Medición de distorsiones de tensión en redes industriales con la PQ-Box 50

Servicios y análisis de calidad de la energía con la PQ-Box 50

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La fiabilidad del suministro eléctrico de cualquier planta industrial es de gran importancia, porque el tiempo de inactividad de la producción equivale a pérdidas de dinero. Por lo tanto, es importante detectar las perturbaciones en el sistema de forma rápida y fiable. Este informe muestra un ejemplo de localización de averías con el analizador de calidad eléctrica PQ-Box 50. La medición se realizó en un emplazamiento de baja tensión (línea trifásica de 230 V a neutro) de una planta industrial.

La planta sufría fallos ocasionales causados por disparos involuntarios de los disyuntores. Una medición debía determinar la causa del disparo de los disyuntores.

Configuración de la PQ-Box 50

El software WinPQ mobil ofrece varias plantillas para la parametrización de los dispositivos en el entorno industrial:

  • IEC 61000-2-4 Class 1, 2, 3
  • IEC 61000-2-2

En un sistema de baja tensión, el tipo de red estándar es de 4 hilos (TN-C), pero en algunas aplicaciones especiales, es posible enfrentarse a sistemas de triángulo aislado (IT) como se muestra en la Figura 1.

Figura 1: Red de 4 hilos y red delta

Las plantillas de normas ofrecen una visión general de los umbrales de todos los parámetros de calidad eléctrica relevantes, como la frecuencia, los cambios de tensión y los armónicos. El usuario puede adaptar todos los valores.

Figura 2: Vista de parámetros para la evaluación estándar

Conexión en el punto de medición

Para la conexión en el punto de medición, las PQ-Box ofrecen una gran variedad de equipos de medición de corriente. La PQ-Box detecta automáticamente el tipo de equipo, por lo que no es necesario realizar más ajustes. Para la medición en el lado secundario de los TC se recomienda utilizar mini pinzas amperimétricas. El factor de transductor del TC externo debe ajustarse en los ajustes generales del aparato.

Bobinas Rogowski (111.7001) para medición de corriente continua medida en baja tensión 1…3000 A
Mini pinzas (111.7015) para medida en
lado secundario de los TC en media y alta tensión

Para medir en el secundario de los TC, se recomienda utilizar minipinzas amperimétricas. El factor de transducción del TC externo debe ajustarse en la configuración general del dispositivo. Los cables de tensión de la PQ-Box se pueden conectar directamente a la barra colectora (<1000 V) o al lado secundario del TT con ayuda de las sondas de tensión magnéticas o de delfín incluidas. Pulsando el botón «play» de la PQ-Box o a través del software WinPQ mobil, se inicia el registro. Dado que las perturbaciones no se producen a diario, siempre recomendamos realizar una medición a largo plazo durante una semana.

Los principales problemas en la red de suministro eléctrico se producen debido a las fluctuaciones de tensión y las caídas de la red. Para encontrar problemas en la red y determinar con exactitud la causa, deben realizarse mediciones hasta que se produzca de nuevo la perturbación. Los valores extremos de tensión y los valores máximos de corriente se determinan con el intervalo de medición más corto posible y se registran durante un largo periodo. El intervalo de medición más pequeño posible es una semionda sinusoidal (10 ms a 50 Hz). La PQ-Box 50 está equipada con una gran memoria (1 GByte) y registra más de 2500 valores de medición diferentes en paralelo durante largos periodos de hasta un año.

Evaluación de datos

Tras cargar un archivo de medición, el software WinPQ mobil ofrece una serie de opciones automáticas de evaluación estándar:

  • Generación automática de informes según EN 50160, IEC61000-2-2 o IEC61000-2-4
  • Generar informe de armónicos de tensión
  • Generar informe de armónicos de corriente
Figura 3: Informe según la norma EN 50160

El gráfico general de los datos de medición muestra 3 registros de osciloscopio (frecuencia de muestreo de 20.480 Hz), tres registros de perturbaciones RMS de 10 ms, así como las violaciones de los límites de calidad de la energía. Las líneas blancas divisorias muestran el cambio de día en cada caso. Por tanto, hubo una perturbación en la red los tres primeros días de la medición, que la PQ-Box 50 detectó y registró automáticamente con registradores rápidos. La figura 4 muestra los valores extremos (mínimos) de las tensiones UL1, UL2 y UL3. Durante el periodo de medición se produjeron tres profundas caídas de tensión. La función de marcador muestra los valores más bajos en torno a 129 V.

Figura 4: Vista de valores extremos (datos cíclicos)

Para la siguiente fase de la evaluación, recomendamos cambiar a la vista del registrador de perturbaciones. Es posible acceder a la vista del registrador a través de 2 vías:

  • Acceda a la vista del registrador de perturbaciones haciendo clic con el botón izquierdo del ratón en el símbolo del registrador en la línea de tiempo, véase la figura 5
  • Accede a la vista del registrador de perturbaciones a través del menú de la izquierda, ver figura 6

Figura 5: Símbolo de la grabadora en la línea de tiempo
Figura 6: Menú de la izquierda

Evaluación de los registradores de perturbaciones de medio ciclo activados

Si se sobrepasan o no se alcanzan los valores límite establecidos, la PQ-Box 50 inicia adicionalmente registradores con diferentes frecuencias de muestreo. La figura 7 muestra un registro rms de 10 ms de una caída de tensión. Se puede detectar un aumento de la corriente del sistema conectado de 1.000 A a 1.980 A. La tensión descendió a 132,796 V durante esta caída.

Se produce una caída de tensión según DIN EN 50160 cuando la tensión de alimentación cae por debajo del 90 % de la tensión nominal o del 90 % de la tensión acordada (red de MT). En el caso de una caída de tensión, la tensión residual es superior al 1 %. En otros casos, se denomina interrupción de tensión.

Figura 7: Caída de tensión y reacción de la corriente de carga

Trouver la source du problème

L’augmentation du courant de 1000 A à 1980 A pourrait-elle provoquer une chute de tension ? – Non, cela ne serait pas explicable à ce niveau par l’impédance du réseau. De plus, l’évolution des tensions ne correspond pas exactement à l’évolution des courants comme cause. Au moment de la valeur maximale du courant, la tension n’avait pas atteint sa valeur minimale.

La cause des chutes de tension est donc à rechercher dans le réseau du fournisseur d’électricité en amont. Les chutes de tension dans les réseaux d’alimentation électrique sont des événements imprévisibles et, dans la plupart des cas, inévitables. Les systèmes et équipements sensibles doivent être protégés contre ces chutes de tension par des mesures prises par le client. La plus grande partie de ces perturbations se situe dans une plage de temps inférieure à 1 seconde.

Explication de la réaction de la charge

Dans ce cas, les machines connectées ont essayé de compenser la baisse de tension par une augmentation du courant afin de maintenir leur puissance de sortie à un niveau constant. Comme le courant à la fin du défaut n’était que de 350 A, la chute de tension a évidemment provoqué l’arrêt de nombreuses parties de l’installation industrielle. En raison de l’augmentation du courant sur les phases L1 et L2 à près de 2000 A, un disjoncteur a correctement mis l’usine de production hors service. Quelques consommateurs sont restés en service, ce qui explique le courant de 350 A après le défaut.

Exemple d’une charge comme cause d’une chute de tension

À titre d’illustration, la figure 8 présente une autre mesure, où le consommateur, un moteur d’entraînement de 4 MW, est à l’origine de la chute de tension dans un réseau moyenne tension de 6 kV.

Figura 8: Ejemplo de caída de tensión provocada por la corriente de carga

En este ejemplo de medición, la corriente del motor es claramente la causa de la caída de tensión en la red. La caída de tensión sigue la curva de corriente. Para poder registrar el arranque completo del motor de un accionamiento con esta potencia, el analizador de redes debe poder registrar registros de fallos muy largos.

Nota: Los registradores pueden configurarse para registrar hasta 600 segundos en una resolución de 10 ms con libre elección del historial previo y posterior en todas nuestras PQ-Box. La longitud configurada del registro de fallos de la figura 8 es de 100 segundos.

Evaluación del registro osciloscópico

La imagen del osciloscopio ofrece la posibilidad de ilustrar los puntos de muestreo de los canales de entrada. La duración del registro y el historial pueden ajustarse libremente para todos los registradores de la PQ-Box 50. La figura 9 ilustra las tensiones UL1, UL2, UL3 y las corrientes IL1, IL2, IL3 de la imagen anterior como una imagen de osciloscopio con un muestreo de 20,48 kHz durante un periodo de 500 ms. Este gráfico ofrece información adicional sobre la forma de onda de la tensión y la corriente. Es posible ver eventos transitorios con esta visualización.

Figura 9: Vista osciloscópica con ejes divididos

Nota: Todas las visualizaciones pueden imprimirse o exportarse como documento PDF, incluidos todos los comentarios y cursores.

En algunos casos, resulta útil analizar la intensidad y la tensión de fases individuales con una línea cero síncrona, con el fin de detectar desplazamientos de fase entre la intensidad y la tensión durante el transcurso de la avería. En la figura 10 se muestra un ejemplo de evaluación de este tipo.

Resumen

  • Las plantillas de parámetros para redes industriales y la detección de pinzas de corriente permiten configurar e instalar fácilmente la PQ-Box en el lugar de medición.
  • El informe EN 50160 fácil de generar proporciona una visión general de todos los parámetros de calidad eléctrica.
  • Los datos cíclicos de la PQ-Box contienen valores extremos de tensión, corriente y potencia, que pueden utilizarse para encontrar momentos críticos en el periodo de medición.
  • Los registros de perturbaciones (10 ms y datos osciloscópicos) se activan cuando se infringen los límites de las normas y muestran información detallada sobre el comportamiento de la carga y la red.

Autor
Jürgen Blum, Jefe de producto de Power Quality Mobil

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