SEÑALES ARMÓNICAS

EN LOS SISTEMAS DE POTENCIA

 

 

 

 

Idealmente, las formas de onda de voltaje y corriente son perfectos sinusoides.  Sin embargo, debido a la popularidad de utilización de cargas eléctricas no lineales, y dispositivos electrónicos, estas formas de onda a menudo llegan a deformarse.  Las corrientes armónicas, son el resultado de cargas no lineales que demandan una forma de onda de corriente diferente a la forma de onda aplicada.

 

 

 

 

 

Equipos tales como computadoras, faxes, alumbrado electrónico, equipo de soldadura, cargadores de baterías, UPS’s, convertidores de potencia (AC a DC), son generatrices de corrientes armónicas, que en combinación con las impedancias de la fuente, producen distorsión de los voltajes de la línea.

 

Para cuantificar la distorsión ocasionada, el término “Distorsión Total de Armónicas” es utilizado (THD).  Este término expresa la distorsión, como un porcentaje de la componente fundamental (onda pura) de voltaje y corriente.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

IMPACTO DE LAS ARMONICAS

 

 

 

La presencia de las señales armónicas, ocasiona que se produzcan: interferencia en las señales de video y telefonía, sobrevoltajes en los sistemas de potencia, incremento de la temperatura del dieléctrico de los bancos de capacitores; con la consecuente disminución de su vida útil, daño total o parcial de los bancos de capacitores, distorsión de la forma de onda (calidad), quema de fusibles y deterioro de equipos varios del sistema eléctrico, falsos accionamientos de relés y/o protecciones, influencia en la exactitud de la medición de energía activa, reactiva y factor de potencia, inestabilidad en los sistemas de potencia, incremento de las pérdidas técnicas, excesivo calentamiento en las máquinas rotativas, entre otros.

 

 

 

 

 

 

 

PROBLEMAS  FRECUENTES

 

 

 

Debido a la presencia de corrientes armónicas en la red, producidas por cargas que consumen corrientes no sinusoidales, los modos naturales del sistema de potencia pueden ser excitados por alguna componente armónica, cuya frecuencia coincida o pueda estar cerca con este modo natural, produciéndose de esta manera, una severa amplificación de voltajes y corrientes, pudiendo incluso llegar a quemar equipos del sistema eléctrico.

 

Los bancos de capacitores, al interactuar con la red, forman un circuito RLC, ocasionando verdaderas resonancias, dependiendo de las componentes inductivas y capacitivas del circuito.

 

 

 

 

 

 
TÉCNICAS DE ATENUACIÓN DE ARMONICAS

 

 

 

Previo a aplicar cualquier tipo de solución, para la atenuación del ingreso de las señales armónicas al sistema eléctrico, primero es necesario efectuar una evaluación del impacto e incidencia de las mismas, determinando para el efecto, el orden del armónico al cual se pronostica que se producirá resonancia paralelo:

 

 

 

 

Si el orden (), se encuentra dentro de la quinta, séptima, décimo primera o décimo tercera armónica, existe una elevada probabilidad de producción de voltajes armónicos excesivos y grandes oscilaciones de corrientes armónicas.

 

 

De existir la presencia de convertidores estáticos de potencia, se debe determinar la razón de corto circuito, teniendo presente, por experiencia, que si dicha relación es superior a 20, la probabilidad de problemas, por presencia de armónicas, es baja.

 

 

 

 

Existen una variedad de técnicas, que pueden ser utilizadas para mitigar la presencia de las señales armónicas en las redes de las empresas eléctricas distribuidoras, las mismas que básicamente, pueden ser clasificadas en cuatro categorías:

 

 

F     Introducción de reactores en las líneas.

F     Instalación de filtros pasivos sintonizados.

F     Multiplicación de fases, de n-pulsos.

F     Instalación de filtros activos de compensación.

 

 

La adecuada selección del filtro o trampa de las señales armónicas, siempre será una exquisita combinación: de ciencia, arte y economía.