Capitulo IV Simulación de los filtros propuestos
4.5 Interruptor de desconexión del filtro propuesto
En las simulaciones se observa que al colocar un interruptor que conecte y desconecte el filtro se puede aplicar para que si hay consumo de potencia reactiva por parte del filtro cuando este no es utilizado.
Es por eso que se colocará un interruptor en la rama del filtro para conectar y desconectar dicho filtro, el disparo será cuando en el sistema haya un THD igual o mayor a nueve, este valor en las simulaciones será mandado por el medidor de THD.
Para la modificación del THD, a la fuente de corriente que representa el 5to armónico que es el mayor, tendrá un control para regular el valor de su magnitud. Se muestra el THD para comprovar que es menor a nueve cuando la fuente del 5to armónico tiene un valor de cero.
Para demostrar esto se tomo el caso de la linea 1 donde el THD es de 10.28.
En la figura 4.25, se observa que cuando el valor del 5to armónico es cero el THD es efectivamente menor al valor del ajuste que se le da es nueve.
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El circuito utilizado en las pruebas sera el siguiente:
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5 CONCLUSIONES
El estudio de los armónicos, cada vez es de mayor importancia ya que estos provocan serios problemas en las redes de distribución y a los equipos instalados. En la actualidad, las empresas e industrias tienen mayor interés en el estudio de los armónicos ya que con el aumento de las cargas no lineales se ha incrementado también las fallas y problemas en las redes de distribución debido a la presencia de estos armónicos.
En México no hay una norma establecida para el control de armónicos, sin embargo contamos con recomendaciones de la IEEE y de CFE que nos ayudan a establecer un rango determinado de distorsión armónica permitida.
Los filtros son los dispositivos más utilizados para disminuir el contenido armónico, existe una gran variedad de ellos, y se eligen de acuerdo a la necesidad que vayan a cubrir, en nuestro caso se utilizo un filtro sintonizado simple. Estos filtro son efectivos ya que disminuyen el THD de forma efectiva que esto era el objetivo de este trabajo
En este caso no tomamos en cuenta la forma de onda de la tensión debido a que la distorsión presentada por esta es muy baja y casi es despreciable
Con respecto a las mediciones obtenidas, el THD es mucho mayor que el especificado por las normas, como lo muestra la tabla siguiente:
Nombre THD medida THD especificada
por IEEE THD especificada por CFE Línea 2 21.20% 12.0% 12.0% Línea 1 13.8 12.0% 12.0% Línea 3 13.7 12.0% 12.0%
Por medio de esta tabla podemos observar que el THD medido en la subestación sobrepasa los límites establecidos por CFE y la IEEE, teniendo la mayor distorsión en la línea 2, después en la línea 1 y por ultimo en la línea 3.
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Esto hace que la forma de onda de la corriente se encuentre de una forma distorsionada, sin embargo esta se puede mejorar con la ayuda del filtro, ya que este permite atenuar la distorsión de la señal provocada por la presencia de armónicos.
Con ayuda de las simulaciones, se observo que el filtro propuesto verdaderamente cumple con las funciones especificadas, en la siguiente tabla se puede observar el comportamiento del quinto armónico antes y después del filtro:
Línea 1 Línea 2 Línea 3
Sin filtro 18.21 A 15.08 A 14.34 A
Con filtro 2.98 A 2.5 A 1.81 A
En la tabla anterior se analiza el comportamiento del quinto armónico debido a que es el que presenta mayor contenido de distorsión armónica en cada una de las líneas, esto nos demuestra que el filtro propuesto fue una buena solución para disminuirla distorsión armónica presentada en la red.
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RECOMENDACIONES FUTURAS
1. Realizar el modelo a escala del sistema y del filtro propuesto conectando cargas, como luminarios, pc´s, UPS y rectificadores así como instrumentos de medición.
2. Dejar el analizador de redes por más tiempo para examinar si existen variaciones notables dentro de las mediciones dependiendo de los días u horas.
3. Probar con Filtros electrónicos para ver su eficiencia y comprobar las ventajas y desventajas, con respecto a los filtros pasivos.
4. Hacer el análisis en la subestación principal.
5. Ampliar el estudio de los armónicos en la escuela, debido a que esta tomando importancia en la actualidad.
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7 ANEXO
SERIES DE FOURIER
El propósito del análisis de Fourier es calcular las componentes de frecuencias múltiples de la fundamental de una onda periódica. Toda función periódica y continua en un intervalo T, puede ser representada por la suma de una componente senoidal fundamental y una serie de componentes armónicas que son múltiplos enteros de la frecuencia fundamental.
La serie armónica resultante, denominada Serie de Fourier, establece una relación entre la función expresada en el dominio del tiempo y su expresión correspondiente en el dominio de la frecuencia.
La serie de Fourier es un caso particular de la Transformada de Fourier, un concepto más
general que convierte una función en el intervalo de -∞ a +∞, bien sea en el dominio del
tiempo o el de la frecuencia, en una función continua en el dominio inverso. Definición:
Se le llama serie de Fourier de una función f(x) en el intervalo [-π, π] a:
A los a0, a1…an y b0, b1…bn se les llama coeficientes de Fourier.
Debido a que:
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FILTRO PASA ALTAS
La segunda propuesta es un filtro pasa altas, esto con el fin de reducir las frecuencias mayores a la frecuencia de sintonía, otra ventaja que tiene sobre el anterior es que el número de ramas se disminuye a 1 en lugar de 5, la siguiente figura muestra el filtro propuesto.
Filtro pasa altas
Este filtro, al igual que el sintonizado simple, se sintoniza a alguna frecuencia específica; pero debido a que posee una característica amortiguada producto de la resistencia en paralelo con la inductancia, presenta una baja impedancia para la frecuencia de sintonía y superiores a ésta. O sea que, absorbe corrientes armónicas (si existen) de frecuencias desde la de sintonía en adelante.
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REFERENCIAS
[1] Power quality in power systems and electrical machines- Ewald F. Fuchs, Mohammad A. S. Masoum.
[2] Analisi de armonicos en sistemas de distribucion- Parra lopez.
[3] El ABC de la calidad de la energía electrica- Enríquez Harper
[4] G. J. Wakileh
[5] Armonicos en el sistema de potencia- J. Arrillaga, L. I. Eguíluz
[6] J. R. Linders, "Electric Wave Distortions: Their Hidden Costs and Containment," IEEE Transactions on Industry Applications, vol. IA-15, NO. 5.
[7]J. Arrillaga, D. A. Bradley and P. S. Bodger, Power System Harmonics. Chichester UK:
John Wiley & Sons.
[8] Especificación CFE L0000-45 “desviaciones permisibles en las formas de onda de
tensión y corriente en el suministro y consumo de energía eléctrica”.
[9] Especificación IEEE 519 “Practicas recomendadas y requerimientos para el control de