Análisis de calidad de energia

15 Jun

Análisis de calidad de energía

EnCalidad de Energía, Eficiencia Energética

La energía eléctrica producida por el hombre constituye el típico producto comercial. De ahí que esté sujeta a las mismas reglas que conciernen a todos los bienes accesibles habida cuenta del hecho de que tanto los proveedores como los receptores al hacer uso de la misma red energética, tienen la influencia sobre la calidad definitiva de la alimentación.
Los parámetros cualitativos de energía, los criterios y las condiciones de su evaluación, así como las reglas de transmisión y explotación se han determinado inequívocamente.

Durante el flujo de la energía es necesario ejercer el control sobre sus parámetros cualitativos, sobre las condiciones del consumo y sobre el registro de todos los rebasamientos de tolerancia. Sobre esta base se hace la evaluación estadística de los parámetros registrados con los estándares vigentes, los requisitos legales y los contratos.

El resultado es la declaración de la corrección que finaliza inequívocamente la evaluación, o de la incompatibilidad, que implica un análisis posterior del problema que hace asumir la responsabilidad por los rebasamientos lo que puede repercutir en las consecuencias financieras.

La disponibilidad de la energía eléctrica ha dado lugar a un uso generalizado de las redes públicas para suministrar energía tanto a la industria como a los servicios públicos y a la gran mayoría de los hogares. El rápido progreso tecnológico ha hecho que las típicas máquinas eléctricas lineales como los motores, las lámparas, los calentadores de resistencia se hayan armado con una electrónica de potencia adicional para facilitar el control del flujo de la energía y el control de la potencia y la eficiencia. La consecuencia de ese desarrollo, forzado adicionalmente por la minimización de los costos, se ha convertido en una importante simplificación de las soluciones, lo que ha dado lugar a un nivel significativamente más alto de las distorsiones y las interferencias de la corriente y de la tensión. En las redes energéticas han aparecido varios fenómenos antes desconocidos que empeoraban la calidad de la alimentación y que causaban otras pérdidas adicionales, lo que se hacía sentir especialmente con su aplicación tan común.

La electrónica de potencia de uso común son las potencias aparentemente insignificantes. Sin embargo, su gran cantidad puede influir considerablemente en la calidad de la alimentación en las redes públicas.

La electrónica de potencia a escala industrial significa una mayor potencia activa y reactiva, son los cambios sistemáticos y repetidos de la carga y el carácter de la potencia reactiva, las asimetrías de las cargas monofásicas y bifásicas, las distorsiones de la corriente, los colapsos de la tensión causados por las sobrecargas temporales de la red y los fallos de los equipos. De ahí que en las redes de suministro industrial se observan, entre otras cosas, las fluctuaciones de la tensión bastante molestas que causan el efecto del parpadeo de la luz, los colapsos de la tensión a corto plazo, los niveles superiores de las tensiones armónicas y de las corrientes y varios fenómenos de resonancia peligrosos.

Además, las discontinuidades e interrupciones en el suministro de la energía no son insignificantes, causando las pérdidas en las líneas de producción e incluso amenazando la vida de los empleados. Un número creciente de los fenómenos nocivos hace un consumo más rápido e imprevisto de las partes de las máquinas, dificultando el planeamiento de las acciones de mantenimiento. Asimismo va creciendo significativamente el riesgo de sufrir las pérdidas a consecuencia de las averías imprevistas.

De los instrumentos para el análisis y el diagnóstico de la calidad de alimentación se esperan dos funcionalidades básicas. Una de ellas es la evaluación de la conformidad o del grado de incompatibilidad de
los parámetros de alimentación con las normas y los requisitos legales establecidos; todos los instrumentos disponibles en el mercado pueden
llevarlo a cabo eficazmente. La segunda funcionalidad consiste en captarlos fenómenos que deterioran la calidad, así como que obstaculizan el funcionamiento y la eficiencia de los
equipos de energía, y asegurar el carácter universal del diagnóstico de los diferentes tipos de redes para diversas tensiones nominales. La funcionalidad de las soluciones de los instrumentos encontrada aquí depende en gran medida de la iniciativa de los fabricantes del equipo de medición.

La oferta de la empresa incluye la gama más amplia de los productos adaptados a las necesidades de los usuarios:
» Clase S: PQM-700, PQM-707,
» Clase A: PQM-702, PQM-703, PQM-710, PQM-711.

A las tareas principales de los analizadores de la familia PQM-7xx con una amplia gama de accesorios, pertenece el registro simultáneo en la memoria rápida de hasta 4500 parámetros de la red, incluyendo: los valores promedio y MIN y MAX, complementados por el registro de los oscilogramas de las tensiones y de las corrientes al final de cada ciclo de premeditación. Se controlan los estados de los ascensos, los colapsos y las interrupciones en la tensión con el registro de los oscilogramas y los gráficos RMS(1/2). Adicionalmente se verifican los rebasamientos de las tolerancias o de los niveles admisibles de los demás parámetros. Asimismo es posible un registro rápido de los trazados de los
estados indeterminados hasta 8000 V para PQM-703/711.

Gracias a las soluciones bien pensadas, los analizadores pueden funcionar de forma continua desde la red eléctrica medida hasta 760 V AC con CAT IV 600 V de la resistencia a las sobretensiones, en un amplio rango de temperaturas. Los analizadores mantienen su plena funcionalidad también por encima de varias horas en base a su propia alimentación del acumulador. Los instrumentos de la clase A tienen incorporado un GPS que asegura una alta precisión de tiempo y un módem GSM para la comunicación remota de larga distancia.

Para las necesidades de la comunicación cercana se usa la conexión USB, mientras que algunos tipos de analizadores tienen incorporados los módulos de radio adicionales OR-1 o Wi-Fi.

Gracias a las mediciones acumuladas por los analizadores PQM es posible:

La evaluación del estado de calidad de energía respecto a la orden o la norma vigente en Polonia EN 50160. El informe de evaluación de la conformidad indica qué parámetros están rebasados en relación con los valores umbral en la escala porcentual del período de observación. Se evalúan los valores medios de las tensiones y de las frecuencias, la asimetría, el coeficiente del parpadeo PLT, THD U, los armónicos de la tensión, además se indica la potencia activa media máxima de 15 min y tg en función de las necesidades.

El diagnóstico y la identificación de los colapsos de la tensión que indiquen la razón de su existencia Sobre la base del registro simultáneo de los valores medios y los límites, así como RMS(1/2) de las tensiones y de las corrientes, es posible indicar si los colapsos tienen su origen en el exterior o si han sido causados por el funcionamiento de los dispositivos propios.
El registro de los oscilogramas permite captar los estados indeterminados durante las desapariciones, los retornos o los cambios escalonados de la tensión.

El diagnóstico de las fluctuaciones de tensión y del efecto de parpadeo que determina los niveles de las fluctuaciones de la tensión y el grado de molestia del efecto de parpadeo, indicando la conexión con el funcionamiento fluctuante de los propios aparatos. La asociación de un alto nivel de los cambios en la potencia activa y reactiva con el trazado del coeficiente Pst y la propagación de los cambios con el registro simultáneo sincrónico en varios puntos de la red, permite indicar la dirección hacia la fuente de las cargas fluctuantes.

El diagnóstico de la potencia activa y reactiva ayuda a seleccionar los parámetros del compensador que eliminan las penalizaciones por haber excedido la potencia reactiva, así como a verificar la eficacia y las condiciones de funcionamiento de la batería de compensación de la potencia reactiva asegurando un funcionamiento sin fallas.

El diagnóstico de la asimetría de las tensiones y de las corrientes permite evaluar las condiciones de funcionamiento de las máquinas eléctricas del campo giratorio basándose en el comportamiento de los componentes simétricos de las tensiones y de las corrientes. El funcionamiento desigual de los motores trifásicos alimentados directamente desde la red eléctrica, las interferencias en el funcionamiento de los transformadores con la posibilidad de presentarse el fenómeno de la ferroresonancia, pueden identificarse sobre la base de la interdependencia de los parámetros individuales en combinación con el trazado de los componentes simétricos. La detección de estos fenómenos puede disminuir el riesgo de la avería mejorando los efectos del trabajo de las máquinas.

El diagnóstico de los fenómenos armónicos en base a los comportamientos armónicos de la tensión, de la corriente y de la potencia permite evaluar los efectos de la alimentación de los instrumentos no lineales, así como su influencia en los parámetros de la red energética y la calidad de la alimentación. El alto nivel de los armónicos provoca unas pérdidas de calor adicionales en los componentes del sistema de energía, lo que supone una amenaza para el funcionamiento de esos dispositivos y genera costos adicionales. Asimismo es posible llevar a cabo la evaluación de las amenazas para otros instrumentos energéticos alimentados desde las redes que aumentan el riesgo de sufrir algunas averías imprevistas.

El diagnóstico de los fenómenos interarmónicos permite la identificación de los estados indeterminados y un comportamiento peligroso de la red que puede amenazar el funcionamiento de otros dispositivos. Dichos fenómenos pueden producirse para cualquier frecuencia. Los interarmónicos son la complementación de los armónicos en el análisis de la banda 0 – 2500 Hz.

El diagnóstico de los estados indeterminados en base a rápidos registros de la tensión, muestreados con una frecuencia de hasta 10 MHz en el rango de las tensiones +/- 8000 V. Es posible la detección de los fenómenos rápidos de sobretensión que amenazan los equipos de potencia eléctrica y los elementos de aislamiento. Eso puede indicar la falta o un funcionamiento inapropiado de la protección contra los choques eléctricos o un trabajo erróneo del instrumento, lo que en consecuencia puede producir averías y pérdidas innecesarias.