia reactiva) para localizar las

fuentes que tiene requerimientos altos de reactivos en ocasiones es más pertinente considerar

compensadores en los equipos de forma local tal es el caso algunos motores para evitar el bajo

factor de potencia.

DEPARTAMENTO DE

OPERACIONES.




FECHA:20/OCT/2015

21

REFERENCIAS

[1] Enrique Acha, Manuel Madrigal, Power Systems Harmonics: Computer Modelling and Analysis, John

Wiley & Sons, 2001.

[2] R. N. Bracewell, The Fourier Transform and its Application, McGraw-Hill, 1965.

[3] Hwei P. Hsu, Análisis de Fourier, Addison-Wesley Iberoamerica, 1987.

[4] W. Shepherd & P. Zand, Energy Flow and Power Factor in Nonsinusoidal Circuits, Cambridge University

Press, 1979.

[5] J. Arrillaga, D. A. Bradly, P.S. Bodger, Power Systems Harmonics, John Wiley & Sons,1989.

[6] R. C. Dugan, M. F. McGranaghan, Electrical Power Systems Quality, McGrall- Hill, 1996.

[7] G. T. Heydt, Electric Power Quality, Stars in a Circle Publications, 1991.

[8] M.H.J. Bollen, Understanding Power Quality Problems: Voltage Sags and Interruptions, Piscataway, N.J.,

IEEE Press, 2000.

[9] N.G. Hingorani, L. Gyugyi, Understanding FACTS, IEEE Press, 2000.

[10] A. Ghosh, G. Ledwich, Power Quality Enhancement Using Custom Power Devices, Kluwer academic

publishers, 2002.

[11] IEEE Recommended Practices and Requirements for Harmonic Control in Electrical Power Systems,

IEEE std 519-1992, IEEE Press.

[12] IEEE Recommended Practice for Powering and Grounding Sensitive Electronic Equipment. IEEE std

1100-1992, IEEE Press.

[13] IEEE Recommended Practice for Monitoring Electric Power Quality, IEEE Std 1159-1995, November

1995.

[14] Especificación Provisional CFE-L0000-45, Perturbaciones permisibles en las formas de onda de tensión

y corriente del suministro de energía eléctrica, Comisión Federal de Electricidad, enero 1995.

DEPARTAMENTO DE

OPERACIONES.




FECHA:20/OCT/2015

22

APENDICE A

Distorción armónica:Las armónicas son voltajes o corrientes senoidales que tiene frecuencias múltiplos

enteros de la frecuencia del sistema eléctrico (50 ó 60 Hz). La distorsión de formas de onda puede ser

descompuestas en una suma de una señal a fundamental y señales a frecuencia armónicas. La distorsión

armónica se origina a partir de características no líneales de elementos conectados en las redes eléctricas. Las

armónicas son descritas por su magnitud y ángulo de fase. Es también común de usar una simple cantidad, que

es la distorsión total armónica (THD), como una medida efectiva del valor de la distorsión de la señal.

Componente Armónico Individual Máximo de Tensión (CAIMT) ,𝐶𝐴𝐼𝑀𝐶 = 100𝑋𝑓ℎ𝑚

𝑓1, donde, 𝑓ℎ𝑚 representa la

amplitud máxima de la señal de corriente o voltaje mientras que 𝑓1 represental la fundamental de la señal

en cuestión

Distorsión Armónica Total de Tensión (DAT): La distorsión armónica total de tensión se expresa en por ciento

y se calcula de acuerdo a 𝐷𝐴𝑇𝑉 = √∑ |𝑉ℎ

2|𝐻≤∞ℎ=2

|𝑉12|

,donde,

Vh - Componente de la "h" armónica de tensión

V1- Componente de frecuencia fundamental de tensión

h - No. de armónica, " 1 " indica la componente de frecuencia fundamental

H = 25 como mínimo

Sag: Un sag es un decremento entre 0.1 y 0.9 pu del voltaje rms con una duración desde 0.5 ciclos hasta 1

minuto. El termino sag se ha usado por bastantes años para describir un decremento de voltaje de corta

DEPARTAMENTO DE

OPERACIONES.




FECHA:20/OCT/2015

23

duración. Aunque el término no ha sido formalmente definido, este ha ido incrementando su aceptación y ha

sido utilizado por compañías de suministro, fabricantes, y por último los usuarios.

Swell: Un swell es definido como un incremento de entre 1.1 y 1.8 pu el voltaje rms con una duración de 0.5

ciclos hasta 1minuto. Como los sags, los swells son usualmente asociados con las condiciones de falla en el

sistema, pero estos no son tan comunes como los sags de voltaje. Una razón para que un swell pueda ocurrir es

cuando hay voltaje temporal debido a una falla entre fases o falla de fase a tierra. La Figura 7.6 muestra un

swell de voltaje ocasionado por la falla de fase a tierra. Los swell también pueden ser ocasionados por el

switcheo de grandes cargas o por la energización de grandes bancos de capacitores.

Ruido Eléctrico: Es la distorsión (no necesariamente periódica) de la forma sinusoidal del voltaje. Este es

debido a switcheo, transmisores de radio y equipo industrial de arco eléctrico.

El ruido es definido como una señal eléctrica no deseada con contenido espectral de ancho de banda menor de

200 kHz. Sobrepuesto al voltaje o corriente de fase del sistema eléctrico, o sobre los conductores del neutro,

también este ruido se presenta en los sistemas de comunicaciones.

Parpadeo (flikers): Se refiere a las fluctuaciones en el nivel de voltaje. Estas son debidas a la conexión de

cargas cíclica o por oscilaciones subarmónicas (subarmónicas se refiere a señales de frecuencia menor a la

fundamental). Por lo general este efecto se observa fácilmente en el cambio de intensidad bajo y alto de

lámparas y ruido acelerado y desacelerado de motores.

DEPARTAMENTO DE

OPERACIONES.




FECHA:20/OCT/2015

24

Interrupción: Es la pérdida total de potencia. Por lo general se considera interrupción cuando el voltaje ha

decrecido a un 15 % del valor nominal o menos. Este es debido a aperturas de líneas, daño de transformadores,

operación de fusibles o equipos de protección de la red, entre otras posibilidades. También se consideran

interrupciones de energía aquellas que duran milisegundos.

La curva ITI (CBEMA): Describe la envolvente del voltaje de alimentación el cual puede ser típicamente

tolerado por la mayoría de los equipos de información (Information Technology Equipment, ITE).Esta curva,

ITI (CBEMA), es aplicada para voltajes nominales de 120 V obtenidos de sistemas de 120 V, 208Y/120V, y

120/240V 60Hz. Para todas las consideraciones el término de voltaje se aplica a condiciones de 120 V RMS, 60

Hz. Siete tipos de eventos pueden ser descritos en esta curva.

DEPARTAMENTO DE

OPERACIONES.




FECHA:20/OCT/2015

25

tecnica elÉctromecanica central s.a. de c.v. calidad de … · de banco automático de capacitores...

Documents