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Capítulo 5. Conclusiones y Trabajo Futuro

5.2.3. Identificación de la fuente principal de desbalance

Una vez obtenidos los modelos de desbalance correspondientes para cada uno de los casos, es posible determinar el origen del desbalance presentado en el punto de

medición, esto a través de la observación del comportamiento deV2 contra I2.

Bajo condiciones normales de operación, el desbalance de voltaje en el punto de común acoplamiento es causado tanto por la red como por la carga (fuentes aguas

arriba y abajo), por lo tanto se obtendrán deslizamientos en los modelos propuestos anteriormente, con base al voltaje de secuencia negativa. Esto se ve representado como:

Mayor contribución de desbalance por la red (Modelo ajustado)

V2 =Vf2+Zeq2I2 (5.22)

Este modelo incluye un elemento independiente que muestra el voltaje de secuen- cia negativa que muestra la red al no existir carga conectada en el punto de común acoplamiento, esto es el voltaje de secuencia negativa de circuito abierto; en la definición anterior del modelo aparece como un voltaje inducido por la impedan- cia mutua entre secuencias y la corriente de secuencia positiva, lo que limita el flujo de corriente.

Mayor contribución de desbalance por la carga (Modelo ajustado)

V2 =Vf2 −Zf2I2 (5.23)

Este modelo es el mismo que el presentado en la ecuación 5.21, solo que en este modelo si se toma en cuenta que la red no esta balanceada, por lo cual se presenta voltaje de secuencia negativa proveniente de la red de suministro.

Aun y cuando se tienen modelos ajustados con coeficientes independientes, las ten- dencias esperadas siguen siendo las mismas, esto es, para el caso de mayor contribución al desbalance por parte de la red de suministro se observa una tendencia a que a medida

que aumenta la corrienteI2 también aumenta el voltaje V2 (Pendiente positiva). En el

caso inverso si al aumentar la corriente I2 el voltaje V2 tiende a disminuir (pendiente

negativa) la mayor contribución al desbalance es ocasionada por la carga.

Adicional al observar la tendencia del voltajeV2 con respecto aI2, existen estudios

donde es posible identificar a la principal fuente de desbalance, esto a través de la

obtención de la potencia reactiva de secuencia negativa Q2 [48].

La potencia reactiva de secuencia negativa de frecuencia fundamental Q2 esta

definida como:

Q2 = 3V2I2sin(θV2 −θI2) (5.24)

Estos estudios indican que la potencia reactiva de secuencia negativa de frecuencia

fundamental Q2 puede ser usada para localizar las fuentes dominantes de desbalance.

Donde una inyección de potencia reactiva (−Q2) vista desde el punto de medición indica

que la carga es la que contribuye mas al desbalance. En caso opuesto cuando se tiene

un consumo de potencia reactiva (Q2) esto indica que la fuente de desbalance es la red

de suministro [48].

Para afirmar los casos anteriores donde una inyección deQ2 significa mayor contri-

red de suministro al desbalance, solo es posible realizar esta afirmación cuando se con- cede que la red de impedancias de la red de suministro tiene una mayor característica inductiva y que además las cargas también son en mayor parte del tipo inductivas.

Lo anterior es verdad para la mayoría de los casos reales en los centros de carga, ya que la mayoría de las cargas son de este tipo, en cuanto a los elementos que conforman a la red de suministro (líneas y transformadores) tienden a tener relaciones X/R mayores a la unidad, lo que indica una mayor presencia de inductancia. Aunque pueden existir capacitancias parásitas en diferentes puntos, estas no son significativas.

Por lo tanto al existir una mayor presencia inductiva en la red y cargas es posible realizar modelos de desbalance simplificados a partir de las ecuaciones definidas con anterioridad, estos modelos son presentados en la Figura 5.4, donde se muestran los modelos ideales (descritos en la sección 5.2.2) en los cuales solo contribuyen la red de suministro o la carga al desbalance del sistema, así mismo están representados los modelos ajustados descritos en la ecuaciones 5.22 y 5.23; adicional a esto se presentan las tendencias (modelos lineales) que presentarían el voltaje y corriente de secuencia

negativa (V2 y I2) en cada uno de los casos.

El desarrollo de esta metodología implica es que es necesario conocer los faso- res de voltaje y corriente fundamentales, aplicar la transformación del dominio abc al dominio de las secuencias y después es necesario realizar el calculo de la potencia reactiva y determinar quien es el que contribuye mas al desbalance. El inconveniente esta en que no todos los equipos pueden realizar mediciones fasoriales. Pero pueden ob- tenerse aproximaciones de estos, a través de otros parámetros, como las componentes armónicas fundamentales de voltaje y corriente, donde es posible obtener las magnitu- des de voltaje y corriente;los ángulos de desfasamiento de voltaje son obtenidos si se asume que voltaje presenta desfasamiento de 120 grados entre fases (desbalance solo ocasionado por diferencia de magnitudes); es posible obtener los ángulos de corriente mediante el factor de potencia de desplazamiento total (es mejor si se cuenta con la medición de factor de potencia por fase). Con estas aproximaciones fasoriales se pue- de aplicar la transformación al dominio de las componentes simétricas y realizar los cálculos correspondientes.

(a) Red de suministro (ideal) (b) Tendencia del modelo 5.4a

(c) Red de suministro (ajustado) (d) Tendencia del modelo 5.4c

(e) Carga (ideal) (f) Tendencia del modelo 5.4e

(g) Carga (ajustado) (h) Tendencia del modelo 5.4g

Figura 5.4: Modelos y tendencias de desbalance en sistemas trifásicos (indicando el origen y tipo de modelo).

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