(fuente : Eaton Hoja 35007 siete 2011)
Consideraciones armónicas
Una discusión de los armónicos del sistema de potencia es incompleta sin discutir los efectos de los capacitores de corrección del factor de potencia. En una planta industrial que contenga capacitores de corrección del factor de potencia, corrientes y tensiones armónicas se pueden ampliar considerablemente debido a la interacción de los condensadores con el transformador de servicio. Esto se conoce como resonancia armónica o de resonancia en paralelo. Para una planta típica que contiene capacitores de corrección del factor de potencia, la frecuencia de resonancia (frecuencia a la que se produce la amplificación) normalmente cae en las inmediaciones de la quinta a la armónica 13. Debido a que las cargas no lineales normalmente inyectan corrientes en el quinto, 7ª, 11armónicos ª y 13 ª, una condición resonante o casi resonante dará lugar a menudo si las unidades y los condensadores se instalan en el mismo sistema, la producción de los síntomas y los problemas con los fusibles, condensadores dañados o fallas en otras partes del sistema de distribución eléctrica.
Nota: Condensadores mismos no causan armónicos, pero sólo agravar potenciales problemas de armónicos. A menudo, problemas relacionados con armónicos no "aparecen" hasta que se apliquen los condensadores para la corrección del factor de potencia.
Es un error común pensar que el problema de la aplicación de los condensadores en ambientes armónicos se limita a los problemas causados por el condensador en sí-que menor impedancia del condensador a frecuencias más altas provoca una sobrecarga de corriente en el condensador y, por lo tanto, debe ser eliminado. Sin embargo, el problema de condensadores / armónicos debe ser visto desde el punto de vista del sistema eléctrico. El aumento inducido por el condensador de tensiones y corrientes en el sistema de una planta de armónicos puede estar causando problemas, mientras que el propio condensador se mantiene dentro de su calificación actual aceptable.
Bancos de Condensadores y Transformadores puede causar resonancia
Los condensadores y transformadores pueden crear condiciones de resonancia de peligro cuando las baterías de condensadores se instalan en la entrada de servicio. En estas condiciones, armónicos producidos por dispositivos no lineales pueden ser amplificados muchas veces.
Problemática de amplificación de los armónicos se hace más probable que se añade más kVAR a un sistema que contiene una cantidad significativa de carga no lineal.
Una estimación de la frecuencia armónica de resonancia se encuentra mediante la siguiente fórmula:
- kVAsys = Cortocircuito Capacidad del Sistema
- kVAR = Cantidad de condensador
- kVAR en la Línea
- h = El número de armónicos que se refiere a un 60 Base Hz
Si h es cerca de los valores de los principales armónicos generados por un dispositivo no lineal-es decir, 3, 5, 7, 11-Entonces el circuito de resonancia, aumentará enormemente la distorsión armónica.
Por ejemplo, si una planta tiene un 1500 kVA del transformador con un 5-1/2% impedancia y la capacidad de cortocircuito de la utilidad es 48,000 kVA, entonces kVAsys sería igual a 17,391 kVA.
Si 350 kVAR de condensadores se utiliza para mejorar el factor de potencia, h sería:
Debido h cae justo en la séptima armónica, estos condensadores pueden crear una condición de resonancia perjudicial si los dispositivos no lineales se presentaron en la fábrica. En este caso, los condensadores deben aplicarse conjuntos de filtrado sólo como armónicas.
El diagnóstico de un problema relacionado con el potencial de armónicos
Los síntomas negativos de armónicos en equipos de la planta incluyen fusibles quemados en condensadores, reducción de la vida del motor, operaciones falsas o espurias de fusibles o disyuntores, disminución de la vida o aumentar el ruido en transformadores o mal funcionamiento de los controles electrónicos o microprocesadores. Si uno o más de estos síntomas ocurre con regularidad, a continuación, se deben tomar los siguientes pasos.
- Si la planta contiene capacitores de corrección del factor de potencia, la corriente en los condensadores deben ser medidos usando el medidor de corriente de un 'verdadero valor eficaz'. Si este valor es superior a la corriente nominal del condensador a la tensión del sistema (por >5% o por lo), la presencia de la distorsión armónica de tensión es probable.
- Realizar una auditoría de papel de cargas armónicas productoras de la planta y la configuración del sistema. Este análisis se inicia con la recolección de datos o kVA de potencia en todos los principales dispositivos no lineales en la planta, todos los condensadores, y la información de calificación en el transformador de entrada de servicio(s). Estos datos se analizan para determinar si las condiciones están presentes para crear niveles desfavorables de armónicos.
- Si el sistema de distribución eléctrica es complejo-por ejemplo,, múltiples entradas de servicio, condensadores o distribuidos si la auditoría de papel es incompleta o que se considera demasiado oneroso, la forma más definitiva para determinar si los armónicos están causando un problema es a través de una auditoría de plantas en el lugar. Esta auditoría incluye una inspección de la distribución del sistema eléctrico y las cargas conectadas, así como las mediciones armónicas tomadas en lugares estratégicos. Estos datos pueden ser montados y analizados para obtener una comprensión clara y concisa del sistema de potencia.
La eliminación de armónicos Problemas
Cuando se requiere una corrección del factor de potencia en presencia de cargas no lineales, o la cantidad de distorsión armónica debe reducirse a resolver los problemas de calidad de energía o evitar sanciones, la más fiable, solución de costo más bajo a menudo se realiza con el uso de filtros de armónicos.
Pasivos y conmutadas Filtros de armónicos
Un filtro armónico de derivación (ver Figura 1) es, esencialmente, un condensador de corrección del factor de potencia combinada con un reactor de núcleo de hierro serie. Un filtro proporciona una corrección del factor de potencia en la frecuencia fundamental y se convierte en una inductancia (como un motor) en las frecuencias más altas que su "punto de ajuste." La mayoría de los filtros de armónicos se afinan por debajo del 5 º armónico. Por lo tanto, el filtro proporciona una ruta de impedancia inductiva a aquellas corrientes a frecuencias armónicas creadas por casi todos los trifásicos cargas no lineales (5ª, 7ª, 11ª, 13ª, etc.). Debido a que el filtro no es capacitiva a estas frecuencias, el sistema eléctrico planta ya no puede resonar a estas frecuencias y no puede magnificar las tensiones y corrientes armónicas.
Por tanto, un filtro de armónicos shunt logra tres cosas:
- Proporciona corrección del factor de potencia.
- Evita las sobretensiones armónicas debido a la resonancia.
- Reduce la tensión armónica distorsión armónica y transformador de carga a frecuencias por encima de su punto de afinación.
En algunas circunstancias, una condición de resonancia armónica puede acumularse gradualmente con el tiempo como los condensadores y las cargas no lineales están instalados en una planta. La sustitución de tales condensadores con filtros de armónicos con el fin de corregir un problema puede ser prohibitivamente caro. Filtros de armónicos diseñados a la medida-que son capaces de eliminar los problemas asociados con la resonancia a una frecuencia particular, al tiempo que proporciona una muy baja cantidad de corrección del factor de potencia de la capacitancia. Por consiguiente, estos filtros kVAR bajos son capaces de proporcionar la misma cantidad de capacidad de filtración como un filtro convencional mucho más grande, pero a un costo menor.
Soluciones para sistemas con alta Armónicos
Si las cargas de las plantas varían, a continuación, se recomienda una batería de condensadores / filtro de conmutación. Para sistemas con muy diversas cargas que la cancelación de armónicos es la meta principal, una unidad de corrección de armónicos (HCU) Se recomienda.