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2.- MARCO TEÓRICO

Los fenómenos transitorios en un sistema eléctrico están muy vinculados con la

calidad de energía. Los términos de calidad de energía eléctrica están

relacionados con cualquier desvió que pasa por ocurrencia en su:magnitud,

forma de onda ofrecuencia dela tensióny/o corriente eléctrica. Esteconcepto

también se aplica a las interrupciones de naturaleza permanente otransitoria

que afecta el desempeño de: transmisión, distribucióny utilización de energía

eléctrica.En tal sentido la calidad de energía = Calidad detensión

Las normas internacionales más utilizadas para nuestro medio son:

IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers

IEC - International Electrotechnical Commission

CIGRE - Grand Réseaux Électriques a Haute Tension

ANSI - Americam National Standards Institute

Para el desarrollo de mi trabajo, dado el tema, se van a desarrollar los

siguientes temas:

Fenómenos transitorios.- Es la cantidad o calidad que varía entre dos

regímenes permanentes consecutivos que denota un evento no deseable y

momentáneo en su naturaleza, tal como una descarga atmosférica, figura N°

2.1.

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Estos fenómenos transitorios se presentan en dos tipos:Transitorio impulsivo.-

Es la variación súbita yunidireccional de la tensióny/o corriente. Transitorio

oscilatorio.-Es la variación súbita yoscilatoria de tensióny/o corriente.

Estos transitorios se sub clasifican de acuerdo a:

Alta frecuencia –encima de 500 kHz y una duración en ms.Media frecuencia -

entre 5 kHz y 500 kHz, duración de decimas de ms. Baja frecuencia -

inferior a 5 kHz e duración de 0,3 a 50 ms.

Para poder medir los transitorios y poder observar la calidad de la tensión es

muy necesario tener equipos de alta sensibilidad. Estos equipos tienen una

creciente aplicación en la electrónica de potencia dado el impacto de algunas

medidas para facturación, calidad de energía y conservación energética.

En nuestro país este tipo de mediciones se realizan con equipos de muy alta

precisión dado que el no cumplimiento de las mismas podría hacerse acreedor

a fuertes requerimientos económicos de parte de Osinergmin.

Analizando el marco y su respectivainfluencia he creído por conveniente

desarrollar esta parte teórica siguiente:

Sobretensiones por ferro resonancia.- Este fenómeno de resonancia no

lineal puede afectar a las redes eléctricas. Las tasas de armónicos anormales,

las sobretensiones, las sobre-intensidades transitorias o permanentes que

provoca suelen ser peligrosas para el material eléctrico.ver figura N° 2.3.

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Algunas de las averías mal solucionadas son debidas a este fenómeno raro y

no lineal, el mismo, que comprende al menos:

Una inductancia no lineal (ferromagnética saturable),

Un condensador,

Una fuente de tensión (generalmente sinusoidal),

Pérdidas débiles.

Desequilibrio de tensiones.- En los sistemas eléctricos convencionales las

tensiones trifásicas cumplen con las siguientes características: Son de igual

magnitud, igual frecuencia 60 Hz y se hallan desfasadas 120° una de la otra.

EL desequilibrio en un sistema eléctrico trifásico en condiciones donde las tres

fases presentan diferentes valores de tensión en módulo y desfasaje angular

entre fases diferentes de 120º eléctricos.

Las fuentes de desequilibrios son las siguientes: Sistemas monofásicos,

hornos Monofásicos, hornos de inducción, hornos trifásicos de arco, máquinas

de soldadura eléctrica, aparatos de rayos x, fajas de transporte en áreas

remotas y anomalías en el sistema eléctrico tales como: abertura de un

conductor, corto-circuito, falla en el aislamiento de los equipos, líneas aéreas

asimétricas y su transposición, y corrientes de magnetización de

transformadores trifásicos, debido a las características magnéticas propias de

su construcción. ver figura N° 2.4.

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Sobretensiones transitorias por maniobras.- El factor de potencia muy

bajo en los circuitos inductivos producen un deterioro en los equipos, cargas y

cables eléctricos debido a las cargas auto-inducidas el cual provocan un

aumento significativo de la intensidad en las instalaciones eléctricas y produce

grandes pérdidas momentáneas enlas líneas y transformadores.

Para mejorar el factor de potencia, las Compañías distribuidoras y las

industrias consumidoras están obligadas a poner en servicio las baterías de

condensadores que al conectar y desconectar producen fenómenos muy

particulares que influyen directamente en las cargas y en sus respectivas

características de los aparatos de maniobra y de protección.

Sobretensiones por armónicos.- Presentan corrientes y tensiones con

frecuencias correspondiente a múltiplos enteros de la frecuencia fundamental

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Las causas:

Cargas de conexión directa al sistema: Generadores y motores CA, transfer-

madores, lámparas de descarga, hornos a arco y compensadores tipo reactor

saturado, etc.

Cargas conectadas vía conversores: Rectificadores/motores CC controlados,

inversores/motores de inducción, electrólisis por rectificación, cicloconverso-

res, motores síncronos, hornos de inducción. ver figura N° 2.6.

Reguladores: Hornos de inducción controlados por reactores saturados,

cargas de especiales controlados por tiristores, velocidad de motores CA

controlados por tensión de estator, reguladores de tensión a núcleo saturado,

computadoras y electrodomésticos con fuentes enclavadas.

Los Sistemas de Alimentación Ininterrumpida (SAI) son generadores eléctricos

casi perfectos, su fiabilidad es muy grande; y por su naturaleza aseguran

(dentro del límite de la autonomía de la batería) una disponibilidad de la

energía eléctrica sin falla. En nuestros días la tecnología punta ha desarrollado

equipos comandados y gobernados por componentes electrónicos que

producen armónicos significativos tal como se puede ver en la figura N° 2.7.

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En el presente trabajo se aclara este punto y se demuestra que los

onduladores modernos son excelentes generadores de tensión senoidal

incluso cuando alimentan cargas no lineales. Esto es debido a que son

aparatos concebidos y generalmente utilizados para alimentar ordenadores

que absorben corrientes no senoidales.

En la siguiente página presentamos un cuadro donde se puede visualizar:

La categoría de los transitorios.

Espectro de frecuencia.

Intervalo de tiempo

Amplitud de tensión.

Nuestra preocupación está en la influencia de los transitorios en el

comportamiento de las máquinas eléctricas de gran porte o como este tipo de

perturbaciones provocados también por los generadores síncronos, afectan a

su comportamiento y al sistema en general.

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1.1.- Impulsivos1.1.2-Nanosegundo 5ns <50ns1.1.2-Microsegundo 1us <50ns-1ms1.1.3-Milisegundo 0.1mS >1mS1.2-Oscilatórios1.2.1-Baja frecuencia <5kHz 3-50mS 0.4pu1.2.2-Media frecuencia 5-500kHz 20µs 0.4pu1.2.3-Alta frecuencia 0.5-5MHz 5µs 0.4pu

2.1-instantanea2.1.1-Sag 0.5-30ciclos 0.1-0.9pu2.1.2-Swell 0.5-30ciclos 1.1-1.8pu2.2-Momentania2.2.1-Interrupcion 0.5ciclos-3s <0.1pu2.2.1-Sag 30ciclos-3s 0.1-0.9pu2.2.2-Swell 30ciclos-3s 1.1-0.9pu2.3-Temporaria2.3.1-Interrupcion 3s-1minuto <0.1pu2.3.2-Sag 3s-1minuto 0.1-0.9pu2.3.3-Swell 3s-1minuto 1.1-1.2pu

3.0-Variaciones de larga duracion3.1-Interrupcion >1 minuto 0.0pu3.2-Subtension >1 minuto 0.8-0.9pu3.3-Sobretension >1 minuto 1.1-2%pu

4.0-Desquilibrio de tension regime permanente 0.5-2%5.0-Distorsion de forma de onda

5.1-Nivel DC regimen permanente 0-0.1%5.2-Harmonicas de orden 0-100 regimen permanente 0-20%5.3-Inter harmónicas 0-6kHz regimen permanente 0-2%5.4-¨Not ching¨ regimen permanente5.5-Ruido faixa amplia regimen permanente 0-1%

6.0-Fluctuacion de tensión <25kHz intermitente 0.1-7%<10s

Duraciontipica

Amplitud de

tensiontipica

Categoria

2.0-Variacion de corta Duracion

7.0-Variación de frecuencia

1.0.- Transitorios

Contenidoespecial

tipico