Impedancia de línea e IEEE 519 Cómo afecta la impedancia de línea a los esfuerzos para cumplir con los límites armónicos de la norma IEEE 519. Calculadora de armónicos Nueva calculadora en línea ofrece análisis armónico simple para distintos tipos de transmisiones. Tecnología AHD™ Tecnología de mitigación activa de armónicos integral en la transmisión ayuda a los sistemas a cumplir con la norma IEEE 519. En ediciones futuras Busque estos temas en las ediciones futuras. Versión para imprimir Enviar a un amigo
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Influencia de la impedancia de línea para cumplir con los límites armónicos de la norma IEEE 519 por Bill Hammel

vicepresidente/ingeniería

El estándar de la industria en cuanto a calidad de energía, IEEE 519 (“Prácticas recomendadas y requisitos para el control de armónicos en sistemas de energía eléctrica”), describe los límites de distorsión de corriente que corresponden al punto de acople común (PCC) con la interfaz de servicio público del consumido. La intención de los límites de distorsión de corriente de la norma IEEE es en definitiva limitar la distorsión de voltaje a niveles que generalmente eviten la interferencia con el equipo

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eléctrico circundante. La distorsión de voltaje armónico será en función de la corriente armónica total inyectada y la impedancia del sistema en el

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PCC. Por lo tanto, los sistemas

Figura 1—Cargas lineales y no lineales y el PCC

más rígidos, de menor impedancia, pueden adecuarse a límites de distorsión de corriente relativamente más altos.

Desde 1967 Unico, Inc. 3725 Nicholson Rd.

La rigidez eléctrica de un sistema se expresa como la relación (RSC) de la corriente de corto circuito (I SC) disponible en el PCC a la corriente de carga

P. O. Box 0505

fundamental de demanda máxima (I L), calculada como promedio de la

Franksville, Wisconsin EE. UU.

demanda máxima en intervalos de 15 minutos en los 12 meses precedentes.

53126- 0505 262.886.5678 262.504.7396 fax

RSC = I SC/IL

[email protected] unicous.com

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El estándar IEEE ajusta los límites con respecto a esta relación de tal modo que reconozca que las cargas de bajos kW, conectadas a sistemas con capacidades mucho más altas de kVA, tienen un efecto proporcionalmente menor en el sistema y, por lo tanto, se les permite un límite de distorsión mayor. La cantidad de corriente armónica producida por cargas no lineales, tales como transmisiones de velocidad ajustable con entradas de rectificador, también se ve afectada por la rigidez del sistema eléctrico. La transmisión produce niveles más altos de corriente armónica al aumentar la rigidez del sistema, y se producen niveles más bajos con sistemas de impedancia más alta y más suave. Este efecto puede ser bastante drástico para transmisiones sin filtro—aquellas que tienen capacitancia de enlace CC significativa directamente conectada con el puente rectificador de entrada. Este efecto también es evidente, aunque menos drástico, en corriente armónica producida por transmisiones filtradas—aquellas que utilizan ya sea inductores de enlace de CC u otras técnicas para lograr una onda relativamente baja de corriente de enlace de CC.

Figura 2—Comparación de transmisiones no filtradas (1 y 2) y filtradas (3 y 4) Los límites para distorsión armónica de corriente se describen con respecto

a la distorsión de demanda total (TDD), la cual expresa la distorsión de corriente armónica total como porcentaje de I L. La Figura 3 a continuación ilustra gráficamente cómo varían los límites de TDD recomendados por la norma IEEE 519 en función de RSC. También se incluyen los niveles de TDD típicos producidos por transmisiones que utilizan rectificadores filtrados de entrada de 6, 12, 18 ó 24 pulsos bajo el supuesto de que I L. comprende totalmente esa carga de transmisión.

Figura 3—Límites de la norma IEEE 519 y distorsión armónica de diversas configuraciones de transmisión en función de relación de corto circuito Para los supuestos datos, la configuración de 6 pulsos siempre excede los límites de la norma IEEE mientras que la configuración de 12 pulsos a veces la excede. Estas configuraciones requieren esfuerzo adicional o más supuestos con el fin de satisfacer el límite. El esfuerzo adicional puede lograrse al incluir un reactor entre la transmisión y el PCC. Esta impedancia adicional reduce la TDD inyectada por la transmisión sin afectar el RSC del sistema y, por lo tanto, sin afectar el límite de TDD correspondiente. La Figura 4 muestra el efecto de incluir reactores de 3%, 5% y 10% en configuraciones de 6 y 12 pulsos.

Figura 4—Distorsión armónica de transmisiones de 6 y 12 pulsos con diversos reactores Aunque la Figura 4 muestra cómo puede ayudar incluir un reactor a que las configuraciones de 12 pulsos satisfagan los límites de la norma IEEE, también ilustra que la configuración de 6 pulsos sigue siendo difícil a pesar de incluir un reactor. Aunque las configuraciones de 18 y 24 pulsos cumplen más directamente con los límites de la norma IEEE, existe esperanza en otra forma para configuraciones tanto de 6 como de 12 pulsos cuando se aplican condiciones adicionales. Pueden cumplirse los límites más fácilmente cuando la carga de transmisión representa solamente una fracción (RDD) de la carga total, I L, y la parte restante de la carga total se compone ya sea de cargas lineales o no lineales cuyo aporte armónico sea insignificante." RDD = I D /IL La Figura 5 ilustra los resultados de una configuración de 6 pulsos que incluye un reactor de 5% donde la carga de transmisión es de 10%, 20%, 50% y 100% de I L, mientras se supone que la parte restante de la carga aporta una distorsión armónica insignificante.

Figura 5—Efecto de RDD variable en la transmisión de 6 pulsos con un reactor Una configuración de 6 pulsos, que incluya un reactor de 5%, puede satisfacer los límites de la norma IEEE siempre y cuando la carga de transmisión sea una fracción suficientemente pequeña de la carga total. Debe efectuarse una nota de precaución referente a agregar reactores. Dado que al agregar impedancia de reactor se reduce la TDD, uno podría preguntarse—¿por qué no agregar simplemente lo suficiente para lograr cualquier objetivo de TDD deseado? Una penalización compensatoria es que a medida que aumenta la impedancia progresivamente, disminuyen progresivamente a su vez el factor de energía y el voltaje de salida disponible. Aunque a menudo es aceptable la penalidad asociada con agregar una impedancia de reactor de 5% o incluso 10%, la penalidad de mayores aumentos podría empezar a contrarrestar el beneficio de TDD. La discusión anterior se ha destinado a brindar cierta perspectiva a la influencia de la impedancia de línea para efectos de cumplir con los límites de distorsión de corriente de la norma IEEE. La impedancia afecta tanto el límite como el nivel de distorsión inyectada. Las figuras de más arriba brindan una reseña de las diversas configuraciones de transmisión y las condiciones bajo las cuales pueden cumplir el límite de la norma IEEE. Si necesita mayor asistencia para comprender la impedancia de línea y asuntos relacionados con armónicos, póngase en contacto con nosotros. Ir arriba

Calculadora de armónicos ahora en línea Una nueva Calculadora de armónicos en líneaproporciona una análisis simplificado de armónicos para diversas configuraciones de transmisiones de velocidad variable. La calculadora determina la distorsión armónica de la transmisión y permite a los usuarios ver rápidamente si la transmisión cumple con las recomendaciones de distorsión armónica de la norma IEEE 519. La calculadora puede encontrarse en http://www.unicous.com/oilgas/harmonicscalc.php. Para usar la calculadora, el usuario debe introducir la relación de corto circuito de suministro, relación de demanda de transmisión e impedancia del reactor de transmisión. La relación de corto circuito es una medida de la rigidez de la línea y es la relación de la corriente de corto circuito a la capacidad nominal de la línea. Cuanto mayor sea la carga o más débil sea el sistema, más grande será el impacto de los armónicos en el servicio público asociado con una relación de corto circuito más baja. La relación de demanda de transmisión es el porcentaje de la carga total en el suministro que representa la carga de transmisión. Cuanto mayor sea una transmisión con respecto a la capacidad de la línea, mayor será el impacto que tendrán sus armónicos. La última entrada es la impedancia del reactor de línea, si se utiliza. La calculadora muestra la impedancia de suministro efectiva resultante y la impedancia efectiva total. La tabla de resultados muestra la distorsión de corriente calculada para configuraciones de transmisión de 6, 12, 18 y 24 pulsos. La distorsión se calcula para armónicos individuales así como para distorsión armónica total. Se muestran armónicos individuales impares hasta el armónico 49, aunque los cálculos de distorsión total incorporan aportes hasta el armónico 97.

La norma IEEE 519

El Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (Institute of Electrical and Electronic Engineers, IEEE) ha creado una norma para minimizar los problemas asociados con equipo no lineal como sistemas de transmisión que generan corrientes armónicas. Las recomendaciones de la norma IEEE 519 especifican los niveles máximos aceptables de componentes armónicos y distorsión armónica total (THD) en función de la rigidez de la fuente de energía, la cual se indica mediante la relación de corto circuito (RSC). La pauta expresa límites para armónicos de corriente y distorsión como porcentajes de corriente de carga, la cual se define como corriente promedio de la demanda máxima, medida a intervalos de 15 minutos, para los 12 meses precedentes. La THD de corriente calculada usando esa definición se denomina distorsión de demanda total (TDD). La TDD abarca el hecho de que una corriente pequeña puede tener una THD alta pero ser poco motivo de preocupación, como una transmisión de velocidad ajustable que funcione con cargas muy livianas. Todos los armónicos se evalúan en el punto de acople común (PCC).

Límites de distorsión de corriente máximos de la norma IEEE 519 (% de IL) Orden de armónico individual (armónico impar) (Los armónicos pares se limitan al 25% de los valores mostrados) RSC (ISC /I L)

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