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Páginas: 6 (1308 palabras)
Publicado: 7 de abril de 2011
INTERNATIONAL CAPACITORS, S.A.
NOTA TÉCNICA DE APLICACIÓN TS 03-021 Ed. 1
Filtros de protección de armónicos
1. Introducción
La presencia de armónicos en las redes eléctricas puede producir grandes sobrecorrientes en los condensadores así como diversos problemas en muchos otros componentes de la instalación. Si se llega a un punto de resonancia el resultado puede ser peligroso para todala instalación. Los filtros de protección de armónicos se usan en redes que tienen una elevada tasa de distorsión armónica. En nuestro documento TS 03-013 se da una guía de cuando es necesario su uso. El propósito de los filtros de protección de armónicos es evitar que las corrientes armónicas sobrecarguen los condensadores desviándolas hacia la red. Un filtro de protección de armónicos se realizaconectando condensadores en serie con reactancias, sintonizándolo a una frecuencia en la que no exista generación de armónicos. Teniendo en cuenta que en los sistemas trifásicos habitualmente el primer armónico que aparece es el quinto, podemos sintonizar el filtro entre la frecuencia fundamental y la del quinto armónico. En las redes de 50 Hz es muy común usar filtros sintonizados a 189 Hz. Estosfiltros reciben el nombre de filtros al 7% ya que en ellos la potencia de las reactancias es el 7% de la potencia del condensador. Podemos comparar las impedancias de una batería de condensadores y un filtro de protección en la figura 1. La relación entre el porcentaje de potencia y la frecuencia de resonancia del filtro es
freson '
donde:
10 x
· fn
freson = Frecuencia de resonancia(Hz) x ' Potencia de la reactancia (kvar) · 100 Potencia del condensador (kvar)
fn = Frecuencia fundamental (Hz)
Figura 1
La serie de condensadores FMF está especialmente diseñada para funcionar en serie con reactancias para formar filtros de protección sintonizados a 189 Hz en redes de 400 V 50 Hz ( bajo pedido se pueden fabricar condensadores y reactancias para otras tensiones yfrecuencias de sintonización). Como los condensadores conectados en el interior de un filtro trabajan a tensiones superiores a la nominal de la red, los condensadores FMF tienen tensiones nominales superiores a la de ésta. Por ejemplo, para redes de 400 V la tensión nominal de los condensadores FMF es de 460 V. Las placas de características de las reactancias INA y INR muestran la referencia delcondensador adecuado de la serie FMF para formar un filtro de protección.
TS03021E.WPD
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2. Ejemplo de aplicación
La necesidad de usar un filtro de protección se pone de manifiesto en el siguiente caso. En la instalación de la figura 2, se requería la instalación de una batería de 250 kvar 400 V para la compensación de la energía reactiva. Veamos cuales seránlos efectos de la instalación de esta batería de condensadores. Los cálculos están realizados teniendo en cuenta un transformador de alimentación de 800 kVA y otro de distribución de 10 MVA propiedad de la compañía eléctrica, a fin de poder calcular la tasa de distorsión armónica en el Punto de Acoplamiento Común (PCC, ver la figura 2) La corriente fundamental de las fuentes de armónicos(convertidores) es de 550 A. La distribución de corrientes armónicas, típica de los rectificadores de seis pulsos, es la siguiente: I5 I7 I11 I13 = = = = 20% I1 14% I1 9% I1 8% I1 = = = = 110 A 77 A 50 A 44 A
Orden Iar (A) Iar (%) Ubarras (V) Ubarras (%) Ic (A)
1 5 7 11 13
550 110 77 50 44
100 20 14 9 8
400 22,9 107,6 8,6 5,4
100,0 5,7 26,9 2,2 1,3
361 103 679 85 63
THD (UPCC) THD(Ubarras) Ubarras Uc max Ic Ic / In
= = = = = =
5,3 % 26,6 % 415 V 544 V 783 A 2,17
Figura 2
La tasa de distorsión armónica en tensión (THDU) en el Punto de Acoplamiento Común (PCC) es mayor del 5%. Este valor es normalmente el máximo aceptado por la mayoría de normas y compañías eléctricas. La tasa de distorsión armónica en el embarrado es del 26,6%, lo que puede provocar importantes...
NOTA TÉCNICA DE APLICACIÓN TS 03-021 Ed. 1
Filtros de protección de armónicos
1. Introducción
La presencia de armónicos en las redes eléctricas puede producir grandes sobrecorrientes en los condensadores así como diversos problemas en muchos otros componentes de la instalación. Si se llega a un punto de resonancia el resultado puede ser peligroso para todala instalación. Los filtros de protección de armónicos se usan en redes que tienen una elevada tasa de distorsión armónica. En nuestro documento TS 03-013 se da una guía de cuando es necesario su uso. El propósito de los filtros de protección de armónicos es evitar que las corrientes armónicas sobrecarguen los condensadores desviándolas hacia la red. Un filtro de protección de armónicos se realizaconectando condensadores en serie con reactancias, sintonizándolo a una frecuencia en la que no exista generación de armónicos. Teniendo en cuenta que en los sistemas trifásicos habitualmente el primer armónico que aparece es el quinto, podemos sintonizar el filtro entre la frecuencia fundamental y la del quinto armónico. En las redes de 50 Hz es muy común usar filtros sintonizados a 189 Hz. Estosfiltros reciben el nombre de filtros al 7% ya que en ellos la potencia de las reactancias es el 7% de la potencia del condensador. Podemos comparar las impedancias de una batería de condensadores y un filtro de protección en la figura 1. La relación entre el porcentaje de potencia y la frecuencia de resonancia del filtro es
freson '
donde:
10 x
· fn
freson = Frecuencia de resonancia(Hz) x ' Potencia de la reactancia (kvar) · 100 Potencia del condensador (kvar)
fn = Frecuencia fundamental (Hz)
Figura 1
La serie de condensadores FMF está especialmente diseñada para funcionar en serie con reactancias para formar filtros de protección sintonizados a 189 Hz en redes de 400 V 50 Hz ( bajo pedido se pueden fabricar condensadores y reactancias para otras tensiones yfrecuencias de sintonización). Como los condensadores conectados en el interior de un filtro trabajan a tensiones superiores a la nominal de la red, los condensadores FMF tienen tensiones nominales superiores a la de ésta. Por ejemplo, para redes de 400 V la tensión nominal de los condensadores FMF es de 460 V. Las placas de características de las reactancias INA y INR muestran la referencia delcondensador adecuado de la serie FMF para formar un filtro de protección.
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2. Ejemplo de aplicación
La necesidad de usar un filtro de protección se pone de manifiesto en el siguiente caso. En la instalación de la figura 2, se requería la instalación de una batería de 250 kvar 400 V para la compensación de la energía reactiva. Veamos cuales seránlos efectos de la instalación de esta batería de condensadores. Los cálculos están realizados teniendo en cuenta un transformador de alimentación de 800 kVA y otro de distribución de 10 MVA propiedad de la compañía eléctrica, a fin de poder calcular la tasa de distorsión armónica en el Punto de Acoplamiento Común (PCC, ver la figura 2) La corriente fundamental de las fuentes de armónicos(convertidores) es de 550 A. La distribución de corrientes armónicas, típica de los rectificadores de seis pulsos, es la siguiente: I5 I7 I11 I13 = = = = 20% I1 14% I1 9% I1 8% I1 = = = = 110 A 77 A 50 A 44 A
Orden Iar (A) Iar (%) Ubarras (V) Ubarras (%) Ic (A)
1 5 7 11 13
550 110 77 50 44
100 20 14 9 8
400 22,9 107,6 8,6 5,4
100,0 5,7 26,9 2,2 1,3
361 103 679 85 63
THD (UPCC) THD(Ubarras) Ubarras Uc max Ic Ic / In
= = = = = =
5,3 % 26,6 % 415 V 544 V 783 A 2,17
Figura 2
La tasa de distorsión armónica en tensión (THDU) en el Punto de Acoplamiento Común (PCC) es mayor del 5%. Este valor es normalmente el máximo aceptado por la mayoría de normas y compañías eléctricas. La tasa de distorsión armónica en el embarrado es del 26,6%, lo que puede provocar importantes...
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