Calidad de la energía

Power Quality-Controle su red

Qué es la calidad de la energía

La buena calidad de la energía se caracteriza por el hecho de que la tensión de red que llega realmente al consumidor coincide con la tensión de red prometida por la compañía eléctrica. Varios factores influyen en la calidad de la energía:

  • Generadores de electricidad y estructura de la red de distribución de la compañía eléctrica
  • Transmisión de la tensión de red
  • Influencias del consumidor

La fiabilidad del suministro depende de la medida en que una red de distribución eléctrica cumple sus tareas de suministro en un periodo de tiempo determinado. La tecnología de medición moderna, como nuestros analizadores de calidad de la energía móviles o de instalación fija, contribuye de forma importante a garantizar la calidad de la energía en la red de baja tensión.

Sin ellos, no podría detectarse ni la calidad de las características individuales de la tensión ni la causa de las perturbaciones.

Garantizar la calidad de la energía en el punto de transferencia está regulado con precisión en diversas normas (DIN EN 50160, VDE-AR-N 4120, IEC 61400-21, etc.) para la generación y el consumo de la electricidad, así como para la red de distribución, y constituye la base del contrato de conexión a la red. Los dispositivos de medición de la calidad eléctrica son necesarios para determinar los niveles de armónicos y el factor THD (Factor de Distorsión Armónica Total). Determinan los parámetros de calidad de la energía eléctrica a partir de las señales de tensión y corriente medidas. Además, estos dispositivos pueden ser muy útiles durante un análisis de averías. Son capaces de identificar los armónicos que tienen un efecto perturbador en los componentes electrónicos, lo que puede acortar significativamente su vida útil.

Criterios de evaluación de la calidad de la energía

Causas y consecuencias de la mala calidad de la energía

Desviación de frecuencia

La evaluación de los eventos de desviación de frecuencia se basa en los valores medios de 10s de la frecuencia de la red. Los límites de la desviación de frecuencia permitida distinguen entre redes síncronas (±1 % = 0,5 Hz) y redes aisladas (±2 % = 1 Hz).

Las causas de grandes desviaciones de frecuencia son las desconexiones repentinas de grandes cargas o centrales de generación. Una desviación excesiva de la frecuencia puede provocar la pérdida de sincronismo de motores y generadores y, por tanto, dañarlos.

 

 

Caída de tensión

Caída temporal del valor efectivo de la tensión por debajo de un umbral de caída inicial especificado en un punto concreto de la red eléctrica. La caída de tensión puede deberse a la conexión de cargas.

 


Explicación de los términos:
Valor extremo: Valor más bajo de la tensión de 10 ms durante el evento [V].
Duración: Diferencia de tiempo entre salir y volver al rango nominal de la tensión [ms].

Aumento de tensión

Aumento temporal del valor eficaz de la tensión por encima de un umbral inicial especificado en un punto concreto de la red eléctrica. El aumento de tensión puede deberse a la desconexión de cargas.

 


Explicación de los términos:
Valor extremo: Mayor valor de la tensión de 10 ms durante el evento [V].
Duración: Diferencia de tiempo entre la salida y la vuelta al rango nominal de la tensión [ms].

Distorsión armónica total (DAT) / Armónicos

Es la relación entre la suma de todos los valores eficaces armónicos y el valor eficaz del fundamental. El valor de THD indica la distorsión total debida a las cargas no lineales.

 

Causas:

Debido a las cargas no lineales en la red eléctrica, puede producirse una distorsión de la forma sinusoidal de la tensión en la red. Dependiendo del tipo de carga, ciertos múltiplos de la frecuencia de la red (armónicos) se vuelven particularmente pronunciados. Por ejemplo, las cargas trifásicas, como los motores síncronos/asíncronos o los rectificadores B6, experimentan distorsiones particularmente fuertes de los armónicos 5º y 7º y 11º y 13º. En las cargas monofásicas de baja tensión, suelen verse afectados los múltiplos de 3 (15º, 21º, 27º). Una distorsión de un armónico se registra como evento PQ si la media de 10 minutos de la magnitud supera el límite definido por la norma. En el evento PQ, el orden del armónico así como la superación del límite se indican en [%]. Los niveles excesivamente altos de armónicos de tensión pueden provocar fallos de funcionamiento, sobrecalentamiento y averías en los equipos eléctricos, así como un aumento del ruido.

Cambio rápido de tensión (CRT)

Los cambios rápidos de tensión se producen con relativa frecuencia en la red eléctrica y están causados principalmente por cambios de carga en las instalaciones de los clientes y operaciones de conmutación en la red. El evento de calidad eléctrica de cambio rápido de tensión se caracteriza por la transición de la tensión de red de un estado estacionario a otro estado estacionario.

La duración de la transición, la desviación de tensión máxima durante la transición y el cambio de tensión en estado estacionario se registran en el evento. Los cambios rápidos de tensión no suelen tener un gran impacto en los equipos eléctricos. Sin embargo, los eventos RVC frecuentes pueden provocar el aumento del nivel de parpadeo.

 

 

Parpadeo

El parpadeo es una medida de la intensidad de las fluctuaciones periódicas de tensión en la red eléctrica, que provocan un cambio visualmente perceptible en la luminancia de las lámparas eléctricas. Utilizando el método de medición del parpadeo según la norma DIN EN 61000-4-15, estas fluctuaciones se calculan como una cantidad adimensional y se promedian a lo largo de dos intervalos de tiempo utilizando un método de media ponderada. El parpadeo a corto plazo Pst (perceptibilidad a corto plazo) se forma en el intervalo de 10 minutos, el parpadeo a largo plazo Plt (perceptibilidad a largo plazo) en el intervalo de medición de 2 h.

 

Causas:
Las causas del aumento del valor del parpadeo son principalmente las fluctuaciones periódicas de potencia en la red con alta impedancia de red (red débil). Además, las corrientes armónicas elevadas y las interferencias entre cargas pueden hacer que se supere el límite de parpadeo. Los eventos de calidad de la energía como las sobretensiones o subtensiones momentáneas (swell/dip) también violan muy a menudo el límite de flicker de las tensiones afectadas. En este caso, los eventos de parpadeo pueden ignorarse.

 

Significado para la evaluación de la norma EN 50160:
En la norma EN 50160 no hay límites para el número de eventos Pst y Plt. Sólo se evalúan las estadísticas semanales del parpadeo a largo plazo Plt en el intervalo de 2 h.

 

 

 

Desequilibrio de tensión

El desequilibrio de tensión es una medida de la carga desigual de un sistema trifásico. Puede apreciarse por diferentes amplitudes ΔU de las fases individuales o una diferencia de ángulo de fase Δϕ desigual a 120° entre las tensiones de fase a fase. Para calcular el desequilibrio de tensión, se utilizan los valores medios de 10 min de los componentes simétricos del sistema de tensión medido. El valor del desequilibrio [%] se calcula a partir de la relación entre la secuencia negativa y la secuencia positiva.

 

Causas:
Los problemas de simetría del sistema trifásico se producen principalmente en las redes de baja tensión y están causados por cargas monofásicas y bifásicas distribuidas de forma desigual, así como por centrales de generación. En las redes de media y alta tensión, los desequilibrios pueden deberse a hornos de fusión o líneas de transmisión retorcidas.

Importancia para la evaluación de la norma EN 50160:
En la norma EN 50160 no hay valores límite para el número de eventos de desequilibrio de tensión. Sólo se evalúan las estadísticas semanales de los valores medidos de desequilibrio de tensión en el intervalo de 10 minutos. El valor límite suele ser del 2%.

 

 

Interrupción del suministro eléctrico

Una interrupción del suministro eléctrico se caracteriza por la caída de la tensión en todas las fases a menos del 5% del valor nominal. Se distingue entre interrupciones programadas o no programadas del suministro en una zona determinada, interrupciones de corta duración (hasta 3 minutos) e interrupciones de larga duración (más de 3 minutos). Las causas de las interrupciones pueden ser influencias externas, como daños en las líneas de transmisión debidos a fenómenos naturales u operaciones planificadas de conmutación o respuesta de los disyuntores.

 

 

Nuestra serie de aplicaciones especiales (vídeos sólo en alemán):

Cuestiones actuales sobre la calidad de la energía

Cambios en la tecnología energética – Parte 1

En este artículo, que hemos creado junto con el portal web Schutztechnik.com, discutimos los cambios actuales en la tecnología de la energía. Además, veremos los efectos de las repercusiones en la red y qué influencia tienen en los dispositivos de medición con los que detectamos fallos en la red.


Cambios en la tecnología energética – Parte 2

Las normas desempeñan un papel fundamental en las mediciones de la calidad de la energía. Por ello, es esencial que estas normas también se adapten a las nuevas condiciones en el transcurso del cambio de la tecnología energética. En el segundo artículo de nuestra serie, examinamos las normas actuales y cómo deben interpretarse en relación con las altas frecuencias de conmutación.


Mediciones de la calidad de la energía:

El conductor N y los armónicos

En las mediciones de la calidad de la energía, a menudo se violan los armónicos impares, como el 15, 21 y 27. ¿Qué son los armónicos, cómo se produce esta circunstancia y qué influencia tiene en el conductor neutro? Este artículo aborda estas cuestiones y arroja luz sobre este asunto.


Medidas de calidad de la energía:
El 3. Armónico

El informe «El conductor N y los armónicos» ya explicaba las particularidades de los armónicos divisibles por 3 y por qué se suman en el conductor neutro. Esta publicación especial pretende ilustrar una medición típica de la calidad de la energía y los aspectos que deben tenerse en cuenta al realizar las mediciones. Las mediciones que se muestran en este informe tuvieron lugar en un edificio de oficinas en el que se detectaron problemas crecientes con la calidad de la energía.

Nuestros analizadores móviles de calidad eléctrica

La familia PQ-Box consta de potentes analizadores portátiles de redes y frecuencias, dispositivos de medición de potencia y registradores de transitorios. Durante su desarrollo, la facilidad de uso y las consideraciones prácticas fueron la principal preocupación.


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Normas importantes para la calidad de la energía

Una visión general

Resumimos las normas internacionales más utilizadas en relación con la calidad de la energía. Para evaluar la calidad eléctrica en un punto de medición concreto, es importante tener en cuenta las normas que se aplican a esa red en particular. Como se muestra en la tabla, algunas normas se aplican a niveles de tensión específicos. En la mayoría de los casos, la baja tensión se define como < 1 kV, la media tensión de 1 a 35 kV y la alta tensión > 35 kV.

EN 50160

Descripción: Características de la tensión en las redes públicas de suministro de energía eléctrica

Se aplica a: Baja, media y alta tensión (redes públicas europeas)

Cantidades cubiertas:

  • Frecuencia
  • Tensión
  • Parpadeo
  • Frecuencia, Tensión, Flicker,
  • Armónicos de tensión
IEC 61000-2-2

Descripción: Compatibilidad electromagnética en redes públicas

Aplicable a: Redes públicas de baja tensión

Cantidades cubiertas:

  • Frecuencia
  • Tensión
  • Parpadeo
  • Armónicos de tensión
  • Bandas de frecuencia de armónicos hasta 150 kHz
IEC 61000-2-12

Descripción: Medio ambiente – Niveles de compatibilidad para perturbaciones conducidas de baja frecuencia y señalización en redes públicas de suministro de energía de media tensión.

Se aplica a: Redes públicas de baja tensión (Internacional)

 

IEC 61000-2-4

Descripción: Compatibilidad electromagnética para perturbaciones en línea

Aplicable a: Redes industriales de baja tensión (Internacional)

Cantidades cubiertas:

  • Frecuencia
  • Tensión
  • Parpadeo
  • Armónicos de tensión
IEEE 519

Descripción: Prácticas recomendadas y requisitos para el control de armónicos en sistemas de potencia.

Se aplica a: Redes industriales de baja, media y alta tensión (internacional)

Cantidades cubiertas:

  • Armónicos de tensión y corriente

 

IEC 61000-3-12

Descripción: Límites de armónicos de corriente para cargas con corriente de línea > 16 A y < 75 A.

Aplicable a: Redes públicas de baja tensión

Cantidades cubiertas:

  • Armónicos de corriente

Servicios de calidad de la energía

Ofrecemos análisis de redes según las normas EN 50160 e IEC 61000-2-2, -2-4, -2-12 y le apoyamos con nuestra experiencia y nuestro bien equipado parque de préstamo de dispositivos, que incluye todos los accesorios de medición necesarios. Tras el análisis de la red, desarrollaremos con usted una solución basada en los datos de medición y la evaluación.


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