Transcript Calidad de Onda

INTRODUCCIÓN
CALIDAD DE ONDA
INDICE
INTRODUCCIÓN
 DEFINICIONES
 ORIGEN DE LAS PERTURBACIONES
 PARÁMETROS DE UNA ONDA DE TENSIÓN
 FORMA DE ONDA
 VALORES DE LA FORMA DE ONDA
CALIDAD DE ONDA
Introducción
Definiciones
Según R.D. 1955/2000
• Continuidad del suministro
• Número y Duración de las Interrupciones
• Calidad del producto
• Características de la Onda de Tensión
• Calidad en atención y relación con cliente
• Información
• Asesoramiento
• Contratación
• Comunicación
• Reclamación
CALIDAD DE ONDA
Introducción
Origen Perturbaciones
Receptores sensibles
Ordenadores
Automatismos
Motores
Onda prácticamente
perfecta
Onda deformada
CENTRO DE
TRANSFORMACION
Maniobras
Descargas atmosféricas
Averías
LINEA
TRANSPORTE
2ª CATEGORIA
LINEA
TRANSPORTE
1º CATEGORIA
Emisores de perturbaciones
Rectificadores
Hornos de arco
Baterías condensadores
LINEA
DISTRIBUCION
3ª CATEGORIA
SUBESTACION
TRANSFORMADORA
DE REPARTO
SUBESTACION
TRANSFORMADORA
CALIDAD DE ONDA
Introducción
Parámetros
Parámetros de una onda de tensión
•
•
•
•
UR
Forma
Frecuencia
Amplitud
Simetría
90º
US
180º
20 ms
CALIDAD DE ONDA
UT
270º
360º
Introducción
Forma de onda
1,5
1
0,5
Tensión
Intensidad
0
-0,5
-1
-1,5
u(t) = U0 sen  t
i(t) = I0 sen ( t ± j)
1
f
T
  2f
CALIDAD DE ONDA
Introducción
Vrms
1 T
2

)



u
t
dt

T 0
Valores de la forma de onda
1 T
Vcc   u(t)dt
T 0
Vrms
Factor de forma 
VccT
(Vale 1,1 en senoides puras)
2
V0
Factor decresta 
Vrms
CALIDAD DE ONDA
(Vale 2 en senoides puras)
VARIACIONES DE FRECUENCIA
CALIDAD DE ONDA
INDICE
VARIACIONES DE FRECUENCIA
 DEFINICIÓN
 VALORES DE REFERENCIA
 CAUSAS QUE LAS ORIGINAN
 EFECTOS QUE PRODUCEN
 PREVENCIÓN Y CORRECCIÓN
CALIDAD DE ONDA
Variaciones de frecuencia
Definición
•Existen variaciones de frecuencia en un sistema
eléctrico de corriente alterna cuando se produce
un desequilibrio entre consumo y generación
•La frecuencia en un sistema eléctrico de corriente
alterna está directamente relacionada con la
velocidad de giro: 2f = pN/60
CALIDAD DE ONDA
Variaciones de frecuencia
Valores de referencia
•La frecuencia nominal de la tensión es de 50 Hz
•El valor promedio durante 10 s, según UNE-EN 50160
Para redes acopladas por conexiones síncronas a un
sistema interconectado
50 Hz ± 1% (49,5 a 50,5) durante el 99,5% de un año
50 Hz -6% +4% (47 a 52) durante el 100% del tiempo
Para redes sin conexión síncrona a un sistema
interconectado (ciertas islas)
50 Hz ± 2% (49 a 51) durante el 95% de una semana
50 Hz ± 15% (42,5 a 57,5) durante el 100% del tiempo
CALIDAD DE ONDA
Variaciones de frecuencia
Causas que las originan
•En condiciones normales, la capacidad de
generación conectada a la red, es superior al
consumo. Reserva rodante.
•Se pueden dar dos casos.
La carga es superior a la generación.
La carga es inferior a la generación.
CALIDAD DE ONDA
Variaciones de frecuencia
Causas que las originan
•La carga es superior a la generación.
La frecuencia disminuye. Su velocidad
de caída dependerá:
De la reserva de energía rodante.
De la constante de inercia del conjunto de los
generadores conectados a la red.
CALIDAD DE ONDA
Variaciones de frecuencia
Frecuencia Hz
Causas que las originan
Reposiciones
50,5
Bloque 1º
Perturbaciones causan un
11 % de sobrecarga
Bloque 5º
Bloque 3º
Bloque 2º
Bloque 4º
Bloque 6º
t
50,0
1 minuto para restablecer la red
49,5
49,0
Sistema en situación normal
Deslastre del 12% de la carga
CALIDAD DE ONDA
Variaciones de frecuencia
Causas que las originan
•La carga es inferior a la generación.
La frecuencia aumenta.
El equilibrio se restablece de forma análoga al
proceso anterior, actuando sobre los sistemas de
regulación de los alternadores.
El equilibrio se alcanza de forma más sencilla
que en el caso anterior.
CALIDAD DE ONDA
Variaciones de frecuencia
Causas que las originan
•La relación entre la variación de carga y la
variación de frecuencia depende del número y
capacidad de los generadores conectados a la
red.
•En el sistema interconectado europeo se
necesitarían variaciones de potencia del orden
de varios miles de MW para que la frecuencia
variase 1 Hz
CALIDAD DE ONDA
Variaciones de frecuencia
Efectos que producen
•El principal efecto de las variaciones de frecuencia es el
cambio en la velocidad de las máquinas rotativas
Los motores transmiten más o menos potencia.
Los relojes sincronizados con red, atrasan o adelantan.
Los filtros de armónicos distorsionan.
Los equipos electrónicos que utilizan la frecuencia como
referencia de tiempos se alteran.
Las turbinas están sometidas a fuertes vibraciones que
les supone fatiga.
Problemas en el funcionamiento de instalaciones de
autogeneración.
CALIDAD DE ONDA
Variaciones de frecuencia
Prevención y corrección
•Para prevenir fuertes variaciones de frecuencia, se
recomienda disponer de un sistema de desconexión por
frecuencia.
•En el caso de un autogenerador.
Cuando dispara el interruptor de interconexión, es el
regulador del generador el que debe actuar para evitar
el desequilibrio entre generación y carga.
Disponer de protecciones que eliminen la aportación
de energía del generador para protegerlo por pérdida de
estabilidad.
Evitar que actúe el reenganche del interruptor de
interconexión. Relés de máx., y mín., frecuencia.
CALIDAD DE ONDA
VARIACIONES LENTAS DE TENSIÓN
CALIDAD DE ONDA
INDICE
VARIACIONES LENTAS DE TENSIÓN
 DEFINICIÓN
 VALORES DE REFERENCIA
 CAUSAS QUE LAS ORIGINAN
 EFECTOS QUE PRODUCEN
 PREVENCIÓN Y CORRECCIÓN
CALIDAD DE ONDA
Variaciones lentas de tensión
Definición
Tensión
Amplitud
Duración
Tiempo
Variación de tensión cuya duración es superior a 10 s.
CALIDAD DE ONDA
Variaciones lentas de tensión
•
Según R.D. 1955/2000
– ± 7% de la Tensión Declarada
•
Según norma UNE-EN 50160
– Para B.T.
• Sistemas trifásicos a tres hilos
– 230 V entre fases
• Sistemas trifásicos a cuatro hilos
– 230 V entre fase y neutro
• Variación de tensión: ± 10%
– En M.T.: Tensión Declarada.( ± 10% )
CALIDAD DE ONDA
Valores de referencia
Variaciones lentas de tensión
Causas que las originan
Zth
• La tensión del generador
• La impedancia de la red
• La impedancia del receptor
– El consumo no es constante
– Los receptores no son iguales
CALIDAD DE ONDA
Uth
U
ZL
U  U th
Z th  Z L
ZL
Variaciones lentas de tensión
RECEPTOR
TENSIÓN BAJA
Efectos que producen
TENSIÓN ALTA
Lámparas incandescentes Menor intensidad lumínica Intensidad lumínica elevada
Lámparas de descarga
No se ceban en la conexión Intensidad lumínica similar
Motores
Sin par de arranque
Calentamiento
Relés, contactores
Posible desconexión
Calentamiento
CALIDAD DE ONDA
Variaciones lentas de tensión
•
•
•
•
Prevención y corrección
Utilizar reguladores en transformadores
Receptores con tensión nominal igual a la red
Instalar protecciones de máx y mín tensión temporizadas
En receptores críticos
– Reguladores de tensión
– Acondicionadores de red
– Conjunto motor - generador
– Sistema de alimentación ininterrumpida (S.A.I.)
CALIDAD DE ONDA
FLUCTUACIONES DE TENSIÓN
CALIDAD DE ONDA
INDICE
FLUCTUACIONES DE TENSIÓN
 DEFINICIÓN
 VALORES DE REFERENCIA
 CAUSAS QUE LAS ORIGINAN
 EFECTOS QUE PRODUCEN
 PREVENCIÓN Y CORRECCIÓN
CALIDAD DE ONDA
Fluctuaciones de tensión
Definición
1,5
1
0,5
0
-0,5
-1
-1,5
Variación de tensión cuya duración es inferior a 10 s.
90% Un < U < 100% Un
CALIDAD DE ONDA
Fluctuaciones de tensión
Tensión
Definición
Tensión
Cargas resistivas
(a)
Cargas múltiples
Tiempo
(b)
Tiempo
Tensión
Tensión
Cargas con variaciones
cíclicas o aleatorias
Cargas no resistivas
(c)
Tiempo
(d)
CALIDAD DE ONDA
Tiempo
Fluctuaciones de tensión
Flícker. Definición
• El “flícker” es la percepción de la variación de la luminosidad
de una lámpara, ocasionada por fluctuaciones de tensión en la
red de alimentación eléctrica
• Depende fundamentalmente de la amplitud, frecuencia y
duración de las fluctuaciones de tensión que lo causan. Estas
oscilan entre los 0,5 Hz y los 30 Hz de frecuencia
CALIDAD DE ONDA
Fluctuaciones de tensión
Valores de referencia
• El flickermetro proporciona sus medidas en unidades de
perceptibilidad (p.u.)
• Pst. Evalúa la severidad del flícker en períodos cortos de
tiempo, con intervalos de observación de 10 minutos.
Pst > 1 (afecta a la visión)
• Plt. Evalúa la severidad del flicker a largo plazo, con intervalos
de observación de 2 horas. Se calcula a partir de 12 valores
consecutivos de Pst, de acuerdo a:
Psti3
Plt  3 
i 1 12
12
CALIDAD DE ONDA
Fluctuaciones de tensión
Nivel
Flícker. Valores de referencia
Pst (p.u.)
Plt (p.u.)
Baja tensión
1
0,80
Media tensión
1
0,80
0,80 a 0,90
0,65 a 0,80
Alta tensión
CALIDAD DE ONDA
Fluctuaciones de tensión
Causas que las originan
Las fluctuaciones de tensión son originadas por
receptores cuya demanda de potencia no es constante
en el tiempo
•
•
•
•
•
•
Máquinas de soldadura por resistencia
Hornos de arco
Plantas de soldadura por arco
Molinos trituradores
Laminadoras
Cargas controladas por impulsos
CALIDAD DE ONDA
Fluctuaciones de tensión
Efectos que producen
• Las fluctuaciones pueden afectar a gran cantidad de consumidores
• Estas fluctuaciones no suelen tener una amplitud superior a ±10%
• El flícker, que no se puede evitar, es el más perjudicial
• Los aparatos que mayor flícker producen son:
– Las lámparas de incandescencia y de descarga
– Los monitores y receptores de televisión.
CALIDAD DE ONDA
Fluctuaciones de tensión
Prevención y corrección
• Reducir las puntas transitorias de corriente en máquinas
– Reactancias en serie
– Acumuladores de energía
• Alimentación independiente de máquinas con corrientes
transitorias importantes
• Evitar la coincidencia de las puntas de corriente consumidas
por las cargas
• Utilizar compensadores estáticos
• Alimentar las cargas muy sensibles con fuentes independientes
de alta calidad
• Aumentar la potencia de cortocircuito
CALIDAD DE ONDA
HUECOS DE TENSIÓN
CALIDAD DE ONDA
INDICE
HUECOS DE TENSIÓN
 DEFINICIÓN
 VALORES DE REFERENCIA
 CAUSAS QUE LOS ORIGINAN
 EFECTOS QUE PRODUCEN
 PREVENCIÓN Y CORRECCIÓN
CALIDAD DE ONDA
Huecos de tensión
Definición
1,5
1
0,5
0
-0,5
-1
-1,5
Descenso en el valor eficaz de la tensión en una o más fases
90% Un > U > 1% Un
CALIDAD DE ONDA
10ms <  t < 1min.
Huecos de tensión
Profundidad
• Entre 10% y 30%
• Entre 30% y 80%
• Superior al 80%
Duración
• Entre 0,01 y 1 segundo
• Entre 1 y varios segundos
CALIDAD DE ONDA
Valores de referencia
Huecos de tensión
Causas que los originan
•Se deben a incrementos bruscos de corriente
Cortocircuitos en la red eléctrica
Actuación defectuosa de pararrayos
Actuaciones de animales
Averías en trafos de potencia, y de medida
Acciones de carácter accidental y fenómenos
meteorológicos
Arranque de grandes cargas alimentadas en M.T.
CALIDAD DE ONDA
Huecos de tensión
Efectos que producen
• Motores asíncronos.
– Disminuye par motor.
– Si U<70%, parada, dependiendo de la duración
– Corriente de reaceleración similar a la de arranque
• Motores síncronos.
– Disminuye par motor
– Si la duración es elevada e inercia pequeña caen fuera de
sincronismo
– Si U<50%, consecuencias graves
• Motores de continua alimentados por tiristores
– Si en el tiempo de frenado se produce un hueco de tensión,
los fusibles de protección de algunos tiristores se funden
CALIDAD DE ONDA
Huecos de tensión
Efectos que producen
• Dispositivos electrónicos de potencia
• Circuitos electrónicos de control
• Circuitos de medida eléctricos y electrónicos
• Protecciones (actuación errónea)
• Circuitos de mando y control, con relés o contactores
• Sensores (señalización errónea)
• Lámparas de descarga
• Equipamiento informático
CALIDAD DE ONDA
Huecos de tensión
Prevención y corrección
Provocados por puntas de arranque
• Arrancadores suaves
• Arranque escalonado
Provocados por cortocircuitos
• Diseño adecuado instalaciones
• Protecciones. Tiempos de actuación
CALIDAD DE ONDA
Huecos de tensión
Prevención y corrección
• Alimentación independiente a circuitos de control y
potencia
• Alimentación a circuitos de control con fuentes de
calidad
– Alimentación en continua. Rectificadores o Baterías
– Alimentación en alterna (SAI)
– Alimentación en alterna grupo motor-generador con
volante inercia
CALIDAD DE ONDA
CORTES DE TENSIÓN
CALIDAD DE ONDA
INDICE
CORTES DE TENSIÓN
 DEFINICIÓN
 VALORES DE REFERENCIA
 CAUSAS QUE LOS ORIGINAN
 EFECTOS QUE PRODUCEN
 PREVENCIÓN Y CORRECCIÓN
CALIDAD DE ONDA
Cortes de tensión
Definición
1,5
1
0,5
0
-0,5
-1
-1,5
Desaparición total de la tensión de las tres fases (U < 1% Un)
CALIDAD DE ONDA
Cortes de tensión
Valores de referencia
• Corte Breve
– Duración inferior a 1 minuto
• Corte largo
– Duración superior a 1 minuto
CALIDAD DE ONDA
Cortes de tensión
Causas que los originan
•Si no son programados, se producen por la
actuación de elementos de protección, debidos a:
Cortocircuitos en la red eléctrica
Falta de selectividad en las protecciones
Conmutación entre fuentes de energía internas y externas
CALIDAD DE ONDA
Cortes de tensión
Efectos que producen
• Motores asíncronos.
– Disminuye par motor.
– Si U<70%, parada, dependiendo de la duración
– Corriente de reaceleración similar a la de arranque
• Motores síncronos.
– Disminuye par motor
– Si la duración es elevada e inercia pequeña caen fuera de
sincronismo
– Si U<50%, consecuencias graves
• Motores de continua alimentados por tiristores
– Si en el tiempo de frenado se produce un hueco de tensión,
los fusibles de protección de algunos tiristores se funden
CALIDAD DE ONDA
Cortes de tensión
Efectos que producen
• Dispositivos electrónicos de potencia
• Circuitos electrónicos de control
• Circuitos de medida eléctricos y electrónicos
• Protecciones (actuación errónea)
• Circuitos de mando y control, con relés o contactores
• Sensores (señalización errónea)
• Lámparas de descarga
• Equipamiento informático
CALIDAD DE ONDA
Cortes de tensión
Prevención y corrección
Provocados por puntas de arranque
• Arrancadores suaves
• Arranque escalonado
Provocados por cortocircuitos
• Diseño adecuado instalaciones
• Protecciones. Tiempos de actuación
CALIDAD DE ONDA
Cortes de tensión
Prevención y corrección
• Alimentación independiente a circuitos de control y
potencia
• Alimentación a circuitos de control con fuentes de
calidad
– Alimentación en continua. Rectificadores o Baterías
– Alimentación en alterna (SAI)
– Alimentación en alterna grupo motor-generador con
volante inercia
CALIDAD DE ONDA
SOBRETENSIÓN
CALIDAD DE ONDA
INDICE
SOBRETENSIÓN
 DEFINICIÓN
 VALORES DE REFERENCIA
 CAUSAS QUE LAS ORIGINAN
 EFECTOS QUE PRODUCEN
 PREVENCIÓN Y CORRECCIÓN
CALIDAD DE ONDA
Sobretensión
Definición
1,5
1
0,5
0
-0,5
-1
-1,5
Cuando el valor eficaz de la tensión es U > 110% Un
CALIDAD DE ONDA
Sobretensión
Valores de referencia
• Sobretensiones temporales en la red entre fases y tierra
– En B.T.
• Valor de tensión entre fases (por desplazamiento neutro)
• No sobrepasan 1,5 kVRMS (defecto aguas arriba en trafos)
– En M.T.
• No debe sobrepasar 1,7 Uc (con neutro a tierra)
• No debe sobrepasar 2,0 Uc (con neutro aislado)
• Sobretensiones transitorias en la red entre fases y tierra
– (Ver impulso de tensión)
CALIDAD DE ONDA
Sobretensión
Causas que las originan
• Sobretensiones de mayor duración
– Selección incorrecta de la toma de regulación en trafos MT/BT
– Utilización de trafos MT/BT sin regulación
– Caída de tensión, excesiva, en la red de BT que obligue a mantener
una tensión elevada en los cuadros de salida
• Sobretensiones de pequeña duración
–
–
–
–
Cambio a una alimentación de seguridad
En autogeneradores, cuando se quedan en isla
Desconexiones de grandes cargas
Cortocircuito a tierra en una fase, aumento de la tensión en las otras
CALIDAD DE ONDA
Sobretensión
Efectos que producen
• Dispositivos electrónicos de potencia. Sobrecorriente asociada
• Fuentes de alimentación de circuitos electrónicos. Desperfectos
• Circuitos de control basados en la lectura de la tensión de red. Errores
• Dispositivos de protección frente a impulsos. Desperfectos
• Transformadores. Calentamientos anormales
• Máquinas giratorias. Calentamientos anormales
• Relés. Calentamientos anormales
• Lámparas incandescentes y de descarga. Reducción de vida útil
CALIDAD DE ONDA
Sobretensión
Prevención y corrección
• Utilizar trafos con tomas de regulación apropiadas
• Alimentar con distinto trafos los equipos más sensibles
• Diseño adecuado de las líneas evitando caídas de tensión grandes
• No interrumpir el conductor neutro, bajo ninguna circunstancia
• Instalación de autotrafos o trafos con regulación automática
• Instalación de relés de máxima tensión
• Alimentación de los equipos especialmente sensibles con fuentes
de alta calidad referidas en el caso de huecos de tensión
CALIDAD DE ONDA
SUBTENSIÓN
CALIDAD DE ONDA
INDICE
SUBTENSIÓN
 DEFINICIÓN
 CAUSAS QUE LAS ORIGINAN
 EFECTOS QUE PRODUCEN
 PREVENCIÓN Y CORRECCIÓN
CALIDAD DE ONDA
Subtensión
Definición
1,5
1
0,5
0
-0,5
-1
-1,5
Cuando el valor eficaz de la tensión es U < 90% Un ( t > 1min.)
CALIDAD DE ONDA
Subtensión
Causas que las originan
• Son análogas a las expuestas con las sobretensiones
– Selección incorrecta de la toma de regulación en trafos MT/BT
– Utilización de trafos MT/BT sin regulación
– Caída de tensión, excesiva, en la red de BT
CALIDAD DE ONDA
Subtensión
Efectos que producen
• Transformadores y Máquinas giratorias
– Calentamiento anormal debido al incremento de corriente,
asociado a una subtensión, cuando se alimentan cargas de
potencia o par constantes
• Relés. Desconexión
• Lámparas incandescentes y de descarga. Apagarse
CALIDAD DE ONDA
Subtensión
Prevención y corrección
• Utilizar trafos con tomas de regulación apropiadas
• Alimentar con distinto trafos los equipos más sensibles
• Diseño adecuado de las líneas evitando caídas de tensión grandes
• No interrumpir el conductor neutro, bajo ninguna circunstancia
• Instalación de autotrafos o trafos con regulación automática
• Instalación de relés de mínima tensión
• Alimentación de los equipos especialmente sensibles con fuentes
de alta calidad referidas en el caso de huecos de tensión
CALIDAD DE ONDA
IMPULSO DE TENSIÓN
CALIDAD DE ONDA
INDICE
IMPULSO DE TENSIÓN
 DEFINICIÓN
 PARÁMETROS CARACTERÍSTICOS
 VALORES DE REFERENCIA
 CAUSAS QUE LOS ORIGINAN
 EFECTOS QUE PRODUCEN
 PREVENCIÓN Y CORRECCIÓN
CALIDAD DE ONDA
Impulso de tensión
Definición
2
1,5
1
0,5
0
-0,5
-1
-1,5
Variación brusca del valor instantáneo de la tensión  t < algunos ms.
CALIDAD DE ONDA
Impulso de tensión
Parámetros característicos
• Tiempo de subida. Intervalo entre el 10% y el 90% de amplitud (s.)
• Tiempo de bajada. Intervalo entre amplitud máxima y el 50% (s.)
• Duración. Tiempo entre el inicio y el final (s., a ms.)
• Valor de pico. Amplitud máxima (1 a 5 veces valor nominal tensión)
• Energía. Depende de la duración y del valor de pico
• Frecuencia de oscilación. Se sitúa por encima de 1 kHz.
CALIDAD DE ONDA
Impulso de tensión
Nivel de Tensión
Alta (1 kV<V<36 kV) Actuación elementos de corte
t >100 s
Transferidas de un nivel superior de tensión
t >100 s
Descarga atmosférica
1s<t<100s
Reenganches
1s<t<100s
f < 10 kHz
f < 10 kHz
10kHz<f<1MHz
10kHz<f<1MHz
Valor de
pico
(*)
(*)
(*)
(*)
Actuación elementos de corte
t >100 s
Transferidas de un nivel superior de tensión
t >100 s
Descarga atmosférica
1s<t<100s
Reenganches
1s<t<100s
f < 10 kHz
f < 10 kHz
10kHz<f<1MHz
10kHz<f<1MHz
Vp<1kV
Vp<1kV
Vp<5kV
Vp<5kV
Baja( < 1 kV)
Causa
Duración
Valores de referencia
(*) Limitado por el nivel de protección de la red
CALIDAD DE ONDA
Frecuencia oscilación
Impulso de tensión
Causas que los originan
• Fuentes externas al sistema eléctrico
– Impacto directo de un rayo
– Inducción producida por descarga a tierra de un rayo
• Fuentes internas del sistema eléctrico
–
–
–
–
–
–
–
Actuación de un elemento de corte
Conexión y desconexión de líneas eléctricas
Conexión y desconexión de transformadores
Conexión de baterías de condensadores
Conexión y desconexión de cargas
Fusión de fusibles
Conmutaciones de convertidores electrónicos de potencia
CALIDAD DE ONDA
Impulso de tensión
Efectos que producen
• En las redes de MT
– Los trafos y los conductores aislados soportan bien los impulsos, aunque
repercute en su vida activa
• En las redes de BT
– A los trafos, motores y maquinaria eléctrica pesada les ocurre como en MT
– Equipos de electrónica de potencia se pueden destruir
– Las fuentes de alimentación de equipos de control y ordenadores pueden
permitir el paso de los impulsos y destruir los circuitos lógicos
• En las redes de control
– Las tarjetas de comunicación son muy sensibles a los impulsos, sobre todo si
tienen tierras de referencia distintas
CALIDAD DE ONDA
Impulso de tensión
Prevención y corrección
• Instalar pararrayos conectados a tierras de calidad
• Instalar supresores de sobretensiones de forma escalonada
–
–
–
–
Descargadores de gas
Varistores
Diodos zener
Incluir reactancias en serie si fuese necesario
• Conexión equipotencial entre las tomas de tierra y apantallamiento
de los conductores de los circuitos de control
• Alimentaciones separadas para circuitos de potencia y control
• Fibra óptica para transmisión de datos y comunicación
CALIDAD DE ONDA
DISTORSIÓN ARMÓNICA
CALIDAD DE ONDA
INDICE
DISTORSIÓN ARMÓNICA
 DEFINICIÓN
 VALORES DE REFERENCIA
 CAUSAS QUE LAS ORIGINAN
 EFECTOS QUE PRODUCEN
 PREVENCIÓN Y CORRECCIÓN
CALIDAD DE ONDA
Distorsión armónica
Definición
• Una tensión armónica es una tensión senoidal cuya frecuencia es múltiplo
entero de la frecuencia fundamental de la tensión de alimentación
Tensiones Armónicas
1,5
1
0,5
H-1
0
H-3
0
30
60
90
120
150
180
210
-0,5
-1
-1,5
CALIDAD DE ONDA
240
270
300
330
360
H-5
Distorsión armónica
Definición
• Se dice que una señal periódica contiene armónicos cuando la
forma de onda de esa señal no es senoidal, o lo que es lo
mismo, cuando se encuentra deformada con respecto a una
senoide.
1,5
1
0,5
1º
3º
0
0
30 60
90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390
-0,5
-1
-1,5
CALIDAD DE ONDA
5º
Señal
Distorsión armónica
Definición
• Distorsión armónica producida por el 5º armónico
1,5
1
0,5
1º
0
5º
0
30
60
90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390
-0,5
-1
-1,5
CALIDAD DE ONDA
Señal
Distorsión armónica
Definición
1,5
1
0,5
0
0
30
60
90
120
150
180
210
240
270
300
330
360
390
-0,5
-1
-1,5
f(t)=A0+ a1cos t + a2cos 2t + a3cos 3t +··· ancos nt +
+ b1sen t + b2sen 2t + b3sen 3t +··· bnsen nt
CALIDAD DE ONDA
Distorsión armónica
Orden
1º
Frecuencia 50
+
Secuencia
Definición
2º
3º
4º
5º
6º
7º
8º
9º ---n
100 150 200 250 300 350 400 450 ---- n * 50
0
+
0
+
0
---- ----
•Los armónico impares se encuentran en las instalaciones
eléctricas industriales y edificios comerciales
•Los armónicos de orden par solo existen cuando hay
asimetría en la señal debido a la componente continua
CALIDAD DE ONDA
Distorsión armónica
Definición
Los armónicos homopolares en un sistema trifásico, están en
fase, por lo que sus valores se suman en el neutro.
Armónicos 3 en S. Trifásico
1,5
1
0,5
Fase A
h-3 Fase A
0
0
30
60
90
120
150
180
210
240
-0,5
-1
-1,5
CALIDAD DE ONDA
270
300
330
360
390
h-3 Fase B
h-3 Fase C
Distorsión armónica
Definición
Los armónicos 2º, 5º, 8º,.... en un sistema trifásico, están
desfasados 120º, en este caso son de secuencia inversa.
Armónicos 5 en S. Trifásico
1,5
1
0,5
Fase A
h-5 Fase A
0
0
30
60
90
120
150
180
210
240
270
300
330
360
390
h-5 Fase B
h-5 Fase C
-0,5
-1
-1,5
CALIDAD DE ONDA
Distorsión armónica
Definición
Los armónicos 4º, 7º, 10º,... en un sistema trifásico, están
desfasados 120º, en este caso son de secuencia directa.
Armónicos 7 en S. Trifásico
1,5
1
0,5
Fase A
h-7 Fase A
0
0
30
60
90
120
150
180
210
240
-0,5
-1
-1,5
CALIDAD DE ONDA
270
300
330
360
390
h-7 Fase B
h-7 Fase C
Distorsión armónica
Valores de referencia
(h2 ) 2  (h3 ) 2 ··· (hn ) 2
THD f (%) 
 100
h1
THDr (%) 
(h2 ) 2  (h3 ) 2 ···(hn ) 2
(h1 )  (h2 )  (h3 ) ···(hn )
2
2
CALIDAD DE ONDA
2
2
100
Distorsión armónica
Valores de referencia
Se consideran niveles aceptables de Tasa de Distorsión Armónica
• En alta tensión, los que no superen el 90% del correspondiente
nivel de CEM
• En media tensión, están situados entre el 60% y el 80% para los
armónicos característicos, es decir, los impares no múltiplos de 3
• En baja tensión, la limitación de armónicos se establece de forma
individual en los propios receptores de acuerdo con la norma
CEI 1000-3-2 (EN 61000-3-2)
CALIDAD DE ONDA
Distorsión armónica
Armónicos
Impares no múltiplos de 3
Impares múltiplos de 3
Pares
Tasa de distorsión total (%)
Orden del
armónico (n)
5
7
11
13
17
19
23
25
>25
3
9
15
21
>21
2
4
6
8
10
12
>12
Valores de referencia
Tasa del armónico (%)
A.T. (100 kV>U>30 kV)
M.T. (30 kV>U>1 kV) y B.T.
2,0
2,0
1,5
1,5
1,0
1,0
0,7
0,7
0,2+0,5x25/n
2,0
1,0
0,3
0,2
0,2
1,5
1,0
0,5
0,2
0,2
0,2
0,2
8,0
CALIDAD DE ONDA
6,0
5,0
3,5
3,0
2,0
1,5
1,5
1,5
0,2+1,3x25/n
5,0
1,5
0,5
0,5
0,5
2,0
1,0
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
8,0
Distorsión armónica
Causas que las originan
•Las corrientes armónicas las generan aquellos receptores
cuya característica tensión-intensidad no es lineal.





Rectificadores controlados o no controlados
Variadores de velocidad
Hornos de inducción y de arco
Lámparas fluorescentes y de descarga de vapor de sodio
Núcleos ferromagnéticos saturados
CALIDAD DE ONDA
Distorsión armónica
Ejemplo
Corriente absorbida por el circuito
3
2
1
0
-1
0
90
180
270
-2
-3
Espectro Armónico
100
80
60
40
20
0
h1
h3
h5
h7
h9
h11
h13
h15
h17
CALIDAD DE ONDA
360
Distorsión armónica
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Efectos que produce
Condensadores. Pérdidas y calentamiento. Posible resonancia
Fusibles. Fusión de los mismos
Cables. Fallos de aislamiento, gradientes de tensión elevados, efecto corona
Balastros. Si hay resonancia, se calientan excesivamente
Relés de protección. Actuación intempestiva. Valor pico o desfase por cero
Conductor neutro. Circulación de corriente importante
Interferencias en sistemas de transmisión por la red
Trafos y motores. Pérdidas por calentamiento y fallos de aislamiento
Equipos de medida de inducción. Errores en la medida
CALIDAD DE ONDA
Distorsión armónica
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Prevención y corrección
Sobredimensionar condensadores
Sobredimensionar transformadores
Sobredimensionar conductores. Sección neutro igual a fases
Alimentar separadamente las cargas que generan armónicos
Analizar la posible resonancia entre elementos de la red
Covertidores a tiristores. Utilizar de 12 pulsos en vez de 6
Máquinas con núcleos ferromagnéticos. Evitar saturaciones
Utilizar filtros antiarmónicos
Utilizar compensadores activos de armónicos
Utilizar transformadores  /Y
Utilizar transformadores de doble secundario
CALIDAD DE ONDA
DESEQUILIBRIOS DE TENSIÓN
CALIDAD DE ONDA
INDICE
DESEQUILIBRIOS DE TENSIÓN
 DEFINICIÓN
 VALORES DE REFERENCIA
 CAUSAS QUE LOS ORIGINAN
 EFECTOS QUE PRODUCEN
 PREVENCIÓN Y CORRECCIÓN
CALIDAD DE ONDA
Desequilibrios de tensión
Definición
Existe cuando los módulos de los vectores representativos de
las tensiones o los desfases relativos existentes entre ellos
no son iguales
R
R
T
Sistema
Equilibrado
S
T
Sistema
Desequilibrado
U R  U S  UT
U R  U S  UT
j RS  j ST  j TR
j RS  j ST  j TR
CALIDAD DE ONDA
S
Desequilibrios de tensión
Definición
 1 


2
U1  (U R  aU S  a U T )
3



1 
2
U 2  (U R  a U S  aU T )
3
R1
R2



1 
U 0  (U R  U S  U T )
3
R0
T1
S1
Sistema Directo
S0
T0
T2
S2
Sistema Inverso
CALIDAD DE ONDA
Sistema Homopolar
Desequilibrios de tensión
Se define el grado de desequilibrio como
Se define el grado de asimetría como
Cálculo aproximado
 d (%) 
CALIDAD DE ONDA
Valores de referencia

U2
 d (%)   100
U1

U0
 a (%)   100
U1
U máx(R,S ,T )  U media
U media
100
Desequilibrios de tensión
Valores de referencia
• En redes de M.T. y B.T. el grado de desequilibrio no puede
superar el 2% en valoraciones de más de 1 minuto
• En redes de A.T. El grado de desequilibrio no debe ser mayor
de un 1% en valoraciones de más de 1 minuto
• Para todo tipo de redes, cuando existen varios emisores de este
tipo de perturbación, la peor de todas no puede ser superior al
0,7% para valoraciones del rango de minutos y al 1% para
valoraciones del rango de segundos
• Los desequilibrios en corrientes no deben superar el 10%
CALIDAD DE ONDA
Desequilibrios de tensión
Causas que los originan
• Conexión de cargas monofásicas
• Hornos de inducción
• Hornos de fusión de resistencia
• Instalaciones inductivas por calentamiento
• Máquinas de soldadura por resistencia
• Hornos de fusión de acero por arco voltaico
• Sistemas de tracción eléctrica por la conexión fase-tierra
CALIDAD DE ONDA
Desequilibrios de tensión
Efectos que producen
• Transformadores y líneas. Su nivel de utilización puede bajar al 60%
• Motores síncronos y asíncronos. El sistema inverso genera un
campo de doble velocidad, opuesto al de excitación, se producen pérdidas
adicionales en el rotor
• En los asíncronos. Los aumentos de temperatura por calentamiento
son significativos para desequilibrios > 1%
• En los síncronos. Se admite una intensidad del sistema inverso
equivalente a entre el 5% y el 10% de su intensidad de
dimensionamiento, lo que quiere decir que toleran un valor de
desequilibrio de entre un 1% y un 2%
CALIDAD DE ONDA
Desequilibrios de tensión
Prevención y corrección
• Repartir las cargas monofásicas
• Instalar equipos y dispositivos correctores. Condensadores y bobinas
• Separar la carga monofásica de la red con convertidores estáticos
• Conectar la carga monofásica en un punto con una potencia de
cortocircuito o una tensión más elevadas
CALIDAD DE ONDA