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2.- MARCO TEÓRICO
Los fenómenos transitorios en un sistema eléctrico están muy vinculados con la
calidad de energía. Los términos de calidad de energía eléctrica están
relacionados con cualquier desvió que pasa por ocurrencia en su:magnitud,
forma de onda ofrecuencia dela tensióny/o corriente eléctrica. Esteconcepto
también se aplica a las interrupciones de naturaleza permanente otransitoria
que afecta el desempeño de: transmisión, distribucióny utilización de energía
eléctrica.En tal sentido la calidad de energía = Calidad detensión
Las normas internacionales más utilizadas para nuestro medio son:
IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers
IEC - International Electrotechnical Commission
CIGRE - Grand Réseaux Électriques a Haute Tension
ANSI - Americam National Standards Institute
Para el desarrollo de mi trabajo, dado el tema, se van a desarrollar los
siguientes temas:
Fenómenos transitorios.- Es la cantidad o calidad que varía entre dos
regímenes permanentes consecutivos que denota un evento no deseable y
momentáneo en su naturaleza, tal como una descarga atmosférica, figura N°
2.1.
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Estos fenómenos transitorios se presentan en dos tipos:Transitorio impulsivo.-
Es la variación súbita yunidireccional de la tensióny/o corriente. Transitorio
oscilatorio.-Es la variación súbita yoscilatoria de tensióny/o corriente.
Estos transitorios se sub clasifican de acuerdo a:
Alta frecuencia –encima de 500 kHz y una duración en ms.Media frecuencia -
entre 5 kHz y 500 kHz, duración de decimas de ms. Baja frecuencia -
inferior a 5 kHz e duración de 0,3 a 50 ms.
Para poder medir los transitorios y poder observar la calidad de la tensión es
muy necesario tener equipos de alta sensibilidad. Estos equipos tienen una
creciente aplicación en la electrónica de potencia dado el impacto de algunas
medidas para facturación, calidad de energía y conservación energética.
En nuestro país este tipo de mediciones se realizan con equipos de muy alta
precisión dado que el no cumplimiento de las mismas podría hacerse acreedor
a fuertes requerimientos económicos de parte de Osinergmin.
Analizando el marco y su respectivainfluencia he creído por conveniente
desarrollar esta parte teórica siguiente:
Sobretensiones por ferro resonancia.- Este fenómeno de resonancia no
lineal puede afectar a las redes eléctricas. Las tasas de armónicos anormales,
las sobretensiones, las sobre-intensidades transitorias o permanentes que
provoca suelen ser peligrosas para el material eléctrico.ver figura N° 2.3.
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Algunas de las averías mal solucionadas son debidas a este fenómeno raro y
no lineal, el mismo, que comprende al menos:
Una inductancia no lineal (ferromagnética saturable),
Un condensador,
Una fuente de tensión (generalmente sinusoidal),
Pérdidas débiles.
Desequilibrio de tensiones.- En los sistemas eléctricos convencionales las
tensiones trifásicas cumplen con las siguientes características: Son de igual
magnitud, igual frecuencia 60 Hz y se hallan desfasadas 120° una de la otra.
EL desequilibrio en un sistema eléctrico trifásico en condiciones donde las tres
fases presentan diferentes valores de tensión en módulo y desfasaje angular
entre fases diferentes de 120º eléctricos.
Las fuentes de desequilibrios son las siguientes: Sistemas monofásicos,
hornos Monofásicos, hornos de inducción, hornos trifásicos de arco, máquinas
de soldadura eléctrica, aparatos de rayos x, fajas de transporte en áreas
remotas y anomalías en el sistema eléctrico tales como: abertura de un
conductor, corto-circuito, falla en el aislamiento de los equipos, líneas aéreas
asimétricas y su transposición, y corrientes de magnetización de
transformadores trifásicos, debido a las características magnéticas propias de
su construcción. ver figura N° 2.4.
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Sobretensiones transitorias por maniobras.- El factor de potencia muy
bajo en los circuitos inductivos producen un deterioro en los equipos, cargas y
cables eléctricos debido a las cargas auto-inducidas el cual provocan un
aumento significativo de la intensidad en las instalaciones eléctricas y produce
grandes pérdidas momentáneas enlas líneas y transformadores.
Para mejorar el factor de potencia, las Compañías distribuidoras y las
industrias consumidoras están obligadas a poner en servicio las baterías de
condensadores que al conectar y desconectar producen fenómenos muy
particulares que influyen directamente en las cargas y en sus respectivas
características de los aparatos de maniobra y de protección.
Sobretensiones por armónicos.- Presentan corrientes y tensiones con
frecuencias correspondiente a múltiplos enteros de la frecuencia fundamental
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Las causas:
Cargas de conexión directa al sistema: Generadores y motores CA, transfer-
madores, lámparas de descarga, hornos a arco y compensadores tipo reactor
saturado, etc.
Cargas conectadas vía conversores: Rectificadores/motores CC controlados,
inversores/motores de inducción, electrólisis por rectificación, cicloconverso-
res, motores síncronos, hornos de inducción. ver figura N° 2.6.
Reguladores: Hornos de inducción controlados por reactores saturados,
cargas de especiales controlados por tiristores, velocidad de motores CA
controlados por tensión de estator, reguladores de tensión a núcleo saturado,
computadoras y electrodomésticos con fuentes enclavadas.
Los Sistemas de Alimentación Ininterrumpida (SAI) son generadores eléctricos
casi perfectos, su fiabilidad es muy grande; y por su naturaleza aseguran
(dentro del límite de la autonomía de la batería) una disponibilidad de la
energía eléctrica sin falla. En nuestros días la tecnología punta ha desarrollado
equipos comandados y gobernados por componentes electrónicos que
producen armónicos significativos tal como se puede ver en la figura N° 2.7.
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En el presente trabajo se aclara este punto y se demuestra que los
onduladores modernos son excelentes generadores de tensión senoidal
incluso cuando alimentan cargas no lineales. Esto es debido a que son
aparatos concebidos y generalmente utilizados para alimentar ordenadores
que absorben corrientes no senoidales.
En la siguiente página presentamos un cuadro donde se puede visualizar:
La categoría de los transitorios.
Espectro de frecuencia.
Intervalo de tiempo
Amplitud de tensión.
Nuestra preocupación está en la influencia de los transitorios en el
comportamiento de las máquinas eléctricas de gran porte o como este tipo de
perturbaciones provocados también por los generadores síncronos, afectan a
su comportamiento y al sistema en general.
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1.1.- Impulsivos1.1.2-Nanosegundo 5ns <50ns1.1.2-Microsegundo 1us <50ns-1ms1.1.3-Milisegundo 0.1mS >1mS1.2-Oscilatórios1.2.1-Baja frecuencia <5kHz 3-50mS 0.4pu1.2.2-Media frecuencia 5-500kHz 20µs 0.4pu1.2.3-Alta frecuencia 0.5-5MHz 5µs 0.4pu
2.1-instantanea2.1.1-Sag 0.5-30ciclos 0.1-0.9pu2.1.2-Swell 0.5-30ciclos 1.1-1.8pu2.2-Momentania2.2.1-Interrupcion 0.5ciclos-3s <0.1pu2.2.1-Sag 30ciclos-3s 0.1-0.9pu2.2.2-Swell 30ciclos-3s 1.1-0.9pu2.3-Temporaria2.3.1-Interrupcion 3s-1minuto <0.1pu2.3.2-Sag 3s-1minuto 0.1-0.9pu2.3.3-Swell 3s-1minuto 1.1-1.2pu
3.0-Variaciones de larga duracion3.1-Interrupcion >1 minuto 0.0pu3.2-Subtension >1 minuto 0.8-0.9pu3.3-Sobretension >1 minuto 1.1-2%pu
4.0-Desquilibrio de tension regime permanente 0.5-2%5.0-Distorsion de forma de onda
5.1-Nivel DC regimen permanente 0-0.1%5.2-Harmonicas de orden 0-100 regimen permanente 0-20%5.3-Inter harmónicas 0-6kHz regimen permanente 0-2%5.4-¨Not ching¨ regimen permanente5.5-Ruido faixa amplia regimen permanente 0-1%
6.0-Fluctuacion de tensión <25kHz intermitente 0.1-7%<10s
Duraciontipica
Amplitud de
tensiontipica
Categoria
2.0-Variacion de corta Duracion
7.0-Variación de frecuencia
1.0.- Transitorios
Contenidoespecial
tipico