Medidas de calidad de la energía:

El tercer 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. El objetivo de esta publicación especial es 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 presentan en este informe se realizaron en un edificio de oficinas en el que se detectaron problemas crecientes de calidad eléctrica.

Si se producen problemas de calidad eléctrica, es necesario realizar una evaluación conforme a la norma IEC 61000-2-2.

La figura 1 muestra una evaluación generada a partir de nuestro software móvil WinPQ. Esta evaluación representa una medición de una semana según EN 50160/IEC 61000-2-2 en la red de un proveedor de energía en un punto de entrega a un edificio de oficinas más grande. Midiendo todos los parámetros según EN 50160, se registran más de 500.000 valores, que son procesados estadísticamente por el software móvil WinPQ. Dado que algunos dispositivos de este edificio de oficinas están sobrecargados y fallan al cabo de poco tiempo, el inquilino del edificio de oficinas solicita una evaluación de la causa de este problema. En este diagrama, todos los valores medidos se muestran escalados a los valores de compatibilidad según la norma EN 50160. Todas las barras que están por debajo de la línea límite no son críticas. Los valores de los armónicos de tensión en las fases L1 y L3 superan los valores límite y, por lo tanto, deben realizarse más investigaciones. Sin embargo, este gráfico no proporciona la información necesaria para evaluar qué frecuencias han dado lugar a una infracción de los valores límite. Es necesario seguir evaluando los datos.

Figura 1: Medición según EN 50160/IEC 61000-2-2

El examen de los valores límite es esencial para evaluar los problemas de calidad eléctrica

Si observamos detenidamente los valores límite de cada uno de los armónicos, como se muestra en la figura 2, destacan tres peculiaridades:

  1. El 15º armónico se infringe en la fase L1.
  2. En la fase L2, el valor sigue estando justo por debajo de los valores de compatibilidad.
  3. El valor del armónico 15 se infringe en la fase L3.

Como ya se describió en el artículo anterior, los armónicos impares 21, 27 y 27, que son divisibles por tres, también destacan.

Figura 2: Visualización de los armónicos

La fecha exacta de la superación del límite proporciona información importante sobre la causa de los problemas.

Teniendo en cuenta los conocimientos recopilados, el siguiente paso consiste en comprobar en qué momentos se produjo la superación de los valores límite. En este punto, es esencial que la medición se realice a lo largo de una semana, aunque no haya actividad en el edificio de oficinas durante el fin de semana. Escalando los datos del 15º armónico a una semana, los datos sugieren que los niveles están al mismo nivel bajo durante el fin de semana y durante la noche. A partir del lunes por la mañana, los niveles suben un poco y vuelven a bajar hacia la noche. El programa de evaluación, que marca los puntos más altos y más bajos, muestra que los niveles son elevados entre las 06.50 y las 16.40, las horas de oficina en las que los empleados están en el edificio.

Figura 3: Curva de tensión y valores límite introducidos

Los armónicos de corriente dan una pista sobre la localización de los problemas

Investigando las corrientes, se puede detectar si la perturbación se produce delante o detrás del punto de medición. Si el equipo de oficina con todos los aparatos es el causante del armónico, el armónico de corriente podría ayudar a detectar este hecho. Por lo tanto, además del armónico 15 de tensión, también debe investigarse el armónico 15 de corriente. La figura 4 muestra que el conductor neutro es la carga más elevada y corresponde aproximadamente a la suma de las tres fases. El 15º armónico de corriente, divisible por tres, se suma en el conductor neutro. Si se observa con más detenimiento el perfil semanal, se pueden establecer correlaciones directas con la curva de tensión: Cuanto mayores son los armónicos de corriente, mayor es el nivel de tensión en la red. Este efecto también puede observarse con otros armónicos. A diferencia de los niveles de corriente, no se puede suponer que los niveles de tensión caerán a cero, porque las tensiones o realimentaciones son la suma de todos los consumidores que trabajan en la red, y durante el fin de semana un gran número de consumidores están ciertamente activos. Incluso un transformador en vacío produce algunos armónicos. Teniendo en cuenta los valores límite, puede decirse que no se superan por la noche ni los fines de semana. Sólo durante las horas de funcionamiento en la oficina, cuando operan muchos consumidores monofásicos, se superan los niveles límite.

Figura 4: Medición de tensión y corriente

La evaluación de los valores límite es muy sencilla con WinPQ mobile

Los usuarios de WinPQ mobile también disponen de varias opciones de visualización de los valores. La figura 5, por ejemplo, muestra la desviación del valor medido respecto al valor de compatibilidad correspondiente en %. Por supuesto, los valores límite son mucho menores para un 15º armónico que para un 5º armónico. Sin embargo, utilizando el software móvil WinPQ, no hay ningún problema para visualizar los valores absolutos en voltios, como puede verse en la figura 6. En esta figura, el decimoquinto armónico no se aprecia en absoluto, pero para observar una infracción de los límites, el usuario necesita conocer todos los valores límite de cada armónico.

Figura 5: Desviación del valor medido respecto al valor de compatibilidad asociado en %.
Figura 6: Valores absolutos de los armónicos

Conclusión

Esta medición demostró la influencia del cliente en el aumento de la lectura de tensión del decimoquinto armónico. Debido a los numerosos consumidores monofásicos de este edificio de oficinas, se superó el valor límite. Se tomaron medidas para mejorar la calidad eléctrica en el edificio del cliente.

Autor
Jürgen Blum, Jefe de Producto de Power Quality Mobile

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