Cambios en la tecnología energética – Parte 2

Cambios con vistas a la calidad de la energía

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, analizamos las normas actuales y cómo deben interpretarse en relación con las altas frecuencias de conmutación.

La elección de la norma es esencial para el éxito de la evaluación de la medición.

Para cada medición en el campo de la calidad de la energía, es importante tener en cuenta las normas que se aplican a la red respectiva. En el ámbito de los armónicos de tensión en la red de baja tensión se eligen con frecuencia dos normas: EN 50160 e IEC 61000-2-2. La actual EN 50160 es limitada porque no define niveles de compatibilidad para la red pública por encima del 25º armónico.

Por consiguiente, la norma IEC 61000-2-2, que describe las características de los niveles de compatibilidad de las perturbaciones conducidas de baja frecuencia y las transmisiones de señales en las redes públicas de baja tensión, puede añadirse a la EN 50160 para realizar una medición. Comparando las dos normas entre sí, se observará la siguiente diferencia en lo que respecta a la medición:

  • La norma EN 50160 está pensada para el punto de transferencia al cliente: En la red de baja tensión, la medición se realizaría en la conexión domiciliaria del cliente.
  • La IEC 61000-2-2 describe el llamado PCC (= Point of coming Coupling), lo que significa que se considera el punto donde entran otros consumidores.

Según la norma CEI, si se utiliza una caja de distribución de cables y se conectan a ella una línea de 100 m de longitud al cliente A y otra línea al cliente B, el punto de medición adecuado en este caso sería la caja de distribución de cables. En este caso se trata del PCC. Si las mediciones se realizaran en una vivienda plurifamiliar con varios contadores, el punto de medición sería el contador y, por tanto, el mismo para EN 50160 e IEC 61000-2-2.

La CEI 61000-2-2

Hasta hace poco, había un vacío en la norma IEC 61000-2-2 entre el 50º armónico y 150 kHz. Esto significa que hasta el 50º armónico había valores de compatibilidad en la red. A partir de 150 kHz, siempre ha habido normas CEM hasta unos pocos GHz. Éstas definían qué interferencias podía emitir un consumidor. El rango por encima del 50º armónico hasta 150 kHz no se reguló hasta 2018. Esto significa que si un consumidor emite, por ejemplo, 8 kHz en la red y molesta con ello a otros consumidores, no se infringió ningún valor límite hasta entonces.

La figura 1 ofrece una visión general de los niveles válidos hasta 9 kHz.

Figura 1: Nivel de compatibilidad de las perturbaciones conducidas de baja frecuencia en la red pública de baja tensión

La figura 2 muestra el valor límite en el rango de 9 kHz a 30 kHz. Lo que resulta algo sorprendente para los ingenieros de potencia en este punto: Normalmente, la gente está acostumbrada a definir los niveles de compatibilidad en valores absolutos o en % de desviación del valor nominal, pero esta norma lo define en dB(μV). En la parte inferior de la figura se ofrece una pequeña ayuda sobre cómo convertir estos valores en valores de mV.

Figura 2: Nivel de compatibilidad de las perturbaciones conducidas de baja frecuencia en la red pública de baja tensión

Valores límite de las directrices de conexión VDE

Si echamos un vistazo a las directrices de conexión VDE (VDE AR-N-4100/ VDE AR-N-4110/ VDE AR-N-4120/ VDE AR-N-4130), por ejemplo, resulta evidente que aquí también se definen valores límite para corrientes de hasta 9 kHz. En este punto, la calidad de la energía pasa de la baja frecuencia a la gama de frecuencias de conmutación más altas.

Para la conexión de una instalación de cliente a la red de baja tensión, habría valores de compatibilidad para las corrientes de una instalación de cliente de 2 kHz a 9 kHz según la figura 3. La particularidad de este caso es que no es múltiplo de 50 Hz. En el intervalo entre 2 kHz y 9 kHz, siempre se combinan bandas de 200 Hz.

La parte superior de la figura 3 muestra que en el intervalo entre 8,8 kHz y 9 kHz todas las líneas espectrales están agrupadas por el aparato de medición y se indica la frecuencia central. Un 8,9 kHz significa, por consiguiente, que se incluyen todas las repercusiones entre 8,8 kHz y 9 kHz y que para esta gama se definen valores límite.

Figura 3: Medición de 2 a 9 kHz en bandas de 200 Hz según la norma IEC 61000-4-7

Ejemplos de evaluaciones estándar

Una evaluación estándar podría realizarse del siguiente modo: Durante una semana, se mide la calidad de la energía en el rango de hasta 150 kHz (véase la figura 4). La línea de valor límite puede visualizarse a través del software móvil WinPQ. Nuestro software ofrece la opción de mostrarla en porcentaje respecto a la fundamental o en dB(μV). En la medición se puede ver que cuanto más altas son las frecuencias, más bajo es el valor límite. En este ejemplo, se pueden detectar violaciones de los límites.

Figura 4: Valores límite de 2 a 150 kHz (en dB/µV)

Otro ejemplo práctico se llevó a cabo en una Universidad de Ciencias Aplicadas. La Universidad cuenta con un gran sistema solar y varias estaciones de carga para e-mobiles. Ahora se investigó qué influencia tienen los e-mobiles en las repercusiones en la red. Los clientes y varios proveedores de energía sospechaban que los distintos vehículos no son compatibles entre sí en la red y dejan de cargarse debido a interferencias mutuas si otro vehículo se carga en paralelo.

La figura 5 muestra la medición de un e-mobile en la estación de carga. El gráfico muestra una realimentación de la red a 10 kHz en la corriente. Esta es la frecuencia de conmutación del controlador de carga del vehículo. El gráfico superior muestra la realimentación de la tensión a través de la impedancia de la red. En nuestro caso, el nivel de tensión es de 1,75 V. Como ya se ha descrito: Los 10 kHz con 1,75 V buscan algún consumidor a través del cual puedan cortocircuitar. De hecho, los vehículos pueden interferir entre sí de tal forma que se interrumpa el proceso de carga. Encontrará toda la medición en nuestro informe de aplicación Carga en paralelo de vehículos eléctricos.

Figura 5: Medición de un E-Mobile: tensión y corriente – nivel de 10 kHz

Author
Jürgen Blum, Product Manager Power Quality Mobile

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