Aplicación del método de la impedancia critica para determinar la fuente armónica dominante en circuitos de media tensión

Using the critical impedance method for determining the dominant harmonic source in medium voltage circuits

La automatización en procesos industriales ha dado como resultado la distorsión en las formas de onda de tensiones y corrientes ocasionando contaminación armónica en las redes de distribución. Este artículo presenta la aplicación de una metodología práctica para determinar la fuente armónica dominante en el punto de acople común (PCC) entre el operador de red (OR) y el cliente. La metodología parte del método de la impedancia critica (CI) y requiere del monitoreo de las señales de tensión, corriente y ángulos de fase para cada componente armónico y los valores de impedancia de Thevenin del OR y del cliente vistos en el PCC. El método requiere para su aplicación de información aproximada de las impedancias del cliente y el OR y de un análisis matemático sencillo y estructurado basado en el estudio de las mediciones, que lo proyectan como una herramienta simple, coherente y práctica para solucionar el problema de la detección de la fuente armónica dominante en sistemas de distribución.

Introducción

Actualmente la evolución y mejoramiento de los equipos y dispositivos eléctricos y electrónicos ha hecho de estos unos elementos altamente sensibles a las perturbación de calidad de potencia  (PCPE), evidenciando  bajos  niveles de compatibilidad electromagnética y reduciendo a su vez la capacidad de operar satisfactoriamente dentro de un ambiente electromagnético sin interferir en la normal operación de otros equipos o dispositivos, provocando cientos de anomalías en las instalaciones eléctricas que se reflejan en pérdidas económicas, disminución en la productividad y el daño en equipos, productos y procesos (Dugan et al., 2002; IEEE 519A Task Force, 1996; Parra, 2004).

Ahora bien, gran cantidad de equipos y dispositivos que no son más que cargas conectadas a la red consumen corrientes no sinusoidales que dan origen a la aparición de armónicos de tensión o corriente en las redes de distribución, generando una serie de efectos nocivos sobre sí mismos y sobre los demás elementos conectados a la red, tales como: la destrucción de condensadores y conductores por sobretensión, el incendio de reactores por sobrecorrientes, el deterioro de la capacidad dieléctrica en materiales aislantes, el aumento en los errores de medición de potencia activa y reactiva, el mal funcionamiento de equipos de protección, el aumento de pérdidas, el calentamiento de máquinas rotativas, las oscilaciones mecánicas en motores y generadores y las interferencias con sistemas de comunicación.

La proliferación y el crecimiento sostenido en el uso de estas fuentes de distorsión armónica y el incremento de sus consecuencias negativas, tanto para el cliente (o usuario) como para la empresa responsable del suministro eléctrico, plantea un escenario en el cual los armónicos fluyen en todas direcciones desde y hacia diferentes puntos del sistema de distribución, generando una serie de interrogantes relacionados con el comportamiento de estos en la red eléctrica.