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Experiencias con filtros y capacitores Alfredo Rifaldi (Techint S.A.)

Introducción Desde 1983 se presentaron distintas instalaciones con distintos problemas, distintas soluciones y se pretende en rápida sucesión comentar algunos aspectos salientes de estas experiencias. Las instalaciones se encuentran en general en distintas plantas del grupo Techint, para el cual trabajo, atendiendo en particular los problemas eléctricos que merecen llamarse raros, de las empresas siderurgicas. Muchos de los trabajos de medición relacionados con los casos presentados fueron desarrollados por el IITREE LAT (UNLP), y también varios de los estudios fueron desarrollados por el mismo instituto, por lo que gran parte de la experiencia se ha transmitido a través del curso (ver nota al final del texto). El objetivo de esta charla es presentar las experiencias y destacar, no tanto las soluciones, que siempre se logran encontrar, sino algunas particularidades y sorpresas que frecuentemente aparecen, y a veces son casi invisibles en ciertas etapas del trabajo, y luego obligan a grandes esfuerzos para lograr corregir las situaciones de puesta en marcha.

Desarrollo Las experiencias serán relatadas en orden temporal, sin embargo algunas fueron simultaneas pero se relataran sucesivamente, para no confundirlas. La visión de lo que transmito es personal y subjetiva, sin embargo las experiencias que transmito no son solo mías, sino de muchas personas que en este sinuoso camino acompañaron y ayudaron a encontrar problemas y soluciones. Los ejemplos que veremos son varios, algunos mas en detalle: Filtros para Compensador Estático de Potencia Reactiva 80 MVAr (Siderca) Filtros para 13.2 kV de alimentación industrial 2 x 30 MVAr (Siderca) Capacitores de compensación del factor de potencia 10 MVAr (Propulsora) Capacitores de planta industrial 1 - 2 MVAr (Sidercolor) Filtro de Horno de Afino 12 MVAr - (Siderar) Corrientes armónicas en acería (Tamsa - Veracruz - México) Recuperación de filtros de un viejo SVC (Sidor - Venezuela) Filtros para soporte de tensión 20 MVAr (Siderar) Filtros para Laminador 20 MVAr (Siderar) Filtros para red de distribución (Tecpetrol - El Tordillo)

Experiencias previas Conocí a los filtros en la instalación de Aluar, los vi, y supe de algunos problemas que desarrollaron algún interés por leer acerca de estos temas, en los años 1976. En 1980 trabaje en Italia, en una fabrica y tuve algún acercamiento a los técnicos que desarrollaban instalaciones con capacitores, filtros y compensadores estáticos de energía reactiva. A fines de 1983 me invitaron a participar en el proyecto de ampliación de Siderca (Campana) donde se renovaba la Acería, instalando nuevos hornos de arco, esta obra seria seguida por un Laminador (el segundo). La instalación entonces existente tenia algunos hornos y bancos de capacitores conectados en barras de hornos, se había detectado presencia de armónicas, la vida de los capacitores era breve, frecuentes perdidas de capacitores. Se pretendía que la nueva instalación no presentara estos problemas.

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Filtros del compensador estático 80 MVAr El proveedor del compensador estático condujo los estudios y la instalación fue tomando forma (ver figura 1a), el compensador paso por dos etapas de distinta potencia, se llego a 80 MVAr de reactores conectables a Thiristores y filtros de 2, 3, 4, y 5 armónicas, de 15, 20, 20 y 25 MVAr. Este equipo era similar a otro instalado en Italia, de 60 MVAr, que fue aprovechado para extraer experiencias (ver figura 1b). Los estudios de simulación (analógicos) se hicieron en el analizador de transitorios del CESI, utilizando el sistema de control real del TCR(Reactor Controlado a Tiristores). Con el proyectista comencé el aprendizaje de calcular filtros, y en particular comencé a apreciar la importancia de dimensionar acertadamente en tensión los capacitores, subdimensionarlos lleva a situaciones trágicas y que no permiten ulterior corrección. El TCR (Reactor Controlado a Tiristores - muy próximo físicamente a los filtros, sobre la misma barra) genera cierta dosis de armónicas, en los hornos eléctricos se generan también corrientes armónicas cuyas características son sensiblemente aleatorias (estas experiencias se extrajeron de mediciones en la instalación existente, y de evaluaciones hechas por semejanza con otras instalaciones). Ya existía la presencia de otro generador de armónicas relativamente próximo, el laminador existente (con rectificadores que alimentan grandes motores de corriente continua) y en el futuro aparecería el segundo laminador. Se definió la estrategia del estudio, primero solo el conjunto Hornos y compensador, dejando para luego los aportes de laminadores y el efecto de filtros adicionales. Por razones de costos los capacitores fueron separados de la compra del SVC, la responsabilidad de los filtros del SVC cambio de mano. Mientras esto ocurría en una instalación existente (la que servia de ejemplo) se produjo una descarga en el filtro de segunda armónica, se revisaron e incrementaron los valores de armónicas a tener en cuenta en el dimensionamiento particular del filtro de segunda. Los que estudian temas de armónicas hablan de armónicas características (5, 7, 11, 13, etc), que son generadas por los convertidores de alterna a continua. En proximidad de los hornos eléctricos se nota presencia de todas las armónicas (2, 3, 4, etc), esto no es de comprensión inmediata, debe observarse que el horno eléctrico esta en permanente condición transitoria, sus corrientes son permanentemente desequilibradas, por lo que se presentan frecuentes funcionamientos en los que en una sola fase se observan ciertas armónicas, no son estados trifásicos, son situaciones monofásicas que aparecen en distintas fases con magnitudes cambiantes. Al profundizar las causas de la aparición de la segunda armónica se encontró una razon, el funcionamiento del horno eléctrico implica frecuentes conexiones y desconexiones, entonces la corriente de inserción del transformador de horno se presenta con frecuencia, y consecuencia aparece una ráfaga de armónicas segunda y cuarta, que son filtradas por el filtro del SVC. El tema se resolvió con un mas generoso dimensionamiento en tensión de los capacitores del filtro de segunda armonica y descargadores de protección (aptos para drenar un pico de sobretension generado por una corriente de inserción) se trata de drenar una corriente de larga duración, prácticamente medio ciclo de duración, en alguna forma estos descargadores pueden llegar a ser de sacrificio. Estos filtros tienen capacitores con fusibles internos, el banco es doble estrella con rele de desequilibrio (vease figura 1c), las protecciones son con reles electrónicos especiales con medición de verdadero valor eficaz. Para la maniobra interruptores en aire a deionización magnética de tensión nominal notablemente elevada. Otra dificultad apareció durante la puesta en servicio, el filtro de tercera se sobrecargaba por presencia de una interarmonica (una armónica entre la tercera y la cuarta) cuyo origen debía buscarse en el lazo de control del SVC, este problema se resolvió, estudiando y finalmente variando la amplificación de los componentes del lazo de control.

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La baja potencia de cortocircuito que caracteriza nuestras redes (en comparación con la potencia de cortocircuito de los ejemplos usados) es otra causa de estos fenómenos. En este momento confirme una idea que desde mucho tiempo maduraba en mi mente, podemos buscar los mejores especialistas internacionales para resolver nuestros problemas... pero debemos hacer un gran esfuerzo en lograr que se metan y entiendan nuestros problemas generalmente distintos de los que forman su experiencia, quizás la buena solución es que busquemos y desarrollemos a nuestros especialistas.

Filtros para los laminadores 2 x 30 MVA Ya hemos dicho que la instalación tenia un laminador y se agregaba un segundo, con potencias totales en el orden de 15 y 30 MW, se había decidido instalar una potencia reactiva en filtros de 5, 7, 11, 13 de 2 x 30 MVA, el momento del proyecto definitivo se acercaba. Ye se había despertado preocupación por los efectos de las ráfagas producidas por las inserciones, pero lo más grave era que el tiempo para poder estudiar ya no existía, estudiar llevaría 6 meses, comprar con suerte 9 meses mas... y el gerente de proyecto fijaba en 9 meses el tiempo de que disponíamos... Recuerdo el dialogo: Cuál es el problema? Resonancia - Como en mecánica, como los resortes, hay que amortiguar... - hay que estudiar... - no hay ya tiempo para estudiar! - Bueno jefe, podríamos hacer un filtro piloto, y luego hacer otro mejor... - No, hay que hacer dos iguales y bien de entrada. - Bueno habría que buscar algún especialista, - Cuanto tardas en que el especialista te entienda, - Bueno el primer mes de trabajo se dedica a explicar y comprender el problema... - Entonces el especialista sos vos! Toma las decisiones y tómalas correctamente... Este proyecto se encaro con el proyectista que había realizado los filtros del SVC, reunión en Europa para definir las características de los filtros, le explicamos rápidamente lo que veiamos y queríamos, y él propuso filtros amortiguados, (ver figura 2a) que tienen peor desempeño en régimen normal, pero mejor en transitorio, tienen pérdidas, pero algo hay que pagar. La propuesta fue: filtros de 3, 5, 7, amortiguados con resistor serie, 12 amortiguado con un resistor paralelo al inductor y 17 sin amortiguación, las potencias 2.5, 5, 5, 7.5 y 10 MVAr (ver figura 2b). Esta propuesta se comparo con otra que presentaba filtros sin perdidas, de 2, 3, 4, 5... pero ya habíamos aprendido que cuantas menos ramas tiene un filtro tanto mejor. También estos tienen capacitores con fusibles internos, doble estrella por banco con rele electrónico con medición de verdadero valor eficaz. Interruptores en aire a deionización magnética. Durante el periodo de fabricación las dudas siguieron y explicamos nuestro problema a un especialista que nos tranquilizo convenciéndonos que el camino que habíamos elegido era probable que no nos trajera dificultades, por suerte esto se confirmo con las mediciones de puesta en marcha. Es mas, en ese momento nos dimos cuenta que los filtros eran mucho más efectivos de lo esperado, y era posible reducir las perdidas y lograr todavía un buen desempeño, no se quiso avanzar en este sentido, las perdidas de los filtros siguen siendo importantes. En varios años prácticamente no se presentaron problemas, una falla en los resistores es lo que recuerdo, los resistores tienen ciclos térmicos y pueden aflojarse las conexiones.

Capacitores para mejorar el coseno fi 10 MVAr En la planta de Propulsora Siderurgica (Ensenada) por cambio de tarifa es necesario revisar y mejorar la compensación del factor de potencia. Un proyecto anterior repartió en baja tensión 10 bancos de capacitores de 80 kVAr, pero las nuevas condiciones exigen un nuevo estudio y control de la situación, la conclusión muestra que para lograr un coseno fi aceptable es necesario ahora instalar alrededor de 6 MVAr.

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Un estudio de transitorios pone en evidencia que la inserción del banco nuevo producirá disturbios amplificados en baja tensión (Ver figura 3a) y es necesario eliminar los bancos de 80 kVAr (Ver figura 3b), este es un buen ejemplo de las dificultades que actualmente se presentan al obligar a compensar indiscriminadamente a los usuarios, sin un buen control de los fenómenos que pueden ocurrir. Estos transitorios toman el aspecto de huecos de tensión, con consecuencias cada vez mayores para los sensibles dispositivos electrónicos de control, comando, y adquisición de datos, la mejor solución es evitar los transitorios eliminando causas. Las planta recibe energía en 132 kV, rebaja a 33, el laminador se alimenta de esta tensión, y el resto de servicios a través de transformadores 33 / 6.6 kV. Se decidió compensar en 6.6 kV con 10 MVAr (Ver figura 3c) divididos en 3 bancos, la compensación en 33 kV requería mucho mayor costo en aparatos de maniobra. El otro aspecto fue filtros o capacitores? Vistos desde 33 kV los bancos de capacitores (con los transformadores en serie) se presentan como filtros cuya sintonía cambia con la potencia, el problema fue estudiado y finalmente se dimensionaron capacitores con posibilidad de aprovecharlos en el futuro pudiendo convertirlos en filtros (de armónicas 3, 5, 7 u 11), pero haciendo más económica la instalación inicial. Esta previsión es simplemente un sobredimensionamiento en tensión de los capacitores, para que soporten la máxima tensión fundamental con la superposición de las tensiones armónicas que pueden presentarse. Los capacitores son con fusibles internos, doble estrella, con interruptores en aire a deionización magnética, y un largo cable desde el tablero a los bancos cumple la función de inductor limitador. Con la puesta en marcha se detectaron algunas dificultades que fueron superadas, por ejemplo la tensión en barras de 6.6 kV con el transformador prácticamente descargado se eleva (culpa de la ley de Ohm bien aplicada), y el banco aumenta la potencia que entrega, problema de electrotecnia básica, que hubo que explicar. Las pruebas se hicieron con uno, dos y tres bancos en servicio, con dos bancos la situación de distorsión armónica era la peor, por lo que las recomendaciones fueron tratar de evitar esa condición de funcionamiento durante periodos largos. Otra dificultar interesante fue con las protecciones de los bancos estas fueron hechas con reles de electrónica analógica (1988), los reles fueron regulados en un valor prudente para proteger el banco, y lo sacaban de servicio en forma injustificada, el estudio de lo que ocurría mostró que el rele detectaba la corriente a través de un puente rectificador, midiendo valor de pico que transformaba con un simple factor en valor eficaz, todo bien si la onda es sinusoidal pura, pero las armónicas presentan picos mayores que eran interpretados mal por el rele. Hubo que construir una escala de valores eficaces con armónicas, relacionada con los valores de pico con armónicas, y en pocas palabras cuando se logro ajustar correctamente los reles no hubo mas disparos intempestivos, lográndose la buena protección de los bancos aun en casos de que no hubiera armónicas. Lo interesante es que se tardo mas de un año en estudiar, decidir e instalar el banco que se amortizo en menos de 6 meses (amortizo dije! – haberlo proyectado mal y más rápido hubiera sido más rendidor... esto no quiere decir que este bien proyectar mal, pero el gerenciamiento no debe regular los estudios con cuentagotas)

Capacitores para planta industrial 1 - 2 MVAr La planta en cuestión tenia bancos de capacitores de baja tensión distribuidos y se modificaban las cargas con mayores generadores de armónicas, el condicionamiento es lograr evitar problemas sin costos, utilizando lo que hay. Se analizaron muchas alternativas, se observo que no se debían poner capacitores en el secundario de los nuevos transformadores con rectificadores, se probo poner los capacitores en el secundario de los transformadores que alimentaban cargas auxiliares (ver figura 4a), notemos que estas cargas no son generadoras de armónicas.

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Se observo que la combinación de transformadores capacitores y cargas se comportaba como un filtro (de amortiguamiento variable con la carga), lográndose un buen desempeño. Pero para esto se hizo necesario mantener un transformador con una potencia de capacitores limitada (300 kVAr), y el otro transformador en cambio cargado prácticamente con su potencia nominal en capacitores (1000 kVAr), que con cargas inductivas que se combinan logra estar siempre en condiciones de carga limite pero admisible, Al absorber armónicas el transformador, la tensión del lado de baja resulta distorsionada, situación que la carga debe soportar sin quejas... Los bancos de capacitores que eran de potencia variable se hicieron de valor fijo, ya que la potencia variable trae como consecuencia la variación de sintonía del circuito, y lo lleva en algún momento a condiciones inadmisibles de resonancia. Creo que la instalación todavía funciona en esta forma, supe de dificultades que se han presentado en algunos casos, que son por haber reducido la potencia de los bancos, en situaciones de carga reducida, siendo la instrucción de los estudios actuar con criterio de todo o nada, lo que permite que la planta funcione con 300, 1000, 1300 kVAr de compensación.

Filtro de horno de arco 12 MVAr En la planta de Siderar (San Nicolás) se inicia el proyecto de un horno eléctrico de arco para afino del acero, el proceso se instalara entre los convertidores LD y la colada continua de planchones, el objetivo controlar y corregir la calidad del producto. El horno eléctrico alimentado en 33 kV con una potencia del orden de 20 - 30 MVA implica un factor de potencia de 0.7 – 0.8 y es necesario compensar al menos 12 MVAr (ver figura 5a). Se estudio el comportamiento de capacitores, que evidencia condiciones inconvenientes, el estudio avanzo y después de varias pruebas se decidió poner dos filtros de 3 y 9 MVAr sintonizados en armónicas 3 y 4, el estudio mostró los valores de distorsión que se obtenían y con ellos se preparo la especificación básica solicitando a los proveedores mejorar la solución. La especificación destacaba los siguientes puntos: Compensar el factor de potencia y filtrar armónicas. Solución con complejo filtrante LC. Corrientes inyectadas por el horno, tabla propuesta. La cantidad de filtros debe ser mínima (no debe haber demasiados). La potencia puede aumentar para permitir el máximo aprovechamiento de los módulos Se debe considerar la perdida de sintonía, sin consecuencias peligrosas. Deben considerarse influencias de transitorios (inserción de transformador de carga). Analizar las corrientes de inserción del filtro. Conexión preferida (en este caso doble estrella aislada de tierra) el sistema esta puesto a tierra con resistor. Valores de distorsión permanente limitados, y transitoria también, basados en la propuesta alcanzable del estudio. Destaquemos que nuestra conducta es siempre analizar una solución posible y proponer sus resultados como objetivo (seguros de que es alcanzable). Se obtuvieron ofertas de 4 proveedores que en total presentaron 9 alternativas, y entre estas se fue buscando la mejor. La alternativa más interesante fue con un filtro sintonizado en tercera armónica, con resistor en paralelo al inductor (filtro pasa alto - ver figura 5b), el oferente elegido había presentado varias alternativas, por lo que se pudieron controlar los precios unitarios de los componentes, y a través de un sistema de ecuaciones (tres con 4 incógnitas) detectar condiciones que permitieron solicitar un interesante descuento (la cuarta incógnita debe tener valores sensatos, y esto revela las soluciones posibles y relaciones de precios). Pueden ser interesantes algunos datos comparativos de la solución finalmente adoptada: La potencia de capacitores es 18 MVAr y la potencia capacitiva del filtro 12 MVAr (solo se aprovecha el 67 % de la potencia de los capacitores)

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El valor de los capacitores en unidades monetarias es 45%, los inductores 30% y los resistores 25%. Analizando el peso en kg brutos de cada parte de la instalación se tiene, los capacitores 54%, los inductores 25% y los resistores 21%. Estos valores permiten notar que para un dado costo del filtro, los capacitores para la potencia capacitiva neta son solo 30% (del costo total del filtro), pero la instalación de capacitores en estas condiciones tiene vida limitada y es origen de dificultades. Este fue el filtro adquirido, la solución presenta además un capacitor en serie al inductor, este artificio hace que en el resistor no se produzcan perdidas de 50 Hz, la solución pareció magnifica tener menos perdidas es más racional. Otras características de la solución: Interruptor de maniobra en exafluoruro de azufre, doble estrella con rele de desequilibrio, protección con rele numérico microprocesado con algoritmo de verdadero valor eficaz, capacitores con fusibles internos. Se hicieron mediciones de puesta en servicio obteniendo resultados esperados y excelentes. Pocos días después del vencimiento de la garantía fallo un capacitor serie al inductor, la falla produjo que también el resistor en paralelo al inductor se dañara. Estudiada la situación de falla se observo que el resistor no soportaba la corriente que se presenta al cortocircuitar el capacitor serie al inductor, un pequeño sobredimensionamiento del resistor (que no influye en el costo) no hubiese acarreado su falla a consecuencia de la perdida del capacitor, por otra parte la pedida de este capacitor no es detectada como falla, la única protección de estos elementos (y resistor e inductancia) es inspeccionarlos con frecuencia. Los estudios de la falla generaron la idea de hacer un reclamo por defecto de diseño... pero finalmente se desistió, estudiar cuidadosamente el problema es costoso, y se prefirió simplemente reparar el daño.

Las corrientes armónicas en una planta Casi se trata de un chiste electrotécnico, un viaje a Venezuela, se prolonga con una visita a la planta de Veracruz, México, entre otros problemas hay que ver algo de armónicas. En efecto, las ondas de calidad de servicio se han extendido por todo el planeta, y la planta que tiene un horno eléctrico de arco y laminadores ha recibido del prestador de servicio publico un informe de mediciones de distorsión armónica que muestra valores de corrientes importantes. Primer paso conozcamos un poco mas de la planta, hay un SVC con filtros y hay filtros dedicados a los laminadores. Veamos ahora las mediciones, son tablas de valores donde se ven corriente fundamental y armónicas de distinto orden cuidadosamente tabuladas de tiempo en tiempo. Trato de relacionar valores, y hago un descubrimiento... pregunto, hay una fabrica de aluminio aquí cerca, respuesta si, entonces afirmo, las armónicas 5 y 7 de valor exagerado llegan a nuestra planta desde la red (ver figura 6), debemos notar que cuando nuestra carga baja las armónicas 5 y 7 aumentan, con carga mínima son máximas... el trabajo termino!

Recuperación de filtros y viejo SVC 30 – 40 MVAr La planta industrial de Sidor (Venezuela) tiene un laminador de chapa con asociados dos SVC el primero con reactores saturables, el segundo con reactor parcializado a Thiristores. Ambos con varios filtros LC. El equipo mas viejo es mas lento, y al agregar el segundo equipo, este tomo la función dinámica y el mas viejo quedo prácticamente en valor fijo. El envejecimiento trajo sus consecuencias, y finalmente creyendo que el equipo viejo no cumplía ninguna función se decidió desmantelarlo perdiéndose una importante potencia de compensación de sus filtros (40 MVAr) y quedando solo los 15 MVAr dinámicos del SVC más nuevo. La consecuencia fue que las caídas de tensión en condiciones de máxima carga se comenzaron a notar, por otra parte el SVC quedaba siempre con máxima potencia capacitiva, sin prácticamente corriente en el reactor, perdiendo el efecto dinámico...

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Todo esto es fácil de ver si se estudia... pero a veces primero se toman las decisiones y después se comienza a pensar, que habría que explicar el por que, de lo que no se entiende. Se midieron armónicas presentes (ver figura 7a) lo que contribuyo a tener datos para un buen dimensionamiento de los filtros. Bueno, el estudio (ver figura 7b) que muestra los diagramas de impedancia y de admitancia con filtros, carga y red) sugirió reparar y mantener el SVC más nuevo, y aprovechar los reactores del SVC más viejo y comprar capacitores para (recuperar los filtros) lograr tener nuevamente la potencia capacitiva necesaria, de manera de que la potencia capacitiva fija compense la carga base, y el SVC pueda dedicarse a la carga dinámica, como seguramente fue previsto en los estudios que quizás están escondidos en algún cajón... A veces la gente de producción no entiende que los equipos no productivos (como, los capacitores) pueden afectar la producción... y entonces los descuidan dedicando mas esfuerzo a los dispositivos directamente productivos, y al final la maldad de las cosas inanimadas actúa!

Filtros para soporte de tensión 20 MVAr La planta de Siderar (ex Somisa – San Nicolás) vista desde la red, es un autogenerador 120 MW, que normalmente intercambia con la red (absorbe o entrega 10 a 30 MW, la carga esta formada por servicios de valor prácticamente constante, y laminadores cargas muy variables (ver figura 8a). La gran concentración de potencia en barras de 13.8 kV representa un nivel de cortocircuito de 1000 MVA, por lo tanto la alimentación de las cargas se hace a través de reactores limitadores de cortocircuito, que causan caídas de tensión. Es de interés reducir las caídas de tensión en una de las barras de carga, para esto se decidió compensar el cos fi, se analizo el comportamiento de la barra con distintos valores de potencia de compensación, decidiéndose llevarla a 20 MVAr, el paso siguiente fue estudiar el comportamiento armónico, y realizar la compensación con filtros (3, 5, 7), el filtro de 3 se hizo necesario por una distorsionante carga monofásica (solo se la ve en dos fases, y casi pasa desapercibida... aun cuando se sabe, no se debe estudiar apresuradamente). La proximidad de los generadores aconsejo profundizar los estudios observando también posibles autoexcitaciones, situación que no se detecto. La instalación se realizo con filtros, pero esta vez los capacitores son con fusibles externos, (ver figura 8b) como siempre conectados en doble estrella con rele de desequilibrio, los filtros 3 y 5 se maniobran juntos, el 7 separado, todavía no lo hemos dicho, pero destaquemos que los filtros de la menor armónica siempre deben entrar primero, no respetar esta condición exige estudiar cuidadosamente el caso. La solución con fusibles externos merece un comentario, por razón de escuela (europea) preferimos durante años la solución con fusibles internos, que nos dio excelente resultado, los fusibles internos exigen control periódico del valor de capacidad individual, y este es un trabajo importante que, si los capacitores no fallan, no muestra ninguna degradación. Si los capacitores no se degradan, entonces los fusibles internos no actúan y si no estuvieran no habría problema, nada pasaría (un momento alguna protección uno quiere poner por si algo falla, la ley de Murphy se cumple indefectiblemente, se ponen fusibles externos). Si los capacitores son muy confiables, los fusibles internos al aumentar el numero de componentes reducen la confiabilidad (en muy alta tensión se utilizan capacitores sin fusibles). Estos razonamientos nos condujeron a aceptar en igualdad de condiciones las dos soluciones, tanto la de fusibles internos como la de externos, se adquirió la solución propuesta de menor precio. El otro aspecto que consideramos en este caso fue sintonizar los filtros ligeramente por debajo (10% o algo mas, como ya hecho en algún otro caso) de la frecuencia de la armónica presente, esto hace que situaciones de error, o de falla no lleven la sintonía por arriba de la armónica presente, y se tiene mas margen para intervenir en situaciones que exigen corregir.

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Filtros para laminador 20 MVAr También en la planta de Siderar, se presenta un aumento de potencia del laminador, absorberá mas corriente, se propone instalar otro filtro, en este caso su función es reducir la corriente absorbida por el laminador cuando alcanza la máxima carga, de esta manera no es necesario el agregado de cables en la transmisión de potencia a la carga. En este caso también se llego a un proyecto de 20 MVAr organizado como filtros de 5, 7 y 12 armónicas, que esta en proceso de fabricación (ver figura 9). La solución adoptada repite las características de la anterior, y se estudio la interferencia entre ambas instalaciones que están separadas por reactores.

Filtros para red de distribución, varios de 2 MVAr Este trabajo desarrollado para la red de Tecpetrol en el campamento del Tordillo (Comodoro Rivadavia) fue objeto de una publicación en el X Erlac. Es trata de una red de distribución en la que es necesario compensar por distintas razones, pero en particular para mejorar las tensiones, en el estudio se probaron todas las posibilidades, compensación distribuida en las cargas, concentrada en el punto de ingreso de energía y distribuida en los centros de carga. Compensación con capacitores o con filtros, lógicamente el estudio se hizo para condiciones futuras, a partir de las actuales. (ver figura 10a) El resultado del estudio aconsejo poner bancos filtros de armónica 5 en algunos puntos y de potencias de 1 o 2 MVAr, en la tensión de distribución de 10.5 kV. Las instalaciones petroleras se hacen muy flexibles, trasladables, recuperables, y los cambios en la red son frecuentes llegándose al desmontaje de líneas. Se pidió precios por el conjunto interruptor de maniobra y filtro para los dos valores de potencia, notándose (era de esperar) que prácticamente no había diferencias entre ambos equipos, y entonces se decidió forzar el diseño a una única solución, en la que conectando mas capacitores, y cambiando el punto de derivación de las bobinas fuera posible que el filtro sintonizado en la armónica 4.8 presentara a 50 Hz una potencia (aproximada) de 1 MVA o 2 MVA (ver figura 10b) Se avanzo en cálculos y proyecto de detalle en ese sentido, y en estos días fue puesta en servicio la primera instalación, no presentándose ninguna dificultad. En rigor apareció un fenómeno, observando la corriente que la instalación absorbe de la red, se nota un contenido de quinta armónica, cuando los filtros entran en servicio la quinta armónica aumenta, la instalación del filtro atrae también las armónicas de los perturbadores vecinos, y por cierto descarga la fuente de la red. Esto era de esperar, y es consecuencia de instalaciones no estudiadas, y desconocimiento de la red (externa de la planta), digamos todavía que no es obligación del usuario conocer toda la red, pero alguien tiene esta obligación, para no generar problemas a los usuarios

Conclusiones La variedad de casos presentados pone en evidencia que cada uno es un problema distinto (quizás mas de un problema, varios), sin recetas que ayuden a resolver en automático. No hay forma de evitar estudiar el problema en cada caso particular, tampoco hay forma de evitar hacer alguna campaña de mediciones para reunir datos de las armónicas que se pueden presentar. Cuando la instalación perturbadora (generadora de armónicas) todavía no existe, no pudiendo medir, es útil disponer de otras instalaciones para trasladar experiencia, y es necesario tomar mayores márgenes en la adopción de los parámetros de dimensionamiento. Al poner en servicio exitosamente una de las instalaciones, preguntamos al proyectista cual era la receta para que no se presentaran problemas, la respuesta fue, dimensionar generosamente, si la instalación tiene características escasas (tensión menor que la que se

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presenta en particular), no hay corrección posible, solo se puede proyectar un nuevo filtro, pero no se podrá aprovechar el equipamiento del filtro mal dimensionado. Una vez mas, para que no aparezcan problemas lo único que se puede hacer es estudiar muy bien el caso que se presenta, los conocimientos de electrotecnia bien aplicados parecen suficientes...

Figuras : Filtros para compensador estático de potencia reactiva 80 MVAr (Siderca)

(figura 1a) Red alimentación de hornos eléctricos 33 kV - Campana

(figura 1b) Esquema filtros y reactor parcializado a tiristores

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(figura 1c) Filtro doble estrella con relé de desequilibrio Filtros para 13.2 kV de alimentación industrial 2 x 30 MVAr (Siderca)

(figura 2a) Red 132, 33 y 13.2 kV - Campana

(figura 2b) detalle de los filtros

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Capacitores de compensación del factor de potencia 10 MVAr (Propulsora)

(figura 3a) disturbio por conexión de capacitores en media tensión

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(figura 3b) Compensación en media tensión y baja

(figura 3c) Red 132, 33 y 6.6 kV – Ensenada

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Capacitores de planta industrial 1 - 2 MVAr (Sidercolor)

(figura 4a) Red de 13.2 kV con capacitores en baja tensión

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Filtro de horno de Afino 12 MVAr - (Siderar)

(figura 5a) Alimentación de Horno de Afino - San Nicolás

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(figura 5b) detalle del filtro pasa alto para compensar Corrientes armónicas en acería (Tamsa - Veracruz - México)

(figura 6) armónicas en juego por distintos generadores y filtros

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Recuperación de filtros de viejo SVC (Sidor - Venezuela)

(figura 7a) armónicas presentes en parte de planta.

(figura 7b) diagramas Z e Y con filtros, carga y red

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Filtros para soporte de tensión 20 MVAr (Siderar)

(figura 8a) Red de Siderar 132, 33 y 13.8 kV -

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(figura 8b) Banco de capacitores para filtro doble estrella con TA Filtros para laminador 20 MVAr (Siderar)

(figura 9) respuesta en frecuencia

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Filtros para red de distribución (Tecpetrol - El Tordillo)

(figura 10a) Red de distribución 35 kV de Tecpetrol - yacimiento El Tordillo

(figura 10b) parámetros de filtros de potencia ajustable

Trabajo presentado en: Taller de intercambio de experiencias sobre especificación, operación y mantenimiento de bancos de capacitores shunt en el marco del "Curso 2: Compensación Capacitiva Shunt en alta tensión: Aplicación, diseño, operación" organizado por Mercado Eléctrico - CIGRE CNA realizado el día viernes 28 de Noviembre en la Universidad del Museo Social Argentino - Av Corrientes 1723 - auditorio Fundador Garbarini Islas - Planta Baja.