Límites
de Distorsión armónica
La idea de tener normas que limiten los
contenidos armónicos en los sistemas eléctricos se debe a la necesidad de:
- Controlar
la distorsión de corriente y de tensión de un sistema eléctrico a
niveles que las componentes asociadas puedan operar satisfactoriamente,
sin ser dañadas.
- Asegurar
a los usuarios que puedan disponer de una fuente de alimentación de
calidad aceptable.
- Prevenir
que el sistema eléctrico interfiera en la operación de otros sistemas
(Protección, Medición, Comunicación y/o Computación).
- Limitar
el nivel de distorsión que un cliente puede introducir a la red.
A raíz de esto, y de
acuerdo con la problemática particular de cada país, han surgido
recomendaciones y normas de varios países industrializados, entre ellos
Estados Unidos, Finlandia, Francia y otros. Las características
de las redes eléctricas y de los consumidores en los diferentes países son
en general bastante diferentes, y por ese motivo las normas sobre armónicas
no son directamente comparables.
En estos momentos, en
Chile se está estudiando la normalización sobre los niveles de tolerancia
para la generación de armónicas que regirán al sistema eléctrico
nacional. Sin embargo, mientras no se establezca esta norma,
existen disposiciones transitorias que exige la Comisión Nacional de Energía
(muy parecida a la norma IEEE Std 519 del año 1992), la cual en forma
general se muestran en las Tablas 1, 2 y 3.
Los índices de
distorsión se calcularán hasta la armónica de orden 50, por lo tanto las
expresiones para éstos índices son:
Ecuación
THDi
donde
:
THDi
: es la distorsión total de corriente (%)
Ik : es la componente armónica de corriente de orden k
I1 : es la componente fundamental de corriente
Ecuación
THDv
donde
:
THDv
: es la distorsión total de voltaje (%)
Vk : es la componente armónica de voltaje de orden k
V1 : es la componente fundamental de voltaje.
NOTA:
Se
debe tener presente que el cumplimiento de estas normas por parte de las
empresas no implica que éstas dejen de preocuparse del tema.
Por ejemplo, si una empresa tiene sus niveles de distorsión de corriente y
tensión dentro de los límites establecidos para una condición particular,
esto no asegura una operación normal de sus sistemas. La razón
principal se debe a que todo sistema tiene un punto resonante, y éste
constantemente se desplaza en frecuencia. Por lo tanto, se deben
estudiar y encontrar las condiciones óptimas de operación para evitar que
el punto resonante coincida con alguna armónica del sistema.
El punto resonante ocurre cuando la reactancia
inductiva del sistema y la reactancia capacitiva del banco de condensadores
son iguales en alguna frecuencia. Esta frecuencia se conoce como
frecuencia de resonancia paralela y, si resulta cercana a alguna de las armónicas
características generadas por cargas contaminantes, la corriente armónica
excitara el circuito, causando una amplificación de corriente que oscilara
entre la energía almacenada en la inductancia y la energía almacenada en
los condensadores.
LÍMITES
DE DISTORSIÓN ARMÓNICA EN CHILE
1.- Para Distorsión de
Corriente Individual y Total
La Comisión Nacional de Energía establece (proyecto
de Ley) los siguientes límites:
En
condiciones normales de operación, se deberá cumplir para un período de
registro de mediciones de una semana cualquiera del año o de 7 días
consecutivos que el 95% de los valores estadísticos de las
corrientes armónicas y de su índice de distorsión total, cumplen con la
Tabla Nº 8. El valor estadístico de las corrientes armónicas y de su índice
de distorsión será obtenido para cada intervalo de 10 minutos, como
resultado de evaluar estadísticamente un conjunto de mediciones efectuadas
en dicho intervalo, de acuerdo a lo establecido en la norma correspondiente.
|
Tabla
Nº 8: Máx. Distorsión Armónica de Corriente en barras de hasta 69
KV
|
|
Orden
de las Armónicas (sólo las Impares)
|
|
Isc/IL
|
h
< 11
|
entre
[11 y 17[
|
entre
[17 y 23[
|
entre
[23 y 35[
|
h
> 35
|
THDi
[%]
|
|
h
< 20
|
4.0
|
2.0
|
1.5
|
0.6
|
0.3
|
5.0
|
|
20-50
|
7.0
|
3.5
|
2.5
|
1.0
|
0.5
|
8.0
|
|
50-100
|
10.0
|
4.5
|
4.0
|
1.5
|
0.7
|
12.0
|
|
100-1000
|
12.0
|
5.5
|
5.0
|
2.0
|
1.0
|
15.0
|
|
>
1000
|
15.0
|
7.0
|
6.0
|
2.5
|
1.4
|
20.0
|
|
Armónicas
Pares
|
|
Están
Limitadas al 25% de los límites establecidos para armónicas
impares
|
Además, se deben
considerar los siguientes puntos:
- Todos los
equipos de generación de potencia están limitados a los valores
indicados de distorsión armónica de corriente, independiente de la razón
Isc/IL.
donde
:
Isc:
Máxima corriente de cortocircuito en el punto común de conexión (PCC).
IL : Corriente nominal de carga a frecuencia fundamental en PCC.
- Para el
caso de clientes en Puntos Comunes de Conexión comprendidos entre 69 KV
y 154 KV, los límites son el 50% de los valores establecidos en la
Tabla.
- Para el
caso de clientes en PCC superiores a 154 KV se aplicarán los límites
de 110 KV en tanto el Ministerio a proposición de la comisión no fije
la norma respectiva.
- Los límites
para armónicas de corriente que se entregaron son aplicables para
rectificadores de 6 pulsos y situaciones generales de distorsión. Sin
embargo, cuando se utilizan convertidores con número de pulsos (q) de más
de 6, los límites para las armónicas características son
incrementados por un factor equivalente a: raíz cuadrada (q/6), con tal
que las amplitudes de las armónicas no-características sean menores
que el 25% de los límites especificados en las tablas.
2.- Para
Distorsión de Voltaje Individual y Total
La
Comisión Nacional de Energía establece (transitoriamente) los siguientes límites:
En
condiciones normales de operación, se deberá cumplir para un período de
registro de mediciones de una semana cualquiera del año o de 7 días
consecutivos que el 95% de los valores estadísticos de los voltajes
armónicos y de su índice de distorsión total, cumplen con la Tabla Nº 9.
El valor estadístico de los voltajes armónicas y de su índice de distorsión
será obtenido para cada intervalo de 10 minutos, como resultado de evaluar
estadísticamente un conjunto de mediciones efectuadas en dicho intervalo,
de acuerdo a lo establecido en la norma correspondiente.
|
Tabla
Nº 9: Máxima Distorsión de Armónicas Individuales de Voltaje
|
|
Armónicas
Impares no múltiplos de 3
|
Armónicas
Impares múltiplos de 3
|
Armónicas
pares
|
|
h
|
menor
o igual a 110 KV
|
>
110 KV
|
h
|
menor
o igual a 110 KV
|
>
110 KV
|
h
|
menor
o igual a 110 KV
|
>
110 KV
|
|
|
5
|
6
|
2
|
3
|
5
|
2
|
2
|
2
|
1.5
|
|
|
7
|
5
|
2
|
9
|
1.5
|
1
|
4
|
1
|
1
|
|
|
11
|
3.5
|
1.5
|
15
|
0.3
|
0.3
|
6
|
0.5
|
0.5
|
|
|
13
|
3
|
1.5
|
21
|
|
|
|
|
|
|
|
0.2
|
0.2
|
8
|
0.5
|
0.2
|
|
|
|
|
|
|
17
|
2
|
1
|
>21
|
0.2
|
0.2
|
10
|
0.5
|
0.2
|
|
|
19
|
1.5
|
1
|
|
|
|
12
|
0.2
|
0.2
|
|
|
23
|
1.5
|
0.7
|
|
|
|
>12
|
0.2
|
0.2
|
|
|
25
|
1.5
|
0.7
|
|
|
|
|
|
|
|
|
>
25
|
0.2+1.3*25/h
|
0.2+0.5*25/h
|
|
|
|
|
|
|
|
NOTA
- Los valores
de voltajes armónicos se expresan en porcentaje del voltaje nominal
- Al aplicar
la estadística del 95% a los valores registrados del índice de
distorsión total armónica, se debe cumplir con lo indicado en la Tabla
Nº10, para un período de registro de mediciones de una semana
cualquiera del año o 7 días consecutivos.
|
Tabla
Nº 10: Máxima Distorsión Armónica Total de Voltaje
|
|
Tensión
del Sistema en KV
|
THD
de Tensión en %
|
|
menor
o igual a 110 KV
|
menor
a 8%
|
|
mayor
a 110 KV
|
menor
a 3%
|
Ref.[9]
