ARM

1

• ARMÓNICOS
• CAUSAS Y EFECTOS

2
CAUSAS Y EFECTOS

• CAUSAS

3
CAUSAS Y EFECTOS

• CAUSAS
• Tradicionales (Clásicos)
• Transformadores
• Máquinas rotantes
• Hornos de arco
• Modernos (Electrónica de Potencia)
• Lámparas fluorescentes
• Controles electrónicos, fuentes conmutadas,
  equipamientos electrónicos modernos de oficina
• Dispositivos controlados (tiristores)
• Rectificadores
• Inversores
• Compensadores estáticos
• Cicloconversores
• Transmisión HVDC

4
CAUSAS Y EFECTOS

• CAUSAS Transformadores
• Corriente de excitación

5
CAUSAS Y EFECTOS

• CAUSASTransformadores
• Corriente de excitación

6
CAUSAS Y EFECTOS

• CAUSAS Transformadores

7
CAUSAS Y EFECTOS

• CAUSAS Hornos de Arco

8
CAUSAS Y EFECTOS

• CAUSAS Lámparas fluorescentes o de arco
• Lámpara de mercurio

9
CAUSAS Y EFECTOS

• CAUSAS Microondas

10
CAUSAS Y EFECTOS

• CAUSAS Equipos electrónicos
• Fuentes monofásicas

11
CAUSAS Y EFECTOS

• CAUSAS Equipos electrónicos
• PC

12
CAUSAS Y EFECTOS

• CAUSAS Equipos electrónicos
• TV

13
CAUSAS Y EFECTOS

• CAUSAS Conversores trifásicos de potencia
• Accionamientos de DC

14
CAUSAS Y EFECTOS

• CAUSAS Conversores trifásicos de potencia
• Accionamientos de AC

15
CAUSAS Y EFECTOS

• CAUSAS Conversores trifásicos de potencia
• Accionamientos de AC

16
CAUSAS Y EFECTOS

• CAUSAS Conversores trifásicos de potencia
• Accionamientos de AC

17
CAUSAS Y EFECTOS

• CAUSAS Conversores trifásicos de potencia
• Accionamientos de AC

18
CAUSAS Y EFECTOS

• CAUSAS Conversores trifásicos de potencia
• Accionamientos de AC

19
CAUSAS Y EFECTOS

• CAUSAS Conversores trifásicos de potencia
• Accionamientos de AC

20
CAUSAS Y EFECTOS

• CAUSAS Conversores trifásicos de potencia
• Notches

21
CAUSAS Y EFECTOS

• CAUSAS Cargadores de baterías

22
CAUSAS Y EFECTOS

• CAUSAS Cargadores de baterías

23
CAUSAS Y EFECTOS

• EFECTOS
• 1.- Amplificación de los niveles de armónicos
  resultante de resonancias serie o paralelo
• 2.- Reducción en la eficiencia de la generación,
  transmisión y utilización de la energía
• 3.- Envejecimiento prematuro del aislamiento de
  los componentes eléctricos de una planta y
  acortamiento de su vida útil
• 4.- Problemas de mala operación en una planta

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CAUSAS Y EFECTOS

• EFECTOS
• Resonancia paralelo
• f es la frecuencia fundamental
• fp es la frecuencia resonante paralelo
• SS es la potencia de cortocircuito
• SC es la potencia del banco de condensadores.
  

25
CAUSAS Y EFECTOS

• EFECTOS
• Resonancia Serie
• f es la frecuencia fundamental,
• fs es la frecuencia resonante serie,
• St es la potencia del transformador
• Zt es la impedancia del transformador en por
  unidad,
• Sl es la potencia activa.

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CAUSAS Y EFECTOS

• EFECTOS Máquinas rotantes
• 1.- Calentamiento perdidas en el hierro y en el
  cobre
• Factor de pérdidas en el cobre (comparativo)
• 2.- Torque pulsante
• 3.- Resonancia mecánica
• 4.- Ruidos
• 5.- Puntos calientes

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CAUSAS Y EFECTOS

• EFECTOS Cables y Conductores
• 1.-Incremento de las pérdidas por valor rms de la
  corriente
• 2.- Efecto Skin
• 3.- Caídas de tensión armónicas
• 4.- Incremento de los valores crestas de tensión
• Sobrecarga del aislamiento
• Corona
• 5.- Corriente de neutro

28
CAUSAS Y EFECTOS
CALENTAMIENTO Una tensión distorsionada a sus
bornes produce una pérdida en los mismos
expresada por Donde tandR/(1/?C) es el
factor de pérdidas, ?n2pfn, Vn valor rms de la
componente nth de tensión SOBRECARGA SOBRE EL
AISLAMIENTO

• EFECTOS Condensadores

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CAUSAS Y EFECTOS

• EFECTOS Condensadores
• Algunas reglas básicas para evitar, en principio,
  condiciones resonantes en la instalación de
  bancos paralelo en baja tensión
• 1.- Si los kVA de carga con producción armónica
  se encuentran por debajo del 10 de la potencia
  nominal del transformador, no existirán posibles
  condiciones resonantes.
• 2.- Si los kVA de carga con producción armónica
  se encuentran por debajo de un 30 de la
  potencia nominal del transformador y los kVAr del
  banco resultan menos del 20 de la potencia
  nominal del transformador, no existirán posibles
  condiciones resonantes.
• 3.- Si los kVA de carga con producción armónica
  se encuentran por encima del 30 de la potencia
  nominal del Trasformador, deben aplicarse
  condensadores como filtros.
• Estas recomendaciones son aplicables para
  transformadores con tensiones de cortocircuito
  entre el 5 y 6 y la impedancia del sistema
  menos de un 1 de la del transformador

30
CAUSAS Y EFECTOS

• EFECTOS Condensadores
• En la IEEE Standard 18-2002 se establece que los
  condensadores deberán ser capaces de operar de
  manera continua sin excederse ninguna de las
  siguientes condiciones
• 1.- 110 del valor rms de la tensión nominal
• 2.- 120 del valor pico de tensión nominal (o
  sea, el pico de tensión no debe exceder esto
  incluye armónicos pero excluye transitorios)
• 3.- 135 del valor rms de la corriente nominal
  basada en los kVAr y tensión nominal
• 4.- 135 de los kVAr nominales

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CAUSAS Y EFECTOS

• EFECTOS Condensadores
• IEC 60871-1-1997
• 1,3 veces la corriente nominal
• No se fijan restricciones respecto de los kVA

Factor de tensión x Vnom Duración Máxima
1,00 Continua
1,10 12 hs cada 24 hs
1,15 30 minutos cada 24 hs
1,20 5 minutos
1,30 1minuto
32
CAUSAS Y EFECTOS

• EFECTOS Condensadores
• Si se exceden las magnitudes de corriente que
  aquí se han establecido puede tomarse alguna o
  algunas de las siguientes medidas
• 1.- Relocalizar el banco a alguna parte del
  circuito donde puedan reducirse los valores de
  sobrecorriente. La carga contaminante y el banco
  podrían no compartir el mismo transformador.
• 2.- Para bancos conectados en estrella con
  conexión de neutro, el neutro puede ser
  desconectado a los fines de eliminar la
  circulación de tercer armónico (Debe luego
  analizarse lo que sucederá con esta nueva
  situación desde el punto de vista de el
  aislamiento del banco y la protección contra
  sobrecorrientes).
• 3.- Si ninguna de las anteriores resulta ser la
  solución se deberá recurrir a la incorporación de
  un reactor sintonizado. Este reactor se ajustará
  a las frecuencias resonantes. Esta acción
  modificará los parámetros de diseño del banco.

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CAUSAS Y EFECTOS

• EFECTOS Elementos de protección
• FUSIBLES y TERMÓMAGNÉTICAS adelanto en la
  respuesta (efecto térmico)
• INTERRUPTORES Alguno problemas en sobrecarga
• RELÉS
• - Digitales
• - Electromecánicos y analógicos
• Problemas durante una falta
• Problemas en condiciones normales

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CAUSAS Y EFECTOS

• EFECTOS Equipamientos electrónicos
• 1.- Elementos que usan el cruce por cero de la
  tensión
• 2.- Fuentes electrónicas
• El pico de tensión mantiene los condensadores a
  plena carga
• Reducción en la capacidad de soportar huecos
• Algunos fabricante de PC limitan el factor de
  cresta 1,411, o un 5de THDV y un 3 para un
  armónico.
• 3.- Notchs
• Pueden simular un pasaje por cero
• Interferencia en señales lógicas o de
  comunicación
• Disparos intempestivos de tiristores

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CAUSAS Y EFECTOS

• EFECTOS Lámparas
• 1.- Lámparas incandescentes acortamiento de vida
  útil por rms de tensión en exceso (5 un 50 de
  reducción de vida útil)
• 2.- Lámparas de arco podría existir problemas
  de resonancia entre lámpara/condensador corrector
  de FP, pero no con el sistema (la f de resonancia
  suele hallarse alrededor de los 80Hz)

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CAUSAS Y EFECTOS

• EFECTOS Transformadores
• 1.- Calentamiento adicional generado por las
  pérdidas de la corriente de carga
• 2.- Problemas de resonancia entre la inductancia
  del transformador y los condensadores del sistema
• 3.- Sobrecarga del aislamiento
• 4.- Vibraciones y ruidos

37
CAUSAS Y EFECTOS

• EFECTOS Transformadores

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CAUSAS Y EFECTOS

• EFECTOS Transformadores
• DERATING DE TRANSFORMADORES IEEE C57.110-1998
• Las perdidas en transformadores se categorizan
  como
• 1.- Pérdidas en vacío
• 2.- Pérdidas en carga I2R pérdidas dispersas
  I2R PEC POSL P PEC POSL
• R es el valor medido
• En los bobinados, pérdidas por corrientes
  parásitas (PEC), PEC ?I2 y a f2
• Fuera de los bobinados, otras Pérdidas
  adicionales (POSL),
• 3.- Pérdidas totales Pérdidas en vacío
  Pérdidas en carga

39
CAUSAS Y EFECTOS

• EFECTOS Transformadores
• DERATING DE TRANSFORMADORES IEEE C57.110-1998
• Se trata de prevenir de calentamientos por
  encima de los de diseño, especialmente en los
  bobinados, cuando la corriente de carga contiene
  distorsión (las pérdidas en estas condiciones no
  deberían exceder las pérdidas nominales).
• Los mayores calentamientos se producen en el
  bobinado interno y en los extremos, superior e
  inferior.
• El método propuesto se basa en el cálculo de una
  capacidad equivalente del transformador el cual
  establece un factor de desclasificación de
  corriente para corrientes de carga que tengan una
  composición armónica dada.
• Las formas de onda distorsionada de la tensión
  también produce pérdidas extras en el núcleo. Sín
  embargo la experiencia práctica ha mostrado que
  este es un parámetro poco significativo.

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CAUSAS Y EFECTOS

• EFECTOS Transformadores
• DERATING DE TRANSFORMADORES IEEE C57.110-1998
• con h 1, 2, 3, 4,.
• PEC pérdidas por corrientes parásitas en los
  bobinados (en por unidad de las pérdidas
  nominales I2R)
• PEC-R pérdidas por corrientes parásitas en los
  bobinados a carga y frecuencia nominal (en por
  unidad de las pérdidas nominales I2R)
• Ih valor rms de la corriente de orden armónico
  h (en por unidad respecto de la corriente
  nominal de carga)
• h orden del armónico

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CAUSAS Y EFECTOS

• EFECTOS Transformadores
• DERATING DE TRANSFORMADORES IEEE C57.110-1998
• Método simplificado para determinar el derating
• PLL pérdidas en carga
• PEC pérdidas por corrientes parásitas
• PEC-R factor de pérdidas por corrientes
  parásitas en condiciones nominales de operación

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CAUSAS Y EFECTOS

• EFECTOS Transformadores
• DERATING DE TRANSFORMADORES IEEE C57.110-1998
• Método simplificado para determinar el derating

Tipo MVA Tensión PCE-R
1 3-8
Seco 1,5 5kV(AT) 12-20
1,5 15kV(AT) 9-15
2,5 480 V 1
En aceite 2,5 a 5 480 V 1-5
gt5 480 V 9-15
43
CAUSAS Y EFECTOS

• EFECTOS Transformadores
• DERATING DE TRANSFORMADORES IEEE C57.110-1998
• Método simplificado para determinar el derating
  EJEMPLO

Orden Corriente Frecuencia Corriente pu I2 I2xh
1 100,0 50 1,000 1,000 1,000
3 1,6 150 0,016 0,000 0,002
5 26,1 250 0,261 0,068 1,703
7 5,0 350 0,050 0,003 0,123
9 0,3 450 0,003 0,000 0,001
11 8,9 550 0,089 0,008 0,958
13 3,1 650 0,031 0,001 0,162
15 0,2 750 0,002 0,000 0,001
17 4,8 850 0,048 0,002 0,666
19 2,6 950 0,026 0,001 0,244
21 0,1 1050 0,001 0,000 0,000
23 3,3 1150 0,033 0,001 0,576
25 2,1 1250 0,021 0,000 0,276
1,084 5,712
44
CAUSAS Y EFECTOS

• EFECTOS Transformadores
• DERATING DE TRANSFORMADORES IEEE C57.110-1998
• Método simplificado para determinar el derating
  EJEMPLO
• Tomando PEC-R 8