Normatividad internacional en instalaciones de sistemas
solares fotovoltaicosOctubre 25 y 26 de 2018
Aspectos de calidad de energía asociados a la instalación de SFV – Parte 1
Andres Insuasty I.GERS S.A.
Contenido parte 1
• Aspectos generales de calidad de potencia
• En qué va el tema?
• Perturbaciones asociadas a los SFV
• Normatividad nacional e internacional en CP
Calidad de la potencia eléctrica – qué es?
• Es el conjunto de características de las señales eléctricas de potencia que satisfacen las necesidades del usuario de la electricidad
• Es un conjunto de herramientas que permiten determinar las causas y proponer las soluciones a las perturbaciones del suministro eléctrico
• Es un conjunto de indicadores que permiten valorar los parámetros determinantes de la electricidad en relación a los que requiere un usuario
Qué es una perturbación?
• Cualquier fenómeno electromagnético que pueda degradar el funcionamiento de un dispositivo, equipo o sistema• Natural
• Artificial o provocado
OSCILOGRAFÍA DE TENSIÓN
17:38:13,30
16/08/2017
Wednesday
17:38:13,35 17:38:13,40
-500
-250
0
250
500
Am
ps
A I B I C I
Dugan, 2003
Transitorios
Transitorios
• Causas• Rayos• Maniobras• Ferrorresonancia
• Efectos• Degradación progresiva o falla de aislamientos• Falla en componentes electrónicos• Falla en operación de fuentes conmutadas
• Soluciones• Sistema integral de protección (apantallamiento +
descargadores + puesta a tierra)
Sag
17:38:13,30
16/08/2017
Wednesday
17:38:13,35 17:38:13,40
-10000
-5000
0
5000
10000
Volts
A V B V C V
5500
6000
6500
7000
7500
8000
8500
Volts
A Vrms (v al) B Vrms (v al) C Vrms (v al)
Sag
• Causas• Cortocircuito
• Conexión de carga o arranque de motor
• Efectos• Parada de procesos / mala operación de equipos
• Operación indeseada de protecciones / transferencias
• Parpadeo en cierto tipo de iluminación
• Soluciones• Arranque suave
• Compensadores dinámicos / UPS
• Segregación de cargas
Swell
Event #4451 at 04/03/2018 19:27:03,450
AVrms, CVrms Momentary Swell
CATEGORY: Short Duration Momentary Swell
AV CV
T hre shold crosse d (V ) 139.7 139.7
M a gni tude (V ) 140.3 139.8
M inRM S (V ) 138.7 138.1
Dura tion (se c. ) 2.425 2.425
19:27:03,30
04/03/2018
Sunday
19:27:03,35 19:27:03,40 19:27:03,45 19:27:03,50 19:27:03,54
-200
-150
-100
-50
0
50
100
150
200
Volts
A V B V C V
115
120
125
130
135
140
Volts
A Vrms (v al) B Vrms (v al) C Vrms (v al)
Swell
• Causas• Deslastre de carga
• Conexión de bancos de compensación reactiva
• Sobretensión en fases sanas durante fallas fase - tierra
• Efectos• Fallas en componentes de equipos
• Operación no deseada de protecciones
• Soluciones• Desconexión automática de bancos de condensadores
• Conmutación de tap en transformadores
• UPS
Desbalance
Desbalance
• Causas• Desbalance de la carga• Asimetría en la impedancia de elementos de potencia
(líneas, transformadores)• Anomalías en bancos de compensación reactiva o
transformadores (cambiador de tomas)
• Efectos• Reducción en cargabilidad de motores• Aumento en armónicos de corriente en rectificadores• Rizado en salida de CC de rectificadores
• Soluciones• Balance de la carga• Corrección de problemas en bancos de condensadores y
cambiadores de tomas de transformadores
Distorsión de forma de onda
• Armónicos
=
+
+
+
1 = 60 Hz
5 = 300 Hz
7 = 420 Hz
11 = 660 Hz
… …
Armónicos
• Causas• Cargas no lineales (electrónicas, arco eléctrico)
• Generadores sincrónicos y estáticos (electrónicos)
• Efectos• Pérdidas adicionales en motores, transformadores y
cables
• Resonancia de bancos de condensadores
• Desviaciones en la medición de energía
• Corrientes no deseadas por tierra
• Soluciones• Filtrado pasivo / activo
• Transformadores desfasadores
Distorsión de forma de onda
• Componente DC• Rectificadores trifásicos con un elemento dañado
• No deben existir en sistemas AC
• Solo se soluciona retirando la fuente
• Interarmónicos• Sistemas electrónicos de alta frecuencia, hornos de arco
y soldadura eléctrica
• Efectos similares a los armónicos, especialmente en bancos de condensadores
• Filtros pasivos
Notching
• Causado por la operación de rectificadores estáticos
• Puede causar problemas en controles de cruce por cero
• Se soluciona actuando sobre la impedancia de la fuente
Fluctuación de tensión
M i n M ax Avg
AVrms 7443 8554 7886
TENSIONES DE LÍNEA
16:00
22/08/2017
Tuesday
20:00 00:00
23/08/2017
Wednesday
04:00 08:00 12:00 16:00 20:00 00:00
24/08/2017
Thursday
7500
7750
8000
8250
8500
Volts
A Vrms (av g)
Fluctuación de tensión
• Causas• Modulación en la carga
• Fallas en el sistema de potencia, oscilación de frecuencia
• Efectos• Sensación de inestabilidad visual, cansancio, fatiga
• Actuación no deseada de compensadores estáticos
• Soluciones• Modificación de la alimentación
• Segregación de cargas
• Compensadores dinámicos
Fluctuación de la frecuencia
• Causas• Desbalance repentino del equilibrio generación –
demanda• Problemas en el sistema de control de la generación
• Efectos• Cabeceo en la potencia de los motores• Desincronización de procesos• Fluctuación luminosa de ciertas tecnologías
• Soluciones• Ninguna a nivel local• Conmutación a fuente secundaria
Perturbaciones asociadas a SFV
Perturbaciones asociadas a un SFV
Regulación de tensión
• El SFV no debe causar que la tensión nominal de su punto de conexión salga de su rango de operación definido
• El SFV debe desconectarse de la red cuando detecte que la tensión se acerca a uno de los límites (superior o inferior) y no debe contribuir a la regulación de tensión
IEEE 1547
Sobretensiones transitorias
• Los SFV tienen estructuras metálicas expuestas al impacto de rayo y se conectan directamente a importantes equipos electrónicos delicados
• Norma IEC 62305-4: Sistemas eléctricos y electrónicos en estructuras
• Las puestas a tierra deben diseñarse de manera rigurosa y probarse adecuadamente (pueden ser grandes puestas a tierra)• Resistencia de puesta a tierra
• Equipotencialidad
Sobretensiones transitorias
Fluctuación de tensión
• Durante la sincronización el SFV no debe producir cambios en la tensión más allá del 5% del valor actual prevalente
• No debe energizar la red cuando ésta se encuentre desenergizada
• Los SFV deben contar con un sistema de temporización de reconexión post falla después de restablecimiento del sistema
• Los SFV no deben introducir un nivel de flicker que supere el límite definido
Distorsiones de forma de onda
• El SFV no debe inyectar corriente dc mayor al 0,5% de la corriente nominal en el PCC
• El SFV no debe inyectar al sistema armónicos superiores a los mostrados en la siguiente tabla:
IEEE 1547