Introducción a la Calidad de la Energía Eléctrica

Introducción

En la actualidad no existe un concepto unificado sobre calidad de la energía a nivel mundial. Muchas organizaciones le han dado interpretaciones. Para definir la Calidad de la energía primero debemos comenzar con el nivel superior que es la calidad de servicio eléctrico. Esta es la totalidad de las características técnicas y administrativas relacionadas a la distribución, transmisión y generación de la energía eléctrica que le otorgan su aptitud para satisfacer las necesidades de los usuarios.

La buena calidad de la energía no es fácil de obtener ni de definir, porque su medida depende de las necesidades del equipo que se está alimentado; una calidad de energía que es buena para el motor de un refrigerador puede no ser suficientemente buena para una computadora personal. Por ejemplo, una salida o interrupción momentánea no causará un efecto considerable en motores y cargas de alumbrado, pero sí puede causar mayores problemas a relojes digitales o computadoras.

El uso ascendente de dispositivos electrónicos y equipos digitales en aplicaciones domésticas e industriales se ha estado incrementado dramáticamente en los últimos años y estos dispositivos han sido los culpables y víctimas simultáneamente de la degradación de la Calidad de energía eléctrica.

El concepto de Calidad de la energía eléctrica no es absoluto debido a que depende de las necesidades del usuario. Un alto nivel de Calidad de la energía eléctrica generalmente se puede entender como un bajo nivel de Perturbaciones.

 Razones para Mantener la Calidad de la Energía Eléctrica bajo control

• Tipo de cargas actuales.

• Procesos industriales críticos.

• Pérdidas de producción.

• Operaciones erráticas de los equipos de la red eléctrica y de carga.

• Envejecimiento acelerado de los equipos.

• Fallas de equipos.

• Pérdida de información.

 Razones para Estudiar la Calidad de la Energía Eléctrica

La principal razón para estudiar la Calidad de la Energía Eléctrica es para conocer los requerimientos de calidad de las cargas actuales:

• Pérdidas eléctricas.

• Incrementos de riesgos eléctricos.

• Reducción de los costos de operación de la red eléctrica.

• Uso racional de la energía.

• Crecimiento de la Instalación.

• Operaciones erróneas de equipos y aparatos eléctricos.

• Redes obsoletas.

• Incremento de equipos electrónicos.

• Incremento de la susceptibilidad de los sistemas.

• Reducción de la vida útil de equipos y aparatos eléctricos.

• Incremento de interconexiones.

• Mejorar la protección y la confiabilidad de las cargas.

 Síntomas Típicos de Problemas de Calidad de Potencia Eléctrica

Entre los síntomas típicos atribuibles a la calidad de energía eléctrica destacan:

• Operación errónea de los equipos.

• Reseteo de equipos de computación.

• Equipos quemados.

• Disminución de la vida útil esperada de los equipos.

• Parpadeo en el alumbrado.

• Corrientes por conductores de tierra.

• Reinicio inesperado de computadoras.

• Oscilaciones en pantallas de computadoras.

• Daños asociados a transferencias red – planta.

• Sobrecalentamiento de transformadores, interruptores, motores, etc.

• Sobrecarga de conductores de neutro.

• Operación no deseada de protecciones.

• Ruidos audibles en interruptores.

• Fallas en UPS´s al hacer transferencias.

Algunos de los problemas de Calidad de la Energía Eléctrica como variaciones de voltaje, interrupciones, transitorios, fluctuaciones, armónicas y sus efectos en los equipos de carga se estudian a detalle en este curso. Se analizan algunas estrategias para reducirlos, tomando en cuenta la normatividad internacional que dan un marco de referencia y recomendaciones.

  

Enfoque

 Se analizan los conceptos básicos de Calidad de la Energía Eléctrica: Tipos de perturbaciones, mediciones y normatividad internacional.

 Técnicas de Monitoreo, enfatizando el número de sitios y su localización.

 Se estudian los conceptos básicos sobre las armónicas en redes eléctricas, la medición y los medios para reducir los índices de distorsión.

 Se analiza la puesta a tierra del sistema eléctrico y el diseño de redes de tierra.

 Finalmente, se analizan los dispositivos para el acondicionamiento de la energía eléctrica.

A quién va dirigido

 Ingenieros en Planeación de sistemas eléctricos.

 Ingenieros de Operación en redes eléctricas.

 Clientes interesados en la Calidad de Energía.

 Ingenieros Consultores, Gerentes de Proyecto e Ingenieros Proyectistas.

 Ingenieros de Plantas Industriales, en Operación, Mantenimiento y todo el personal interesado.

Temario

Capítulo I

Introducción a la Calidad de la Energía Eléctrica

1.1. Introducción

1.2. Problemas más Significativos de la Calidad de la Energía

1.3. Definición de la Calidad de la Energía y su Relación con la Confiabilidad

1.4. Calidad del Servicio Eléctrico

1.5. Índices de Calidad

1.6. Continuidad del Suministro Eléctrico

1.7. Calidad de la Energía (Fenómenos electromagnéticos)

1.8. Relación entre Calidad de la Energía y Confiabilidad

1.9. Niveles de Calidad de acuerdo a EPRI

1.9.1. Metas de los Niveles de Calidad Estandarizados

1.9.2. Ocurrencia de eventos basados en diferentes niveles de Calidad

1.10. Costo de la Confiabilidad desde el punto de vista del Consumidor

Capítulo II

Normatividad sobre Calidad de la Energía Eléctrica.

2.1. Introducción

2.2. Normatividad sobre medición y caracterización de eventos en la tensión del suministro

2.2.1. Sobre la norma UNE EN-50160; Características de la tensión suministrada por las redes generales de distribución, 1999.

2.2.2. Sobre la Norma IEC 61000-4-30, 2003. Electromagnetic compatibility (EMC) – Part 4: Testing and measurement techniques. Section 30: Power quality measurement methods.

2.2.3. Sobre la Norma IEEE 1159-1995, IEEE Recommended Practice for Monitoring Electric Power Quality, IEEE New York, USA, 1995.

2.2.4. Análisis Comparativo de las Normas EN-50160 e IEEE 1159-1995

2.3. Curvas de tolerancia a las variaciones de tensión

2.4. Rangos y prueba de tolerancia de los equipos a las variaciones de tensión

2.4.1. Pruebas de tolerancia de los equipos a las variaciones de tensión

2.5. Normas para evaluar el cableado y puesta a tierra

2.6. Normas para disturbios transitorios

2.7. Normas para variaciones de voltaje

2.8. Normas para distorsión armónica

2.9. Normas para flicker de voltaje

2.10. Normatividad – Organizaciones locales

2.10.1. Organizaciones internacionales

2.10.2. Organizaciones de Estandarización Europeas

2.10.3. Otras Organizaciones

2.10.4. Normas sobre calidad de la energía

Capítulo III

Variaciones de Voltaje, Armónicas y Transitorios

3.1. Introducción

3.2. Terminología sobre calidad de la energía

3.3. Parámetros de calidad de la energía

3.3.1 Acerca del voltaje de acuerdo a la norma UNE EN-50160 –1999;

“Características de la tensión suministrada por las redes de distribución”

3.3.2 Sobre los eventos de voltaje de acuerdo a la norma IEEE 1159-1995,

Recommended Practice for Monitoring Electric Power Quality, N.Y., USA

3.3.2.1 Transitorios de Voltaje

i).Transitorios oscilatorios de alta frecuencia

ii).Transitorios oscilatorios de frecuencia media

iii). Transitorios de baja frecuencia

3.3.2.2 Variaciones de voltaje de corta duración

3.3.2.3 Variaciones de larga duración

3.3.2.4 Desbalance de voltaje

3.3.2.5 Distorsión armónica

3.3.2.6 Fluctuación de voltaje

3.3.2.7 Variaciones de la frecuencia

3.4 Resumen

3.5 Bibliografía

Capítulo IV

Armónicas en Sistemas de Potencia

4.1. Introducción

4.1.1. Sobre la distorsión armónica

4.1.2. Distorsión de voltaje contra corriente

4.2. Situación actual sobre las armónicas en la industria

4.3. Fuentes de Armónicas

4.3.1 Fuentes tradicionales de armónicas

4.3.2. Nuevas fuentes de armónicas

4.3.3. Fuentes futuras de armónicas

4.4. Efectos de la distorsión armónica sobre la red y los equipos eléctricos y electrónicos

4.4.1. Efectos a largo plazo

4.4.2. Efectos a corto plazo

4.4.3. Efectos de las armónicas en máquinas rotatorias

4.4.4. Efectos de las armónicas en transformadores

4.4.5. Efectos de las armónicas en bancos de capacitores, líneas y cables

4.4.6. Efectos de las armónicas en equipo convertidor

4.4.7. Efectos de las armónicas en la respuesta del sistema de potencia

4.4.8. Efectos de las armónicas en relevadores

4.4.9. Efectos de las armónicas en interruptores

4.4.10. Efectos de las armónicas en dispositivos de medición

4.4.11. Efectos de las armónicas en equipo residencial y comercial

4.4.12. Efectos de las armónicas en comunicaciones

4.4.13. Efectos de las armónicas en líneas y cables

4.5. Normatividad sobre el problema armónico

4.5.1. Objetivos específicos de la guía IEEE 519 -1992

4.5.2. Aplicaciones de la norma IEEE 519

4.5.3. Responsabilidades básicas

4.5.4. Sobre los índices de distorsión armónica

4.5.4.1. Índices de Distorsión

4.5.5. Recomendaciones de la norma IEEE 519

4.6. Medición y análisis de armónicas

4.6.1 Analógicos

4.6.2 Digitales

4.6.3. Transformadores de corriente

4.6.4. Transformadores de potencial

4.6.5. Analizadores de señales

4.7. Reducción de la distorsión armónica

4.7.1. Técnicas para mitigar armónicas en redes eléctricas

4.7.2. Filtros activos

4.7.3. Filtros pasivos

4.8. Análisis armónico

Capítulo V

Puesta a Tierra

5.1. Introducción

5.2. Definiciones

5.3. Razones para la puesta a tierra

5.3.1. Ecualización del voltaje de tierra

5.4. Prácticas correctas de puesta a tierra

5.5. Problemas típicos de puesta a tierra y del cableado

5.5.1. Problemas con conectores y conductores

5.5.2. Tierra de seguridad ausente

5.6. La importancia de contar con un buen sistema de tierras

5.7. El concepto de tierra electrónica

5.8. Diferentes sistemas de conexión a tierra

5.9. Resistividad del Terreno

5.9.1. Medición de la Resistividad del terreno

5.9.2. Consideraciones referentes al diseño del sistema de tierras

5.9.3. Diseño de un sistema de tierras con software comercial

5.9.4. Diseño de un sistema de tierras con software comercial

5.10. Bibliografía

Capítulo VI

Medición e Inspección en Sitio

6.1. Introducción

6.2. Equipo de medición de PQ

6.2.1. Probadores del cableado y puesta a tierra

6.2.2. Multímetros

6.2.3. Osciloscopios

6.2.4. Analizadores de disturbios

6.2.5. Analizadores de espectro y analizadores de armónicas

6.2.6. Analizadores de combinación de disturbios y de armónicos

6.2.7. Medidores de flicker

6.2.8. Resumen de las capacidades del equipo de medición

6.3. Llevando a cabo inspecciones en sitio

6.4. Monitoreo detallado de PQ

6.4.1. Seleccionando el sitio de monitoreo

6.4.2. Formas de registro del disturbio

6.4.3. Conexiones del monitor de disturbios

6.4.4. Ajustes de los umbrales del monitor

6.4.5. Cantidades a medir

6.4.6. Interpretación de los resultados medidos

6.4.7. Localizar la fuente del disturbio

6.4.8. Caracterizar los niveles de calidad de la energía

6.5. Resumen del procedimiento completo de monitoreo.

Capítulo VII

Alternativas de Acondicionamiento de la Energía

7.1. Introducción

7.2. Protección contra transitorios

7.2.1. Supresores de transitorios de voltaje (en inglés, TVSS)

7.2.2. Transformadores de aislamiento

7.2.3. Filtros de pasa bajas

7.2.4. Acondicionadores de la energía de baja impedancia (en inglés, LIPC´s)

7.3. Protección contra sags de voltaje

7.3.1. Transformador ferroresonante (en inglés, CVT)

7.3.2. Sintetizadores magnéticos

7.4. Protección contra interrupciones

7.4.1. UPS´s en línea

7.4.2. UPS´s en stand-by

7.4.3. UPS´s híbridos

7.4.4. Dispositivos de almacenamiento de superconductores (SSD)

7.5. Regulación de voltaje en estado estacionario

7.5.1. Transformadores ferrorresonantes

7.5.2. Grupos motor-generador

7.5.3 Otras formas para mejorar la calidad de la energía

 

Copyright © 2000 Informática e Ingeniería Integral S.A. de C.V. (ininin)

Deja un comentario

Introduce tus datos o haz clic en un icono para iniciar sesión:

Logo de WordPress.com

Estás comentando usando tu cuenta de WordPress.com. Cerrar sesión / Cambiar )

Imagen de Twitter

Estás comentando usando tu cuenta de Twitter. Cerrar sesión / Cambiar )

Foto de Facebook

Estás comentando usando tu cuenta de Facebook. Cerrar sesión / Cambiar )

Google+ photo

Estás comentando usando tu cuenta de Google+. Cerrar sesión / Cambiar )

Conectando a %s