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Estudio de Casos – Desempeño de Filtros y Estudio de Calidad de Energía
Este estudio de casos resumirá los resultados del estudio del sistema de energía llevado a cabo por Northeast Power Systems, Inc. (NEPSI) en la instalación de Nueva Inglaterra. El propósito principal del estudio fue evaluar el desempeño de una serie de filtro armónico automático existente de doce escalones de 480 voltios 600 kvar y para determinar fue creando problemas de calidad de la energía dentro de nuestra instalación de clientes.
Medidas del Sistema Las medidas de distorsión de tensión y corriente fueron tomadas en la entrada de servicio de la instalación mientras que la serie de filtro era activada, así como también desactivada para determinar si la serie de filtro estaba teniendo un impacto negativo en la calidad de la energía. La tabla 1 a continuación resume las medidas de distorsión mientras que la serie fue desactivada.
La Distorsión de Tensión Armónica Total (Vthd) alcanzó un 1,6% durante el período de medidas. La Distorsión de Corriente Armónica Total (Ihtd) correspondiente alcanzó un 5,4%. La mayoría de la distorsión vino del 3º, 5º y 7º armónico, como se muestra en la Tabla 1. Estos valores de corriente armónica registrada son normales de los hornos eléctricos monofásicos y trifásicos que estaban presentes en el lugar. La Tabla 2 resume las medidas de distorsión que fueron registradas mientras que la serie de filtro fue activada. La distorsión total de tensión armónica, como es esperado, cayó desde un 1,6% a un 1,4% debido a la activación de la serie armónica. No se vio una caída considerable en la distorsión de tensión ya que la mayoría de la distorsión de tensión presente en el sitio del cliente es del tercer armónico donde el filtro tiene una capacidad de filtrado muy pequeña.
La Figura 1 proporciona un gráfico de comparación para ayudar a ilustrar el desempeño de la serie de filtro armónico. La serie de filtro redujo los armónicos de tensión al 5º, 7º, como se esperaba. El aumento en la distorsión de tensión en el 4º también es normal. Este aumento se debe al punto resonante que existe debajo de la frecuencia de sintonización de la serie de filtro. El aumento en la distorsión de tensión en el 11º puede ser resultado de la variación de carga durante el período de medición o una resonancia en el sistema de media tensión de los condensadores de distribución. Sin embargo, el aumento no es preocupante.
Figura 1 – Grafico de Barras que Muestra el Efecto del Banco de Filtros en la Distorsion del Voltaje del Sistema
La Figura 2 muestra cómo la distorsión de corriente en los conductores de entrada de servicio es efectuada por la activación de la serie de filtro armónico. Como se puede ver en la figura, la corriente del 5º armónico cae como es esperado. El aumento en la tercera y cuarta corriente armónica es normal debido a la resonancia que existe debajo de la frecuencia de sintonización de la serie de filtro armónico. Los valores medidos están dentro de los límites aceptables y no deberían causar ningún problema de calidad de energía relacionada con el armónico en el sitio del cliente. Durante la evaluación se notó que no ocurrió ningún transitorio ni aumento transitorio durante la activación de la etapa de la serie de filtro. Además, los problemas en los hornos eléctricos no coincidían con la conmutación de las etapas de la serie de filtro.
Figura 1 – Grafico de Barras que Muestra el Efecto del Banco de Filtros en la Distorsion del Voltaje del Sistema a la Entrada en Servicio.
Resultados de la Evaluación de la Serie de Filtro
La Tabla 3 muestra la información de las medidas de la serie de filtro durante la visita al sitio. Ya que el banco de condensadores está conectada en Delta, fueron medidos los valores de entre fases y son presentados en este informa. La Tabla 4 proporciona los puntos de sintonización entre fases de cada etapa, así como también el kvar trifásico, y kvar entre fases de cada etapa.
Conclusión y Recomendaciones
Durante las medidas del sistema, se vio que una pequeña cantidad de una variación de tensión del sistema (menor al 1/2%) resultó en una variación considerable en la salida del horno. La fuente de la variación de tensión no se podía ubicar, pero podría ser de dentro de la instalación o fuera de ella (de la utilidad). Sin embargo, a la una pequeña magnitud la utilidad no sería responsable por una solución. De acuerdo a los problemas asociados con la variación de la tensión, NEPSI recomienda lo siguiente: Continúe la búsqueda para encontrar la fuente de la variación de tensión dentro de la planta. Cambie el sistema de control en el horno eléctrico para ser menos receptivo para las variaciones de tensión. Además de lo anterior se debería notar lo siguiente. Es probable que los reactores de línea de instalación frente a los hornos eléctricos no resuelvan los problemas asociados con las variaciones de tensión. Aunque la supresión de sobretensión transitoria (TVSS) no resolverá los problemas de variación de tensión, ayudarán a proteger su equipo de transitorios mayores asociados con los relámpagos, fallas y operaciones de conmutación en el sistema de utilidad, así como también en el sistema de energía de las instalaciones. Los costos de los productos TVSS son bajos cuando la consideración de la producción de pérdida y daño del equipo son considerados. Para ventas en Latinoamérica: Ingeniería y Desarrollo Tecnológico S.A. www.idt.cl
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