Propuesta técnica para la reducción de los armónicos homopolares en el conductor neutro de las instalaciones eléctricas de la Facultad de Ingeniería en Ciencias Aplicadas

Realizar una propuesta técnica para la reducción de los armónicos homopolares en el conductor neutro de las instalaciones eléctricas de la Facultad de Ingeniería en Ciencias Aplicadas, mediante el diagnóstico del funcionamiento de la red eléctrica.Las cargas no lineales exigen en la actualidad un estudio de los efectos que estas producen en los transformadores de distribución. El presente trabajo propone una reducción de los armónicos homopolares en el neutro de la Facultad de Ingeniería en Ciencias Aplicadas (FICA). El edificio FICA dispone de un transformador de distribución que alimenta a diferentes puntos entre uno de ellos el tablero principal del edificio en el cual se realizó las mediciones y el análisis respectivo. La medición de los armónicos se realizó con el analizador de redes Metrel PowerQ4 en un periodo de una semana, para el procesamiento de los datos se hizo referencia a la metodología propuesta por la Regulación ARCERNNR – 002/20, además se realizó un levantamiento del edificio. Finalmente se realizó una comparación de los datos del analizador y el levantamiento que permitió obtener un panorama más claro de la influencia de los armónicos, el presente trabajo plantea varias alternativas para la mitigación de los armónicos producidos en el neutro por dichos efectos.Ingenierí

Cortocircuitos en redes AT e impactos en distribución MT

L’extensa implantació del control digital als entorns industrials, científics, comercials, professionals i domèstics ha revelat, d’ençà dues dècades, la gran sensibilitat d’aquests dispositius davant sobtats i breus descensos de tensió al subministrament elèctric de xarxa: aturades de plantes a processos productius, re – arrancades a processadors i sistemes de telecomunicació, etc.; i la causa sol esdevenir aparentment inexplicable pels usuaris. La normalització de les conseqüències, però, pot equivaler a un dia sencer de producció nul•la. L’ínfima correlació mostrada pels fenòmens esmentats amb anomalies al sistema elèctric proper (un client pot patir sèries conseqüències, per bé que el client veí només ha percebut una oscil•lació a l’enlluernat, i tots dos comparteixen la mateixa escomesa) sumada amb l’absència contrastada d’interrupció elèctrica suposà, al començament, un major grau d’incertesa, no només pels consumidors; també per a les empreses elèctriques. Fou necessari analitzar el problema en les seves vessants “microscòpica” i “macroscòpica” per a determinar la causa eficient: registrar la forma d’ona al punt de subministrament afectat i fer l’inventari de tots els incidents al Sistema Elèctric del mateix moment. La causa: els sots de tensió produïts per incidents elèctrics a xarxes remotes respecte el subministrament. Davallades sobtades (entre el 80 i el 10% del valor nominal) i ràpides (entre 10 ms i 1 s) al valor eficaç de la tensió subministrada, sense pas per “Zero”, produïdes, principalment, per curt - circuits perfectament detectats i eliminats a xarxes d’Alta Tensió (AT), molt allunyats de la conseqüència observada. A Catalunya, hom comptabilitzen afectacions davant curt - circuits a les interconnexions amb l’Aragó, Castelló i França. La present Tesi Doctoral estableix: • La metodologia per a modelar el Sistema Elèctric de Potència; • La sistematització del binomi causa (curt - circuit) – efecte (sot de tensió); • La personalització estadística de risc pel sot de tensió segons comarques; • Un sistema de protecció eficaç per a limitar la durada dels sots. La metodologia ha estat enfocada a la utilització sistemàtica, tal que per a cada curt - circuit esdevingut a la xarxa AT es pugui establir, en temps real, las capçaleres de subministrament afectades pel sot de tensió, així com la magnitud i la durada del mateix. L’entorn d’aplicació triat ha estat el Sistema Elèctric de Catalunya, per bé que la metodologia i sistemàtica són exportables, de forma natural, a qualsevol altre sistema elèctric trifàsic de corrent altern.La implantación masiva del control digital en entornos industriales, científicos, comerciales, profesionales y domésticos ha puesto de manifiesto, durante los últimos veinte años, la gran sensibilidad de los mismos ante súbitos y breves descensos de tensión en la alimentación eléctrica procedente de la red: paradas de planta en procesos productivos, re – arranques en procesadores y sistemas de telecomunicación tienen lugar; y la causa de los mismos suele ser aparentemente inexplicable para los usuarios. La normalización de las consecuencias, en ocasiones, equivale a un día de producción nula. La escasa correlación mostrada por dichos fenómenos con anomalías en el sistema eléctrico cercano (un cliente padece consecuencias serias, mientras que el cliente vecino solamente ha percibido una oscilación en el alumbrado y ambos se alimentan del mismo tramo eléctrico) sumada con la ausencia contrastada de interrupción eléctrica supuso, en los inicios, un mayor grado de incertidumbre tanto para los consumidores como para las empresas eléctricas. Fue necesario analizar el problema a nivel “microscópico” y “macroscópico” para determinar la causa eficiente: registrar la forma de onda en el punto de suministro afectado y revisar todos los incidentes habidos en el Sistema Eléctrico en dicho instante. La causa: los huecos de tensión producidos por incidentes eléctricos en redes alejadas del suministro. Descensos súbitos (entre el 80 y el 10% del valor nominal) y rápidos (entre 10 ms y 1 s) en el valor eficaz de la tensión suministrada, sin paso por “cero” de la misma, producidos, principalmente, por cortocircuitos perfectamente detectados y eliminados en redes de Alta Tensión (AT), y situados muy lejos de la consecuencia observada. En el caso de Catalunya, se han contabilizado afectaciones ante cortocircuitos en interconexiones con Aragón, Castellón de la Plana y Francia. La presente Tesis Doctoral establece: • La metodología para modelar el Sistema Eléctrico de Potencia; • La sistematización para el binomio causa (cortocircuito) – efecto (hueco); • La personalización del riesgo estadístico de hueco vs. comarcas; • Un sistema protectivo eficaz para limitar duración de los huecos. Dicha metodología se ha orientado a la utilización sistemática, tal que para cada cortocircuito que tenga lugar en la red AT pueda establecerse, en tiempo real, las cabeceras de suministro afectadas por hueco de tensión, la magnitud y la duración del mismo. Como entorno de aplicación, se ha utilizado el Sistema Eléctrico de Catalunya, si bien la metodología y sistematización son exportables, de forma natural, a cualquier otro sistema eléctrico trifásico de corriente alterna.The massive introduction of digital control in industrial, scientific, commercial, professional and domestic environments has revealed, over the last twenty years, the great sensitivity of them to sudden and short voltage dips in the electrical power grid: shutdowns of productive process plants, re - starts of processors and telecommunications systems take place, and the cause of them is often apparently inexplicable to the users. The normalization of the consequences sometimes is equivalent to a day without production. The weak correlation shown by these phenomena with anomalies in the nearby electrical system (i.e. in the same portion of a common distribution network, a customer may suffer serious consequences, while the adjacent customer has only percept a swing in the lighting) together with the absence of electrical power interruption represented, in the beginning, a great degree of uncertainty for both consumers and utilities. It was necessary to analyze the problem at the "microscopic" and "macroscopic" levels to determine the efficient cause: record the waveform at the affected plants and review all the disturbances occurred in the Power System at the same instant of time. The cause: voltage dips caused by electrical disturbances away from the supply. Sudden decreases (between 80 and 10% of the nominal value) and fast (between 10 ms and 1 s) in the supplied rms voltage, produced mainly by short-circuits perfectly detected and eliminated in High Voltage (HV) networks, and located far away from the observed consequence. In the case of Catalonia, affectations due to short-circuits in interconnects with Aragon, Castellón de la Plana and France have been recorded. This thesis provides: • A methodology useful to model the Power System; • A systematic analysis for cause – effect: from short – circuit to voltage dip; • A particularization voltage dip statistic risk for each county; • A reliable protective system to ensure time – limitation for voltage dips. The presented methodology is oriented to the systematic use, such that for every short - circuit that takes place in the HV network, the magnitude and duration of voltage dips that appear in the distribution can be established in real-time. As the application framework, the Catalan Power System is used, although the methodology and systematization are exportable, to any other alternating three-phase power system

Valoración de la calidad de la energía eléctrica respecto a huecos de tensión: índices y niveles de calidad

El presente trabajo está dedicado al estudio de los huecos de tensión y su impacto en la valoración de la calidad de la energía eléctrica. Dicho estudio aborda la revisión y aplicación de las metodologías existentes para la clasificación de huecos de tensión, obtenidos a partir de simulaciones y medidas en sistemas eléctricos. A partir de esto, y de los inconvenientes encontrados a la hora de clasificar algunos tipos de huecos de tensión trifásicos, se ataca el problema, inicialmente, realizando un análisis de las causas que dan lugar a las diferentes tipologías de huecos con el fin de encontrar el conjunto de las causas implicadas en generar estos tipos de huecos especiales que han presentado dificultades a la hora de clasificarlos con las metodologías existentes, como la clasificación fasorial. Una vez realizado el análisis tipológico y encontrado el conjunto de las causas mencionadas, se plantea un modo de evaluar los huecos de tensión a partir de su forma. Esta nueva manera de evaluación le asigna un número a cada forma de hueco trifásico, eliminando así las inexactitudes presentadas por la clasificación fasorial. A partir de la nueva evaluación, esta tesis se plantean unos índices de sitio de sistema, para huecos de tensión. Estos tiene en cuenta el hecho que los huecos trifásicos no descienden iguales en cada fase y, en consecuencia, que cada forma de hueco influye de manera diferente sobre los dispositivos sensibles a ellos. Esto se logra ponderando diferente a cada forma de hueco a la hora de evaluar el índice. Después de obtener los índices, y junto con otros encontrados en la literatura, se aplican a los sitemas eléctricos español y colombiano con el fin de, por una parte, obtener un orden del valor que pueden adquirir; por otro lado, de contrastarlos en cuanto a los valores obtendios como a la facilidad de implementación; y, finalmente, que ellos permitan homogenizar los sistemas eléctricos. Otro aspecto importante abordado en este trabajo, es el relacionGarcía Quintero, E. (2008). Valoración de la calidad de la energía eléctrica respecto a huecos de tensión: índices y niveles de calidad [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/3348Palanci

Fault location index for distribution power system restoration using voltage sags

Debido a la expansión de los sistemas de distribución de energía, garantizar un servicio sininterrupciones es un área de gran interés en el estudio de los sistemas eléctricos. En este contexto, lossistemas de distribución pueden ser afectados por tormentas, animales, o simplemente el deterioro de losequipos ubicados en campo. Por esta razón, es importante que este tipo de sistemas pueda identificar yaislar la ocurrencia de una falla tan rápido como sea posible. Este trabajo propone un método de ubicación de fallas aplicable a cualquier red de distribución. El método propuesto calcula un valor de índicepara cada nodo del sistema a partir de la caída de tensión producida por fallas monofásicas, bifásicas,bifásicas a tierra y trifásicas. El enfoque propuesto es analizado sobre una red de 34 nodos de IEEE,donde los resultados obtenidos permiten concluir que es posible identificar el tipo de falla, la sección ysu ubicación con gran precisión.Fil: Fiaschetti, Leandro Pedro. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas. Grupo de Plasmas Densos Magnetizados. Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comision de Investigaciones Científicas. Grupo de Plasmas Densos Magnetizados; ArgentinaFil: Antunez, Matias Antonio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas. Grupo de Plasmas Densos Magnetizados. Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comision de Investigaciones Científicas. Grupo de Plasmas Densos Magnetizados; ArgentinaFil: Boroni, Gustavo Adolfo. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas. Grupo de Plasmas Densos Magnetizados. Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comision de Investigaciones Científicas. Grupo de Plasmas Densos Magnetizados; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentin

Evaluación y análisis de la calidad de producto bajo los efectos de las tensiones y corrientes armónicas en un punto de acoplamiento común (PAC)

Para el desarrollo del presente estudio de tesis hacemos un análisis de investigación y evaluación de calidad de producto en especial los armónicos existentes en las redes eléctricas, y los efectos ocasionados en los equipos eléctricos por los armónicos de tensiones y corrientes en los sistemas eléctricos, En consecuencia, a tales efectos, es necesario plantear métodos de solución y desplegar estudios de ingeniería eléctrica que permita evaluar, analizar y controlar el comportamiento de cargas no lineales que son generados por la utilización de dispositivos electrónicos, para poder asegurar que los niveles de distorsiones armónicas se encuentre dentro de las tolerancias establecidas en la (NTCSE), De este modo el estudio del comportamiento armónico de sistemas eléctricos se ha hecho cada vez más importante, al punto de convertirse en una necesidad de planificación, diagnóstico y operación. Haciendo un mayor énfasis en, el análisis de las mediciones de armónicos realizadas en el HOSPITAL REGIONAL DE CUSCO, procedemos a plantear, métodos de solución, para mitigar uno armónico de quinto orden, concluyendo que una de las alternativas más eficaces para tal problema de armónico es el diseño de un filtro armónico del tipo pasivo.TesisCampus Lima Centr

Evaluación de resiliencia de equipos de automatización en presencia de huecos de tensión

En la actualidad los huecos de tensión conocidos como sag o dip ocurren muy a menudo en las redes eléctricas de El Salvador y es el consumidor quien finalmente experimenta el verdadero problema de la incidencia de los huecos de tensión, un hueco de tensión es capaz de provocar la desconexión de un PLC. En la presente tesis se hace un estudio de la incidencia de los huecos de tensión en equipos de automatización, se verificaron las capacidades de cada equipo y su funcionamiento ante la presencia de huecos de tensión y se realizaron curvas de robustez para determinar hasta qué punto de hueco de tensión es capaz de soportar el equipo puesto aprueba así para determinar los niveles mínimos de funcionamiento de cada equip

Análisis del efecto de los sags sobre los PLC´s

Se presenta una investigación de los efectos que producen los huecos de tensión conocidos como sags, en los PLC's, tomando como referencia las normas IEC 61000-4-11 y SENIF47, las cuales presentan métodos para la evolución y los valores de tensión que los equipos deben de soportar según estas normativas internacionales. Se analiza la curva de robustez del sistema o equipo, ya que ésta determina la variación de tensión y el tiempo en el que puede estar sometido el equipo. Se presentan y describen equipos utilizados para mitigar los sags. Su financiamiento y posible ubicación la cual depende de la importancia del sistema o la inversión que desea realizar el usuario. Se recalca la importancia del uso de un sistema robusto, realizando pruebas a equipos de marca SIEMENS y SHNEIDER ELECTRIC, los cuales son marcas que se encuentran presentes hoy en día en la mayoría de empresa

Evaluación de estrategias de eficiencia energética para la empresa florícola “Sky Valley”, en el cantón Pedro Moncayo, período octubre 2021- marzo 2022.

The present study was carried out in the SKY VALLEY flower company, located in the Pedro Moncayo canton, dedicated to the cultivation and commercialization of roses nationally and internationally. The purpose of this project is to evaluate the energy efficiency strategies which include the analysis of energy quality in the electrical supply system, the determination of the dominant energy vector and the evaluation of the existing energy potential in the location of the company. This study has a bibliographic and field review, which contributed significantly to the development of the topic. Data on the electrical parameters of transformer two of the company were recorded with a FLUKE 435-11 network analyzer, in addition to this, the lifting of loads and the single-line diagram of the electrical system were carried out, the same data that was later used in the simulation carried out in the ETAP software, through which it was possible to analyze the significant disturbances that the system presents, such as low power factor and current harmonics. Likewise, with the history of wind speed, solar irradiation and stem waste that can be used as biomass, it was analyzed to find out if the demand of the floriculture company can be satisfied with the implementation of renewable energies, by defining the greatest potential. A simulation of the photovoltaic system is carried out in the PVsyst software and it was determined that the implementation is not viable due to the generation cost of 0.10 USD/kWh compared to the sale price of 0.065 USD/kW regulated by ARCERNNR-003/ 2021 therefore it is not possible to recover the investment. Finally, solutions are proposed to mitigate the existing disturbances in the system and the comparison with the proposed renewable energies, showing the feasibility and benefits that the project presents, both economic and technical.El presente estudio se realizó en la empresa floricola SKY VALLEY, ubicada en el cantón Pedro Moncayo, dedicada al cultivo y comercialización de rosas a nivel nacional e internacional. La finalidad de este proyecto es evaluar las estrategias de eficiencia energética las cuales incluyen el análisis de calidad de energía en el sistema de suministro eléctrico, la determinación del vector energético dominante y la evaluación del potencial energético existente en la ubicación de la empresa. Este estudio cuenta con una revisión bibliográfica y de campo, el cual aportó significativamente para el desarrollo del tema. Se registraron datos de los parámetros eléctricos del transformador dos de la empresa con un analizador de redes FLUKE 435-11, adicional a esto se realizó el levantamiento de cargas y el diagrama unifilar del sistema eléctrico, mismos datos que fueron utilizados de manera posterior en la simulación realizada en el software ETAP, a través del cual se pudo analizar las perturbaciones significativas que presenta el sistema como son el bajo factor de potencia y los armónicos de corriente. Así mismo con los históricos de la velocidad del viento, irradiación solar y los desechos de tallos que pueden ser utilizados como biomasa se analizó para conocer si la demanda de la empresa floricola se puede satisfacer con la implementación de energías renovables, al definir el mayor potencial energético se efectúa una simulación del sistema fotovoltaico en el software PVsyst y se determinó que no es viable la implementación debido al costo de generación de 0,10 USD/kWh comparado al precio de venta de 0,065 USD/kW regulado por la ARCERNNR- 003/2021 por tanto no se logra recuperar la inversión. Finalmente se plantea soluciones para mitigar las perturbaciones existentes en el sistema y la comparación con las energías renovables propuestas, mostrando la factibilidad y beneficios que presenta el proyecto tanto económicos como técnicos

Diseño de un restaurador dinámico de voltaje para instalaciones residenciales

Diseñar un restaurador dinámico de voltaje para instalaciones residenciales utilizando electrónica de potencia y validándolo mediante simulaciones en los softwares Multisim y Matlab mediante un análisis comparativo de entrada y salida de variables de energía eléctrica.Un Restaurador Dinámico de Voltaje (DVR) es un dispositivo capaz de mantener estable el voltaje que ingresa al domicilio, a pesar de las fluctuaciones de la entrada en instalaciones de bajo voltaje o residenciales, donde se ha tomado como referencia el voltaje de la red de distribución de bajo voltaje alimentada con un transformador monofásico de fase partida de 120V-240V. Este diseño aporta una alternativa viable a la estabilización del voltaje ayudando así, al correcto funcionamiento de los elementos conectados a la red eléctrica de alimentación dentro de los domicilios y mejorando la vida útil de los mismos. Para esto se realiza una investigación de la normativa de control eléctrica vigente, elementos utilizados para la corrección de voltaje y se plantea un modelo eléctrico simulado de estabilización de voltaje con sus elementos, esquemas eléctricos, y presupuesto total. El objetivo del trabajo es diseñar un restaurador dinámico de voltaje para instalaciones residenciales utilizando electrónica de potencia y validándolo mediante simulaciones en el software de Matlab mediante un análisis comparativo de entrada y salida de variables de energía eléctrica. Obteniendo como resultado un diseño eléctrico elaborado en Simulink (Librería de Matlab) capaz de corregir las fluctuaciones de voltaje de la entrada, entregando en la salida un voltaje con una fluctuación menor al 2% de desviación en el voltaje nominal. Este trabajo es una herramienta de diseño importante para la futura implementación de un dispositivo esencial para mejorar la calidad de energía eléctrica en ellos domicilios. Además de tener la posibilidad de configurarlo y programarlo para cubrir los voltajes monofásico y trifásico de la red de distribución de bajo voltaje.Ingenierí

Evaluación de técnicas de reducción del efecto de los armónicos producidos por variadores de frecuencia de seis pulsos

Ingeniería EléctricaLos problemas de calidad de la potencia suelen generar distorsión en las variables de tensión y corriente que alimentan un equipo y/o proceso. Dentro de los problemas de calidad de la potencia se destacan las distorsiones armónicas causadas típicamente por equipos de accionamiento y control de procesos, los cuales debido a su alto contenido de elementos de electrónica de potencia y cargas no lineales asociadas al proceso generan distorsiones, esto incluye las tecnologías de variadores de velocidad. La presencia de armónicos suele ocasionar calentamiento y aumento de pérdidas en los transformadores, motores, pérdidas de sincronismo del reloj en las tarjetas electrónicas, problemas por corrientes de fuga, corrientes de modo común, corriente reflejada, incremento en la resistividad de los conductores, aumento de la corriente Total RMS, entre otros. La presente investigación propone evaluar las técnicas de reducción del efecto de los armónicos producidos por los variadores de frecuencia de seis pulsos utilizando la herramienta SIMULINK de MATLAB para la caracterización de las componentes armónicas generadas por variadores de frecuencia tanto de seis como de doce pulsos. Se consideran la revisión de técnicas para la reducción de los efectos armónicos considerando lo contemplado en IEEE std 519 de 2014 y los documentos normativos nacionales tales como la CREG 070 de 1998 y las normas técnicas colombianas NTC 5000, NTC 5001. Como caso de prueba se realizan simulaciones de variadores de frecuencia de seis pulsos y se analizan las técnicas para la reducción de los efectos de los armónicos generados por los variadores de frecuencia utilizando SIMULINK (MATLAB), logrando identificar la mejor opción técnica-económica para la reducción de los efectos de los armónicos generados por los variadores de frecuencia mediante el caso de estudio considerado.Power quality problems usually generate distortion in voltage and current variables affecting equipment and/or process. Power quality problems include harmonic distortions commonly caused by drivers and process control equipment, which due to their high content of power electronics elements and non-linear loads associated to the process generate distortions, such as Variable speed drive technologies. The presence of harmonics tends to cause heating and increased losses in power transformers, motors, losses of clock synchronism in electronic cards, problems with leakage currents, presence of common mode currents, reflected current, increased resistivity of conductors, increased of total RMS current, among others. This research proposes to evaluate the techniques for reducing the effect of harmonics produced by six-pulse frequency converters using MATLAB's SIMULINK tool for the characterization of harmonic components generated by both six-pulse and twelve-pulse frequency converters. It is considered the revision of techniques for the reduction of harmonic effects considering what is contemplated in IEEE std 519 of 2014 and the national normative documents such as CREG 070 of 1998 and the Colombian technical standards NTC 5000, NTC 5001. As a test case, simulations of six pulse frequency variators are performed and the techniques for the reduction of the effects of harmonics generated by the frequency variators are analyzed using SIMULINK (MATLAB), identifying the best technical-economic option for the reduction of the effects of harmonics generated by the frequency variators through the case study considered