Fundamentos teóricos
Cuando se utilizan analizadores de redes móviles, a menudo surge la pregunta de cómo se puede alimentar el aparato de medición, ya que rara vez hay tomas de corriente en las inmediaciones. Esto se aplica tanto a la conexión doméstica como a las cajas de distribución de cable en el exterior o, como se muestra en el ejemplo siguiente, en una estación de poste de hormigón.
Una posibilidad es conectar el dispositivo de medición directamente a través de las tomas de tensión del punto de medición. Sin embargo, es importante asegurarse de que la tensión a la que se conecta el dispositivo se corresponde con los datos técnicos de la fuente de alimentación, ya que el rango de medición de los dispositivos suele ser superior al que puede manejar la fuente de alimentación. Las fuentes de alimentación de las cajas PQ pueden funcionar entre 100 y 500 voltios con CA o CC; sin embargo, cuando se utilizan en una red industrial de 690 V, por ejemplo, hay que asegurarse de que la tensión no sea demasiado alta, ya que, de lo contrario, el dispositivo o la fuente de alimentación pueden resultar dañados. Además, una tensión demasiado baja también puede dañar las fuentes de alimentación conmutadas, ya que las sobrecargará térmicamente debido a la alta corriente. Es importante tener en cuenta la tensión correcta de la fuente de alimentación al conectar los dispositivos a las tensiones de medición. Al realizar mediciones en transformadores de tensión en una red de media tensión, los dispositivos de medición podrían alimentarse teóricamente con 100 V de la tensión encadenada, pero esto no es recomendable.
Hay que tener en cuenta que las fuentes de alimentación conmutadas provocan armónicos. Estos armónicos de corriente provocan los correspondientes armónicos de tensión en la carga alta del transformador de tensión y, por tanto, falsean el resultado de una evaluación de la calidad de la tensión. Para una medición de potencia pura, se puede considerar la alimentación de los aparatos a través de transformadores de media tensión.
Antes de iniciar el registro de la semana, es importante comprobar si todas las tensiones y corrientes están conectadas correctamente. Esto puede comprobarse muy fácilmente a través de la pantalla de los aparatos. Cuando utilice pinzas amperimétricas, asegúrese de que estén siempre bien cerradas, ya que incluso una pequeña abertura puede provocar grandes errores de medición.
Un signo negativo de la potencia activa indica que el sistema está devolviendo potencia a la red, mientras que un signo positivo significa que el sistema está tomando potencia de la red. Si el flujo de potencia o el signo de la potencia son incorrectos, la pinza amperimétrica se ha instalado en la dirección equivocada y debe girarse 180°.
Si la asignación de tensiones e intensidades no coincide con la fase correcta en la red, esto puede reconocerse con bastante facilidad en el diagrama de puntero en línea o también en el ángulo de fase visualizado entre tensión e intensidad.
Medición de la corriente en el haz de conductores
Cuando se miden corrientes en haces de conductores (en este caso, 12 conductores individuales por fase), debe tenerse en cuenta que las corrientes en los cables conductores individuales individuales pueden estar distribuidas de forma muy asimétrica. Por lo tanto, a menudo no es posible colocar la pinza de corriente Rogowski alrededor de sólo 1/3 del cable y luego multiplicar este valor medido por 3. Una alternativa sería utilizar bobinas Rogowski de longitud suficiente y colocarlas alrededor de todo el haz de cables.
¿Es capaz mi aparato de medición de detectar la perturbación de alta frecuencia deseada? Se ha realizado un análisis FFT para detectar las frecuencias, los armónicos y las frecuencias de conmutación de la red local. Esta red local es objeto de numerosas quejas de los clientes. Las averías, el mal funcionamiento y los silbidos en los equipos o en los transformadores de timbre son las quejas más frecuentes. En este ejemplo, son las frecuencias supararmónicas las que destacan claramente.
La norma EN50160 sólo ofrece una ayuda limitada con respecto a las perturbaciones identificadas en la gama de superarmónicos. Esta norma se limita a la evaluación hasta el 25º armónico. No existen niveles de compatibilidad por encima de 1.250 hercios. En comparación, la norma CEM IEC61000-2-2 tiene límites y niveles de compatibilidad para la red pública de baja tensión hasta 150 kilohercios.
El dispositivo de medición y también las pinzas amperimétricas que se utilicen deben ser capaces de detectar la perturbación deseada. Como ejemplo, en la figura 6 se considera la PQ-Box 100. Este escanea a una frecuencia de muestreo de 10,24 kilohercios y, por tanto, no podría detectar la repercusión de 10 kilohercios. Su ancho de banda está limitado a 5 kilohercios. Para captar esta perturbación, serían más adecuadas las cajas PQ 150 a 300, que funcionan con frecuencias de muestreo de 20 a más de 400 kilohercios. La imagen nº 6 se tomó con una PQ-Box 200 y muestra la señal de interferencia en la imagen del osciloscopio.
Una imagen de osciloscopio grabada con una PQ-Box 100 sirve aquí de ejemplo. Muestra una onda sinusoidal perfecta.
En comparación, se volvieron a realizar mediciones en el mismo punto de medición utilizando una PQ-Box 200 con una frecuencia de muestreo de 40 kilohercios (figura 7). Aquí, los 10 kilohercios pueden verse claramente como un efecto de realimentación con un nivel de 1,7 voltios, que es la causa de los problemas con diversas cargas.
Ajustes de disparo
Al considerar qué datos de medida adquirir con un analizador de calidad eléctrica, es importante elegir cuidadosamente el criterio de disparo. Normalmente, se toma un umbral de disparo para cuando se activan los registros de fallos rápidos, como la caída por debajo o la superación de un umbral de tensión o corriente. Este ajuste permite registrar huecos de red o corrientes de arranque de máquinas como imagen de osciloscopio o registrador de ½ período.
Sin embargo, para registrar la causa de los fallos de los sistemas o los consumidores, puede ser útil disparar un umbral de corriente por debajo de lo normal. Dado que el criterio de activación sólo suele cumplirse cuando falla el sistema, se requiere una larga historia para su posterior evaluación.
Todas las cajas PQ tienen la posibilidad de registrar hasta 600 segundos de prehistoria. De este modo, la evaluación de los datos de medición durante un largo periodo de tiempo antes del fallo del sistema reconoce el motivo.
En el ejemplo, se realizó un análisis de red de una unidad de cogeneración que fallaba varias veces a la semana. Un criterio de activación claro que se produce cuando falla la unidad de cogeneración es que no se alcanza un umbral de corriente. La corriente nominal de la planta era de 70A. Se fijó un valor de 60 A como umbral de activación. Si la corriente de la planta cae por debajo de este valor, el cuadro PQ de este ejemplo registra 100 segundos de historial previo a la perturbación y 20 segundos de historial posterior a la perturbación. El motivo de la perturbación se pudo averiguar a través de la prehistoria.
Autor
Jürgen Blum, Jefe de Producto de Power Quality Mobil
