CFE Calidad de Energía Eléctrica

División Peninsular Zona Campeche

1er. Seminario de Ahorro de Energía Eléctrica Campeche, Campeche

CALIDAD DE ENERGIA ELECTRICA Ponente: Ing. Cecilia Hernández Hdez 20 y 21 de Abril de 2009

INTRODUCCION z

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Las cargas cada día son más sensibles a las variaciones de ciertos parámetros, ya que hacen un uso intensivo de controles basados en microprocesadores y electrónica de potencia. Implementación de “mayor eficiencia” a través de variadores de velocidad, lámparas eficientes, capacitores, etc., que incrementan la distorsión armónica. Estos equipos que generan distorsión armónica y bajo ciertas condiciones pueden deteriorar la magnitud y la forma de onda del voltaje suministrado a tal grado, que sea inadecuado de utilizar por la mayoría de los usuarios que comparten la misma fuente de suministro. SOLUCIONES EN AHORRO Y CALIDAD DE ENERGIA

INTRODUCCION z

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Mayor atención de los usuarios finales a la calidad del suministro de energía (interrupciones, transitorios, etc.) ya que pueden significar cuantiosas perdidas. El principal factor que se encuentra detrás de los conceptos de la calidad de energía eléctrica es el incremento en la productividad para los usuarios. SOLUCIONES EN AHORRO Y CALIDAD DE ENERGIA

Calidad de la Energía. El estándar IEEE-1159-1995 define un alto nivel de calidad de la energía cuando tenemos un bajo nivel de disturbios, entendiéndose por disturbio como cualquier anormalidad en la forma de onda de voltaje o de corriente. z Cualquier problema que se presente en el suministro manifestada por desviaciones en la magnitud y forma de onda en el voltaje, corriente o frecuencia que puede ocasionar falla u operación inadecuada en el equipo del usuario. z

SOLUCIONES EN AHORRO Y CALIDAD DE ENERGIA

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CALIDAD DE VOLTAJE ™ Magnitud, Forma de Onda y Frecuencia CALIDAD DE LA CORRIENTE ™ Magnitud, Forma de Onda y Frecuencia CALIDAD DE ENERGIA ELECTRICA ™ Combinación de calidad de voltaje y de corriente CALIDAD DEL SUMINISTRO ™ Confiabilidad + Calidad de Voltaje CALIDAD DEL SERVICIO ™ Calidad de Suministro + Relación con consumidores CALIDAD DEL CONSUMO ™ Confiabilidad Suministro + Calidad de Energía + Relación con Consumidores SOLUCIONES EN AHORRO Y CALIDAD DE ENERGIA

CALIDAD DEL SERVICIO (Georgia Power) PROBLEMAS DE CALIDAD DE ENERGIA VISTA DESDE EL USUARIO

VECINOS 8%

OTROS 3%

USUARIO 12%

FENOMENOS NATURALES 60%

SUMINISTRADOR 17%

SOLUCIONES EN AHORRO Y CALIDAD DE ENERGIA

CALIDAD DEL SERVICIO (Georgia Power)

PROBLEMAS DE CALIDAD DE ENERGIA VISTA DESDE EL SUMINISTRADOR SUMINISTRADOR 1%

VECINOS 8%

USUARIOS 25%

FENOMENOS NATURALES 66%

SOLUCIONES EN AHORRO Y CALIDAD DE ENERGIA

CUBO DE CALIDAD DE LA ENERGÍA El acondicionamiento de las redes eléctricas es extenso y complicado, en cuanto a la eliminación y prevención de disturbios de la forma de onda senoidal de C.A., los problemas pueden presentarse, desde la generación hasta las cargas. Sin embargo a pesar de su variedad y complejidad, los problemas de calidad de la energía pueden ser agrupados en varias categorías distintas.

SOLUCIONES EN AHORRO Y CALIDAD DE ENERGIA

CUBO DE CALIDAD DE LA ENERGÍA El cubo de calidad de la energía es una analogía que enfatiza el acondicionamiento de cada área las cuales requieren métodos y soluciones tecnológicas independientes. Las áreas de regulación, aislamiento y supresión, las otras caras del cubo representan el aterrizamiento de la red eléctrica, las armónicas y el ruido.

SOLUCIONES EN AHORRO Y CALIDAD DE ENERGIA

Fuente: Seminario de Power Quality, Eaton Electrical.

SOLUCIONES EN AHORRO Y CALIDAD DE ENERGIA

CUAL ES EL ORIGEN DEL PROBLEMA?

SOLUCIONES EN AHORRO Y CALIDAD DE ENERGIA

Naturales. z z z z z z z z z z

Descargas atmosféricas Lluvia Viento Polvo Nieve Granizada Terremoto Huracán Humedad Salinidad.

Eléctricos. z z z z z z z z z z

Cargas No lineales. Corto circuito. Perdida de fase. Sobrecarga. Bajo Factor de Potencia. Corrección del F.P. Apertura de interruptores. Falla de transformadores. Suspensión del servicio. Conexión y desconexión de cargas.

SOLUCIONES EN AHORRO Y CALIDAD DE ENERGIA

Principales Disturbios. Interrupciones (Interruption ).

Completa perdida de voltaje por un periodo de tiempo.

Depreciaciones de voltaje (sags/dips).

Reducción en el voltaje nominal rms a la frecuencia de trabajo, con una duración de medio ciclo a 2.5 seg. (150 ciclos ). SOLUCIONES EN AHORRO Y CALIDAD DE ENERGIA

Principales Disturbios. Elevaciones de voltaje (swell ).

Incremento en el voltaje nominal rms, a la frecuencia de trabajo, con una duración de medio ciclo a 2.5 seg. (150 ciclos). Transiente-Oscilatorio (Transient).

Son bidireccionales, con duración desde 0.3 a 5 milisegundos, de valor hasta 8 veces el voltaje p.u.

SOLUCIONES EN AHORRO Y CALIDAD DE ENERGIA

Principales Disturbios.

Transiente-Impulso (Transient).

Pulso unidireccional con duración a dos milisegundos.

Ranuras ( Notch).

Ranuras de las formas de onda de voltaje , producidas por la conmutación en la conducción de la corriente de diodos y tiristores. SOLUCIONES EN AHORRO Y CALIDAD DE ENERGIA

Principales Disturbios. Bajo voltaje (Undervoltage).

Reducción en el voltaje nominal rms a la frecuencia de trabajo, con una duración mayor a 2.5 seg.

Alto voltaje (overvoltage).

Aumento en el voltaje rms, a la frecuencia de trabajo por un periodo de tiempo mayor a 2.5 seg.

SOLUCIONES EN AHORRO Y CALIDAD DE ENERGIA

Principales Disturbios. Distorsión Armónica (harmonic distortion). Representación matemática de la distorsión de una forma de onda pura senoidal. Flicker (Subarmónicas). Parpadeos luminosos perceptibles que son molestos para el ojo humano. SOLUCIONES EN AHORRO Y CALIDAD DE ENERGIA

Resumiendo. z

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1.-Los problemas más frecuentes que representan un 68% de las fallas, lo representan los sags. Los sags tienen origen principalmente en condiciones de falla como corto circuito, descargas atmosféricas y en algunos casos arranque de motores. 2.-Los impulsos representan un significativo 21% de los problemas de calidad de la energía. Estos tienen su origen en la conexión y desconexión de cargas y en ciertas ocasiones por descargas atmosféricas, descargas estáticas y arqueo entre contactos. 3.-Las interrupciones representan un 11% de los problemas de calidad de la energía y sus fuentes son múltiples como pueden ser fallas de corto circuito, descargas atmosféricas, fallas en los equipos, accidentes automovilísticos. SOLUCIONES EN AHORRO Y CALIDAD DE ENERGIA

NORMATIVIDAD z

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Las normas más importantes que tratan sobre medida y caracterización de eventos en la tensión de suministro de energía eléctrica (y en general de la calidad de la energía eléctrica) son: Norma Europea EN-50160 (Características de la Tensión Suministrada por las Redes Generales de Distribución) Estándar IEC 61000-4-30 IEEE Standard 1159-1995.

NORMATIVIDAD PARAMETRO

NORMATIVIDAD

LIMITES ESTABLECIDOS

NACIONAL

Frecuencia de Suministro Variación del Voltaje (regulación)

59.9 a 60.1 ciclos/seg +/- 10% Vn

CFE / LUZ Y FUERZA CFE / LUZ Y FUERZA

+/- 5% Vn

INTERNACIONAL

SI

ANSI C84.1

Contenido de Armónicas Tensión

Menor a 5% THD

Contenido de Armónicas Corriente

(Depende del Nivel de Tensión y IL/Icc)

CFE L000045

IEEE Std-519

3-5 V

NO

NEC 1990

NO

NEMA MG-1, Sec. 12.45

Diferencia de Potencial entre Neutro y Tierra Desbalanceo de Voltaje

6%, 5 min en BT 3% Continuo en AT

CFE L000045

IEEE Std-519

NORMATIVIDAD PARAMETRO

Sobretensiones transitorias por maniobra Depreciaciones de Voltaje

NORMATIVIDAD

LIMITES ESTABLECIDOS

NACIONAL

INTERNACIONAL

NO

ANSI/IEEE C60.45

NO

ANSI/IEEE 446

150 min cliente/año

NO (*84 min en 2007, sin afectaciones al usuario CFE)

SI

minimo 90%

CFE / LUZ Y FUERZA

SI

2 x Vsum 80-90% Vsim, 20 veces/mes