Analizadores de la serie SONEL PQM #10 Red industrial perturbada

Los tiempos en que en la industria dominaban los receptores lineales, como los motores de inducción alimentados directamente desde la red eléctrica, la iluminación incandescente o los dispositivos térmicos, han quedado atrás. Actualmente, la mayoría de los dispositivos eléctricos consumen una corriente más o menos no lineal de la red eléctrica. Esto provoca una serie de problemas de calidad de la energía. Incluidos los más fastidiosos, es decir, los daños a los dispositivos.

Descripción del problema identificado

En una instalación industrial alimentada por su propio transformador, se producen frecuentes averías en la batería de condensadores, por tratarse de una batería sin estranguladores (utilizada desde la época anterior a la modernización de las líneas de producción). La gran mayoría de los accionamientos eléctricos instalados funcionan con inversores. Es necesario diagnosticar la causa de los problemas con daños en la batería de condensadores.

Herramientas de medición utilizadas:

• Analizador Sonel PQM-702 (ver el sucesor de Sonel PQM-710)
• Juego de alicates F-3A (In=3000 A)
• Programa Sonel Analysis

 

Figura 1. Formas de onda de tensión y corriente en el transformador durante la producción (corrientes 0,6…1,25 kA)

 

Figura 2. Formas de onda de potencia activa y THD U durante la producción

 

Conclusiones preliminares:

1. Se observa el efecto de la carga en la reducción de la tensión de alimentación de 8 V a corrientes de 1 kA.
2. Una elevada carga durante la producción afecta en gran medida el aumento de la distorsión del voltaje.
3. El factor de distorsión armónica THD U de 6…9% es de un nivel muy alto (punto 1). La norma EN 50160 permite un máximo del 8%.
4. El nivel de THD U sin carga confirma que las distorsiones de tensión no proceden de la red (punto 2).

Después de analizar las conclusiones preliminares, se analizó la distribución de armónicos durante el funcionamiento y en parada de los dispositivos (puntos 1 y 2 de la Figura 2, respectivamente).

En la Figura 3, durante el ciclo de operación de la planta (punto 1 de la Figura 2), se puede observar el efecto significativo de los inversores trifásicos y las cargas monofásicas variables sobre el contenido armónico de la tensión.

En la Figura 4, durante el ciclo de parada de la planta (punto 2 de la Figura 2), se observa una proporción mucho menor de armónicos impares superiores. El armónico 5 en particular se redujo del 4,4% al 1,4%. Los armónicos de los órdenes superiores como 13, 15, 17 se redujeron casi al 0%.

 

Figura 3. Distribución de armónicos durante la producción (para la marca Nº 1 de la Figura 2)

 

Figura 4. Distribución de armónicos en parada (para la marca Nº 2 de la Figura 2)

 

Figura 5. Distribución del coeficiente tg(φ) en el contexto de la potencia activa en el transformador

 

Conclusiones finales:

1. La alta variación de tensión inducida por la carga indica una baja potencia de cortocircuito.
2. El elevado nivel de THD U para baterías sin estranguladores y el alto contenido de armónicos superiores en el voltaje justifican claramente las causas frecuentes de fallas en los condensadores.
3. La condición actual de la batería de condensadores indica que tg(φ) se mantiene efectivamente en un nivel de aproximadamente 0,35 durante la producción. Esta tasa es inferior al umbral de tg(φ)=0.4 requerido por la normativa polaca.
4. Los problemas de sobrecompensación, asimetría y mantenimiento de tg(φ)<0,4 a carga baja pueden indicar una avería parcial en las etapas más pequeñas de la batería de condensadores.

Recomendaciones:

1. Es necesario comprobar si hay averías potenciales en la batería de condensadores.

 

Autores:
Krzysztof Lorek, Marcin Szkudniewski