Pérdidas Joule en alimentadores que transportan corrientes armónicas en baja tensión

Joule losses in feeders that transport harmonic currents in low voltage

Se presenta un estudio de las pérdidas Joule en alimentadores que conducen corrientes no sinusoidales.Distintas fórmulas propuestas en la literatura fueron utilizadas para la estimación de la corriente de neutroy de las pérdidas producidas. En el entorno del Alternative Transients Program, se simularon cargascon diferentes niveles de distorsión armónica, arribando a resultados que demuestran que las pérdidaspueden llegar a ser considerablemente superiores a la condición en la que se transporta la misma potenciaactiva sin distorsión. Se analiza un caso real y la importancia de la reducción del contenido de armónicosasociados a las pérdidas eléctricas en líneas de alimentación.

 INTRODUCCIÓN

El uso cada vez más frecuente de cargas no lineales como computadoras personales, lámparas fluorescentes compactas, fuentes conmutadas de diferentes equipos electrónicos, etc., ha provocado una constante degradación de la calidad de la energía en los sistemas de distribución eléctrica, manifestado por la aparición de componentes armónicos de tensión y de corriente [1].

La presencia de armónicos en la red trae aparejado diversos inconvenientes tanto en los equipos conectados como a los propios componentes [2] tales como: pérdidas adicionales en máquinas y transformadores, calentamiento en capacitores, fallos en equipamiento de protección, distorsión en la medición de energía, aumento en las corrientes de neutro, incremento de pérdidas en conductores, sobredimensionamiento de instalaciones, etcétera.

En algunos países existen normas que limitan la producción de armónicos, sin embargo, se encuentran instalaciones cuya generación de corrientes armónicas están muy por encima de los límites aceptados. Estudios realizados en Estados Unidos revelaron que más del 20% de los complejos comerciales tienen en sus instalaciones corrientes de neutro superiores a las de línea [3], evidenciando fuertes contenidos de terceros armónicos y sus múltiplos.

La situación planteada tiene un costo significativo para las compañías distribuidoras, hasta el punto de que en algunos países se está considerando la creación de un recargo sobre la tarifa de consumo para compensar económicamente la infraestructura de transporte y las pérdidas adicionales [4].

En este contexto, el trabajo propone analizar las pérdidas por efecto Joule en alimentadores que suministran energía eléctrica a cargas no sinusoidales. El Alternative Transients Program (ATP) fue utilizado para simular condiciones de cargas con distintos niveles de distorsión. A partir de los resultados de las simulaciones, distintas fórmulas propuestas en la literatura [1, 5-7] fueron utilizadas para la estimación de la corriente de neutro y el cálculo de las pérdidas Joule en relación con las mínimas pérdida de potencia en la línea, para el mismo valor de potencia activa transmitida.