3. Compensacion Armonicos.pdf

COMPENSACIÓN DE ARMÓNICOS

Ing. Leopoldo Martínez Basulto Abril de 2013

1

AGENDA  Introducción a las “Armónicas”  Fuentes, causas y efectos  IEEE-519  Aplicando soluciones

 Obteniendo la mejor alternativa técnica-económica

2

Harmonic Distortion Corriente

• La distorsión de la forma de onda es resultado de cargas no lineales que emiten impulsos de corriente en lugar de una onda de corriente senoidal.

Voltaje

• Resultado: voltaje y corriente no senoidal Formas de onda distorsionadas

Corriente Rectificador 6 pulsos 3

Corriente Voltaje Rectificador 12 pulsos Rectificador SCR 6 pulsos

Análisis de forma de onda Fundamental

Formas de onda repetitivas de corrientes no lineales pueden descomponerse en múltiples formas de onda senoidales y analizadas a sus frecuencias correspondientes

5a armónica

3a armónica

Resultado: distorsión de forma de onda

4

CLASIFICACIÓN DE LAS ARMÓNICAS A las armónicas se les identifica por su orden, frecuencia y secuencia; por ejemplo, la segunda armónica, en un sistema de 60 Hz, tendrá una frecuencia de 120 Hz y una secuencia negativa, para la tercera armónica corresponderán 180 Hz y secuencia cero, para una quinta 300 Hz y secuencia negativa y así sucesivamente. Orden Frecuencia (Hz) Secuencia

2 120 -

3 180 0

4 240 +

5 300 -

6 360 0

7 420 +

8 480 -

9 540 0

10 600 +

11 660 -

12 720 0

13 780 +

El estándar del IEEE-141-186 (Libro “Rojo”) muestra la ecuación con la que se deduce, según el número de pulsos, las armónicas y su magnitud que producen los equipos electrónicos:

5

h  pn  1

h= Orden de la armónica p= Un número entero (serie de Fourier) n= Número de pulsos

% Distorsión  I1 / h

I1= Corriente fundamental h= Orden de la armónica

Frecuencias armónicas Frecuencia armónica = Número armónica x frecuencia fundamental Una fase, 60Hz (4 pulsos) • h=1 60 Hz • h=3 180Hz • h=5 300Hz • h=7 420Hz • h=9 540Hz • h = 11 660Hz • h = 13 780Hz • h = 15 900Hz • h = 17 1020Hz • h = 19 1140Hz • h = 21 1260Hz • h = 23 1380Hz • h = 25 1500Hz • etc. etc.

6

Tres fases, 60Hz (6 pulsos) • h=1 60 Hz • h=5 300Hz • h=7 420Hz • h = 11 660Hz • h = 13 780Hz • h= 17 1020Hz • h= 19 1140Hz • h = 23 1380Hz • h = 25 1500Hz • etc. etc.

Tres fases, 60Hz (12 pulsos) – h=1 60 Hz – h = 11 660Hz – h = 13 780Hz – h = 23 1380Hz – h = 25 1500Hz – h = 35 2100Hz – h = 37 2220Hz – etc. etc. Tres fases, 60Hz (18 pulsos) • h=1 60 Hz • h= 17 1020Hz • h= 19 1140Hz • h = 35 2100Hz • h = 37 2220Hz • etc. etc.

ARMÓNICAS TRIPLEN La mayoría de los equipos electrónicos monofásicos utilizados en oficinas y edificios (Computadoras, Alumbrado Fluorescente con balastros electrónicas, Sistemas de Energía Ininterrumpida (UPS), Copiadoras, etc) convierten la energía alterna en energía continua por medio de rectificadores de 4 pulsos.

7

ARMÓNICAS TRIPLEN Las armónicas ‘triplen’ son producidas por los equipos con rectificación de 4 pulsos, como sigue : Aplicando la Orden de la fórmula Armónica h= (1 x 4) -1 = 3 h= (1 x 4) +1 = 5 h= (2 x 4) -1 = 7 h= (2 x 4) +1 = 9 h= (3 x 4) -1 = 11 h= (3 x 4) +1 = 13 THD=

Distorsión 33.3% 20.0% 14.3% 11.1% 9.1% 7.7% 44.5%

15 0 10 0 50 0 -50 - 10 0 - 15 0 0

50

10 0

15 0 CH A

8

20 0

25 0

ARMÓNICAS TRIPLEN Dado que las armónicas ‘triplen’ son de secuencia cero éstas circulan por el hilo neutro de los sistemas eléctricos y se suman en éste de los equipos conectados en cada una de las fases.

9

1A – Sistema 3F-4H a 3F-3H 1B – Sistema 3F-4H a 3F-4H

Espectro armónico típico de 6 pulsos

THD como pu de la fundamental

Espectro armónico para rectificador de 6 pulsos con 0.5% de impedancia de la fuente

1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0

Forma de onda de corriente para rectificador de 6 pulsos con 0.5% de impedancia de la fuente

1 10

5

7

Armónica

11 13

17

THD

Variadores de velocidad (ASDs), variadores de frecuencia (VFDs), sistemas de energía ininterrumpida (UPSs), inversores CD/CA, soldadoras, cargadores de baterías, fuentes de poder, etc.

¿Quién es afectado por las armónicas? Las armónicas afectan a todos los que forman parte de un sistema eléctrico

Compañías de distribución Propietarios y gerentes de edificios

11

Usuarios de la energía generada

Generadores de energía

Ingenieros y usuarios de energía eléctrica en plantas e instalaciones en general

Ingenieros y arquitectos de diseño

Distribución de las corrientes armónicas en los sistemas eléctricos

XRED

Iarmónica

M

12

M

Distribución de las corrientes armónicas en los sistemas eléctricos

XRED

Iarmónica

Iarmónica

M

13

M

Una característica que es importante considerar, aunque no es exclusiva de las corrientes armónicas, es que éstas se distribuyen por los sistemas eléctricos de la misma forma que las corrientes de frecuencia fundamental, dependiendo de la potencia de la fuente que las genere y del valor de impedancia de la red eléctrica.

14

Problemas causados por las armónicas

15

•

Distorsión en el bus de voltaje – Origina que las corrientes armónicas fluyan a las cargas lineales – Reduce la calidad del voltaje en todo el equipo conectado – Puede ocasionar mal funcionamiento de equipo electrónico – Mala comunicación entre los equipos – Puede originar la quema de tiristores y SCRs

•

Incremento de corriente eficaz (RMS) y pico – Mal funcionamiento de fusibles e interruptores – Incremento de temperatura de operación de componentes y equipos – Falla prematura de equipos o mayor mantenimiento a los mismos – Sobrecarga de transformadores y generadores – Calentamiento en transformadores en vacío o con poca carga

•

Bajo Factor de Potencia total (TPF: True Power Factor)

•

Desperdicio de energía y mayores costos por pérdidas – Utilización ineficiente de la capacidad del sistema – Incremento en la demanda de kVA y mayores pérdidas

Distorsión en bus de voltaje causado por armónicas Voltaje distorsionado 30HP, 240V, 18-pulse Drive System  Full Load (70Arms) 120 100

THiD = 7.54%

Line Current [Amperes]

80 60 40 20 0 -20 -40 -60 -80 -100 -120 0

0.005

0.01

0.015

0.02

0.025

0.03

0.035

0.04

0.045

Load Current

0.05

Time [Seconds]

ASD

Otras cargas lineales

ASD

Las cargas alimentadas con voltaje distorsionado pueden tener una mal funcionamiento y/o problemas operativos 16

ASD

•

Los transformadores pueden sobrecalentarse y fallar

•

Quema de tarjetas en dispositivos electrónicos

•

Problemas de funcionamiento en dispositivos electrónicos de regulación, tanto de potencia como de control

•

Rotación inversa en motores y generadores eléctricos (armónicas de secuencia negativa)

•

Los interruptores pueden dispararse en forma incorrecta

•

Los fusibles pueden operar en forma incorrecta

•

Sobrecarga y Falla de capacitores de potencia

•

Los tableros pueden operar excesivamente calientes

17

Por cada 10 ºC de incremento en la temperatura de operación de equipos y componentes, la vida útil de los mismos se reduce a la mitad

Calentamiento por corrientes armónicas

18

19

Calentamiento de componentes de UPS

20

Las armónicas incrementan la corriente real eficaz RMS (TRMS) y las pérdidas totales del sistema Frms

% Distorsión = H / F x 100

TRMS =

___________ H2 + F2



True RMS amps

Hrms

Watts = Itrms2 x R Una alta corriente real eficaz (RMS) significa mayores pérdidas de energía y sobrecalentamiento de equipos

21

Harmonics Waste Energy

• Armónicas incrementan demanda total de kVA de las fuentes suministradoras • Factor de Potencia Total (True Power Factor, TPF) se reduce por las corrientes armónicas

• Armónicas incrementan pérdidas del sistema – Alta corriente real eficaz TRMS (Efecto Joule: I2 R) – Resistencia de los cables se incrementa por la temperatura – Altas frecuencias incrementan pérdidas en cables y devanados: efecto piel y proximidad, corrientes de eddy 22

Desperdicio de energía

BAJO FACTOR DE POTENCIA El FP con cargas no lineales contiene una componente de potencia reactiva en un tercer plano, lo cual produce que el FP total sea equivalente al producto del factor de potencia de desplazamiento (a frecuencia fundamental) y el factor de potencia de distorsión; suena obvio que mientras mayor sea la distorsión menor será el valor de FP.

23

Harmonics Reduce Total Power Factor Si DPF(Displacement) = (kW / kVA) = 0.97, y si THDI = 100%

kW = 97

A = 1.0

B = 1.0 kVA = 100 C = 1.414

TPF(True) = DPF x 1 / (1 + THDI2)1/2

TPF(True) = 0.97 x 1 / 1.414 = 0.686 24

Las armónicas desperdician energía Ejemplo: Motor 100HP con VFD, 480V, 3 fases

Parámetro / %Z

0.5% Z

1% Z

1.5% Z

3% Z

5% Z

FLA (motor)

124

124

124

124

124

Amperes Trms

175 A

153 A

144

135

131

% THD - I

100%

72%

60%

44%

35%

Factor K

21

14

11

6.7

4.7

Incremento pérdidas I2R

100%

51.7%

36%

19.4%

12.2%

Disminución Factor de Potencia

29.3% 18.9% 14.2%

8.5%

5.6%

112.5

108

kVA mínimos del transformador 25

150

130

120

Cargas no lineales típicas que producen armónicas • Equipo de cómputo • Variadores de velocidad electrónicos (Adjustable Speed Drives, ASD) • Fuentes de energía ininterrumpida (Uninterruptible power supplies, UPS) • Convertidores de potencia CA/CD • Fuentes de poder • Rectificadores, soldadoras, cargadores de baterías • Balastros electrónicos • Controles de elevadores, bombas y ventiladores 26

Adjustable Speed Drives (ASD)

• Variadores (Drives) motores CD – Convierten voltaje CA en voltaje variable CD – La velocidad varía con el voltaje

• Variadores (Drives) motores CA – Convierten CA en CD y nuevamente a voltaje y frecuencia variables CA – La velocidad varía con la frecuencia • Típicamente, la mayor cantidad de cargas en una instalación son motores eléctricos – Alrededor del 50% cuentan con variadores (drives) 27

ASD Block Diagram

Diagrama básico de un VFD

Rectificador (Conversión CA/CD) Capacitor bus CD (Almacenaje energía)

28

VFD = Variable Frequency Drive, variador de frecuencia

Inversor (CD a voltaje y frecuencia ajustables CA)

Formas de onda distorsionadas típicas

29

Rectificador de 6 pulsos para variador de velocidad (ASD) en CD 30

Rectificador de 6 pulsos para variador de velocidad (ASD) tipo PWM (Pulse-width modulation, modulación por ancho de pulsos) en CA 31

Rectificadores de 6 pulsos para variadores de velocidad (ASD) de altas potencias (500 HP) en CA: VSI = Voltage Source Inverter 32 CSI = Current Source Inverter

El tipo VSI es el diseño de variador más popular

El capacitor en el bus de CD proporciona una fuente de voltaje estable

33

VSI = Voltage Source Inverter

Origen de la corriente de entrada distorsionada

Corriente de entrada discontinua causada por la conducción del diodo La corriente (Ica) sólo fluye cuando Vca > Vcd

VDC

VA C

IA C

34

Efectos de la impedancia de la fuente La magnitud de la distorsión armónica depende de la IMPEDANCIA DE LA FUENTE

•

FUENTE DE BAJA IMPEDANCIA – Fuente de potencia “fuerte” • Alta distorsión en corriente • Baja distorsión en voltaje – La mayoría de los sistemas son considerados fuertes en relación a las cargas individuales FUENTE DE ALTA IMPEDANCIA – Fuente de potencia “débil” • Menor distorsión en corriente • Alta distorsión en voltaje 35

Rectificador de 6 pulsos 200 % THDI

•

150 100 50 0 2 0,

5 0,

1

2

3

4

5

7

9

% de reactancia efectiva de la fuente

Armónicos vs. impedancia de la fuente

36

Resonancia en paralelo

• El 7 de noviembre de 1940, aproximadamente a las 11:00 AM, el puente suspendido de Tacoma colapsó debido a vibraciones inducidas por el viento…el puente estuvo muy pocos meses en operación. 37

Resonancia en paralelo • Falla de fusibles • Celdas de capacitores degradadas o quemadas • Transformadores dañados

Armónicas = viento (excitan la resonancia) 38

Resonancia en paralelo = impedancia máxima del banco con el sistema; A EVITAR TOTALMENTE

39

Resonancia serie y sintonía Los filtros de armónicas pasivos sintonizados combinan reactores y capacitores para formar un camino de baja impedancia a la frecuencia de sintonía. Es el principio de la resonancia serie, donde la impedancia es prácticamente cero. Para prevenir posibles resonancias en paralelo, se debe de tener cuidado de no sintonizar a una frecuencia muy cercana a dicha frecuencia de resonancia serie.

40

RESONANCIAS Resonancia en paralelo (impedancia máxima)

41

Resonancia serie (impedancia cero)

Límites armónicas

¿Qué tan baja debe ser la distorsión armónica? • Lo suficiente para tener una operación libre de problemas, que permita alcanzar la vida útil de los equipos y el retorno de la inversión del negocio

• Lo suficiente para cumplir con los requerimientos de las compañías suministradoras • IEEE-Std-519-1992 proporciona recomendaciones

42

IEEE-519 – Voltage Distortion Limits

Límites de distorsión en voltaje Sistemas 5% generales

Sistemas dedicados

10%

Aplicaciones especiales

3%

43

Los “Sistemas generales” son los típicos sistemas eléctricos industriales y comerciales Los “Sistemas dedicados” tienen su propio transformador, p.e. elevadores

Las “Aplicaciones especiales” incluyen hospitales y aeropuertos, así como otras aplicaciones críticas

IEEE-519 Current Distortion Limits ISC = Corriente de Corto Circuito en el Punto Común de Acometida (PCC), amperes IL = Corriente promedio de demanda máxima en los 12 meses anteriores, amperes Mediciones tomadas en el Punto Común de Acometida (PCC) PCC es el punto de medición de la compañía suministradora, o el punto en la instalación entre las cargas lineales y las cargas no lineales

TDD = Total Demand Distortion

Distorsión en corriente Límite Isc / IL % TDD < 20 5.0 20 < 50

8.0

50 < 100

12.0

100 < 1000

15.0

> 1000

20.0

TDD es el % de distorsión armónica referido a la demanda máxima de corriente

44

Mitigando armónicas Resolver lo más cerca posible de la carga que las genera

45



Corrientes más bajas en esos puntos



Siempre se obtienen beneficios “aguas arriba”



Mejora la calidad del voltaje en la instalación



Aplicación menos compleja

Resolviendo problemas de armónicas

Mitigación armónicas-Baja tensión Reactores de línea Filtros sintonizados

Reactor de línea

Filtros de banda ancha Rectificadores 12 o 18 pulsos

Filtro dinámico

Filtros activos Filtro sintonizado

Filtro automático

Filtro activo Filtro de banda ancha

46

30% – 45% THD-I

Reactores de línea Ventajas:  Bajo costo  Tamaño compacto  Bajas pérdidas

Reactor DC no protege diodos de sobrevoltajes Reactor DC – cuando se usa

Corriente de entrada

Limitaciones:  Caída de voltaje en serie (3-5%)  Pérdidas adicionales en el sistema (< 1%)

47

Disponible para sistemas en baja y media tensión

Reactores de línea

Efectos de la reactancia de la línea en la distorsión armónica % THDI 70

Porcentaje

60 50 40

30 20 10 0 5

7

11 13 Número de armónica

17

19

Sin reactor Reactor 3% impedancia Reactor 5% impedancia Reactor 8% impedancia

Corriente de entrada Baja impedancia fuente 48

Corriente de entrada 5% impedancia fuente

Hechos acerca de los reactores de línea •

Pérdidas de energía (watts, efecto Joule) – Las pérdidas en el cobre se incrementan con el cuadrado de la corriente – Las pérdidas en el hierro se incrementan con el cuadrado de la frecuencia – Las pérdidas en los “claros” (gaps) de aire aumentan conforme los “claros” también aumentan – Los reactores más grandes suelen tener “claros” de aire más grandes

•

Pruebas de los reactores – La mayoría de los fabricantes no pueden probar sus reactores a las frecuencias armónicas; utilizan únicamente corrientes a 60 Hz – UL prueba los reactores con corrientes a 60 Hz solamente – La mayoría de los fabricantes de reactores solamente pueden estimar las pérdidas, pero no pueden efectuar pruebas que las confirmen • Sólo porque se publique un valor de pérdidas en watts en un catálogo u hoja técnica, no significa que sea real

49

15% to 30% THD-I

Filtros sintonizados Ventajas:  Corrigen factor de potencia y reducen armónicas

Pueden filtrar una o más armónicas específicas

 Se conectan en paralelo con el sistema o línea  Se pueden instalar en cargas individuales, tableros de distribución o subestación principal Recomendado

Limitaciones:  Requiere monitoreo y análisis del sistema  Deben evitarse posibles resonancias  Corrientes armónicas residuales típicas del 15% al 30% en THD-I  Pueden atraer armónicas de otras cargas 50

Disponible para sistemas en baja y media tensión

Filtro automático sintonizado – conectado al bus U

Aplicar en el bus o en cada carga individual

34.5 KV

TG-1

TG-2

18 MW

22 MW

OTRAS CARGAS 3 MW

13.8 KV

OTRAS M1 CARGAS 1.3 MW

13.8 KV

M2

5.2 MW

51

OTRAS CARGAS 6.8 MW

M3

M4

M5

M6

M7

M8

OTRAS CARGAS 2.2 MW

5.2 MW

Disponible para sistemas en baja y media tensión

BANCO AUTOMÁTICO DE CAPACITORES – 3 PASOS

Filtro automático sintonizado – conectado a la carga kVAr multipasos Frecuencias múltiples sintonizadas Disponible para sistemas en baja y media tensión

52

Filtro dinámico de armónicas Cargas dinámicas requieren filtrado dinámico • • •

Las técnicas tradicionales de filtrado armónico no cubren las necesidades de las cargas dinámicas Las cargas dinámicas requieren respuesta dinámica por parte de los equipos de filtrado armónico La electrónica de potencia y los controladores digitales pueden conectar y desconectar el filtro en cuestión de milisegundos (1 ciclo típicamente) INTERPOSING

FUSES

FUSES

INTERPOSINGTRANSFORMER TRANSFORMER FUSES

THYRISTOR

FUSES

THYRISTOR

THYRISTOR

THYRISTOR

FILTER REACTOR

CAPACITOR

CAPACITOR

Banco de capacitores en baja tensión con o sin filtrado armónico o reactor de protección

Baja tensión 53

FILTER REACTOR

CAPACITOR

CAPACITOR

Banco de capacitores en media tensión con o sin filtrado armónico o reactor de protección

Media tensión

Disponible para sistemas en baja y media tensión

Filtro media y alta tensión • Montaje en estructura • Montaje en gabinete • Montaje en poste

54

5% a 8% THD - I

Filtros de banda ancha (“pasa bajas”) Ventajas:  Resultados garantizados  No causan problemas de resonancia  No atraen armónicas de otras cargas

Corriente de entrada al filtro

Limitaciones:  Se conecta en serie con la carga  Adecuado solamente para cargas no lineales 55

Filtrado a todas las frecuencias armónicas

Disponible para sistemas en baja y media tensión

Espectro armónico típico de un ASD

% Distorsión

100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

Sin filtro Reactor al 5% Filtro LP LP = Low Pass (Banda ancha)

5% - 8% THD-I es típico

5a 56

7a

11a

13a THDI

Orden de armónica

10% a 15% THD - I

Rectificador de 12 pulsos Ventajas:  Elimina 5a y 7a armónicas  Se puede lograr de 10% a 15% en THD-I  No causa problemas de resonancia  No atrae armónicas de otras cargas

+ T im e (s )

DC

Corriente de entrada rectificador Limitaciones:  Requiere carga electromagnética  Aumento de pérdidas del 3% al 4% debido al transformador  El THD-I se incrementa cuando la carga se reduce  El THD-I se incrementa por desbalanceo del voltaje de línea 57

Kit de conversión a rectificación de 12 pulsos

X F M R

58

Convierte un drive estándar de 6 pulsos en un drive de 12 pulsos

Para instalaciones nuevas o conversiones (retrofits)

Rectificador de 18 pulsos Ventajas:  Elimina 5a, 7a, 11a y 13a armónicas  Se puede obtener un 5% de THD-I  No causa problemas de resonancia  No atrae armónicas de otras cargas

+ DC Input Current Corriente de entrada

Limitaciones:  Requiere carga electromagnética  Aumento de pérdidas del 3% al 4% debido al transformador  El THD-I se incrementa cuando la carga se reduce  El THD-I se incrementa por desbalanceo del voltaje de línea 59

- DC

Kit de conversión a rectificación de 18 pulsos Convierte un drive estándar de 6 pulsos en un drive de 18 pulsos

Para instalaciones nuevas y conversiones (retrofits)

60

Filtro activo de armónicas Corriente de entrada

Ventajas:  Mitiga todas las frecuencias armónicas hasta la 50a  Se puede lograr un 5% de THD-I  No causa problemas de resonancia  No atrae armónicas de otras cargas  Se puede lograr tanto corrección del factor de potencia como la mitigación efectiva de armónicas

Filtro activo de armónicas

Almacenaje de energía

Limitaciones:  Incrementa la complejidad del sistema Equipos muy costosos

61

Alternativas para mitigación de armónicas 50%

Comportamiento típico de las diferentes tecnologías

THD - I

40% 30% 20% 10% 0% Reactor de Filtro Filtro banda 12 pulsos línea sintonizado ancha

18 pulsos Filtro activo

La mejor solución técnico-económica dependerá de la aplicación y siempre lo más cercano a lo carga 62

Aproximación tradicional •

Solución centralizada

•

Combinación de filtrado armónico con corrección de factor de potencia

•

Tendencia a reducir inversión inicial

• Mejora calidad de energía hacia la cía suministradora pero ignora calidad de energía hacia interior de instalación 63

Mitigación distribuida

64

•

Mitiga armónicas en cargas no lineales

•

Minimiza la distorsión total de voltaje del sistema

•

La corriente armónica se concentra entre las cargas no lineales y el filtro

•

Se consigue la mejor calidad de energía de toda la instalación

Ejemplo – Condiciones iniciales Sistema básico - 7 cargas (5 no lineales) alimentadas por dos transformadores (5.75% impedancia placa), 480V, 60Hz

MSB

480Y277 5.75% imp. 150KVA

480Y277 5.75% imp. 750KVA

PB-1

Distorsión inicial total en corriente = 42.2% THDI

PB-2

100

65

10

5

125

60% THD-I

V F D

52% THD-I

V F D

65% THD-I

V F D

141% THD-I

100% THD-I

Objetivo = 5% THDI

V F D

200

100

V F D

150

THD-I

kVA

PB-1

14.8%

120.38

PB-2

47.9%

649.43

MSB

42.2%

769.81

Solución centralizada-pasiva Corrección del factor de potencia con filtrado armónico

MSB

480Y277 5.75% imp. 150KVA

100

66

Contiene filtros automáticos sintonizados a la 5a y 7a armónicas

480Y277 5.75% imp. 750KVA

PB-1

12-15% THD-I $55,000

THD-I

kVA

PB-1

14.8%

120.38

PB-2

47.9%

649.43

PB-2

V F D

V F D

V F D

V F D

10

5

125

200

V F D

100

150

MSB

<15.00% 711.20

Solución centralizada-activa Filtrado armónico activo y corrección del factor de potencia

MSB

<5% THD-I $96,800

AHF

480Y277 5.75% imp. 150KVA

480Y277 5.75% imp. 750KVA

PB-1

100

67

PB-2

V F D

V F D

V F D

V F D

10

5

125

200

V F D

100

150

THD-I

kVA

PB-1

14.8%

120.38

PB-2

47.9%

649.43

MSB

<5.00% 704.21

Mitigación distribuida-pasiva <5% THD-I $35,000 MSB

480Y277 5.75% imp. 150KVA

LPF

3%

5%

68

LPF

480Y277 5.75% imp. 750KVA

PB-1

100

PB-2

– Maximiza la calidad de energía interna – Más bajo costo que solución centralizada

V F D

V F D

V F D

V F D

10

5

125

200

V F D

100

150

THD-I

kVA

PB-1

4.9%

116.05

PB-2

4.13%

582.45

MSB

4.26%

698.5

Mitigación distribuida-pasiva y activa <4.98% THD-I $51,000

MSB

THD-I

kVA

PB-1

4.9%

116.05

PB-2

<5.00%

576.46

480Y277 5.75% imp. 150KVA

480Y277 5.75% imp. 750KVA

PB-1

Filtro activo

PB-2 AHF

LPF

MSB

<4.98%

5%

692.51 3%

5%

100

69

Hybrid LPF

V F D

V F D

V F D

V F D

10

5

125

200

V F D

100

150

Comparación de alternativas Solución

Pasiva centralizada Activa centralizada Pasiva distribuida Activa y pasiva distribuida 70

% THD-I

Costo

12-15%

$55,000

5.00%

$96,800

4.26%

$35,000

4.98%

$51,000

Después Voltaje limpio en bus para todas las cargas

Otras cargas lineales

ASD

ANTES Voltaje distorsionado en bus que afecta a todas las cargas

ASD

71

Otras cargas lineales

ASD

ASD

ASD

ASD

Un estudio detallado y el análisis del sistema permiten impementar la mejor solución técnica al más bajo costo posible

A Comprehensive Set of Solutions

Filtro activo

Filtro sintonizado

AF

Filtro sintonizado Reactor de línea

6-pulse rectifier

Filtro activo AF

Filtro banda ancha

6-pulse rectifier

6-pulse rectifier

6-pulse rectifier

72

Las diferentes soluciones evalúan las cargas en la instalación y permiten alcanzar los objetivos de Calidad de Energía desde la perspectiva del usuario y lograr la mejor solución técnica y económica

12-pulse or 18-pulse rectifier

Connection Alternatives

Mitigación centralizada •

Tablero principal – Beneficios para cía suministradora y puntos “aguas arriba” del filtro – Permite corrección total del factor de potencia y filtrado armónico centralizados

73

Mitigación distribuida •

Cargas individuales – Beneficios para instalación

toda

la

– Corrección de factor de potencia y filtrado armónico locales

– Cumple los requerimientos de Calidad de energía de la cía suministradora

– Cumple los requerimientos de Calidad de energía de la cía suministradora y de la instalación

– Cumple con IEEE-519

– Cumple con IEEE-519

CONCLUSIONES • Las armónicas pueden degradar la confiabilidad del sistema, reducir la vida útil de los equipos y afectar su funcionamiento, disminuyendo las utilidades de la empresa.

• Las alternativas de mitigación armónica deben evaluarse en base al entendimiento de todas las cargas y los objetivos del cliente. • La mitigación armónica debe aplicarse donde beneficie más al usuario-típicamente en la carga.

• Las técnicas de mitigación distribuida pueden lograr los mejores resultados internos y externos. 74

RESUMEN SOLUCIONES MITIGACIÓN ARMÓNICAS

75

¡Muchas gracias! ¿Preguntas?

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