MEDICIÓNDELAEMISIÓNDE FLICKER PORCARGASPERTURBADORAS MEDIANTEUNSIMULADOR DEREDNORMALIZADA

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1 MEDICIÓDEAEMIIÓDE FICKER PORCARGAPERTURBADORA MEDIATEUIMUADOR DEREDORMAIZADA ITREE-UP Argentina PedroE.IOURIBEHERE DanielA.ETEBA REUME El flicker seproduceenlasredeseléctricasporlaacción decargasperturbadoras,caracterizadasporelconsumode corientesrápidamentefluctuantes. El prestador delservicio público de electricidad debe cumplirenla Argentinaconnivelesdereferenciaparael flicker ensusredes.estosnivelesse midenenlatensión delsistema.[] Dadoqueel flicker enlaredloproducenlascargas perturbadoras,lacompañíaeléctricadebelimitarlaemisión desdesususuarios,paralocualcuentaconunaguíade aplicación.[2] Elsistemade mediciónpropuestoconsisteensensarla tensiónylacorientedelsistema medianteunequipoque simulaunaimpedanciadereferenciaygeneraunatensión afectadadeun flickernormalizado queesmedidoconun medidorde flicker convencional.estopermitedeterminar elsentidodelflujo(perturbacióndesdelaredohaciaela)y lacontribucióndelusuarioal flicker totaldelared. edescribelateoríadefuncionamientoysuscondicionesde validez,sedocumentanlascaracterísticas,procedimientode calibración, modalidadoperativayresultadosobtenidosen la aplicación del simulador de línea normalizada implementadoporelitree. Elobjetivodelsimuladordelíneaeselderealizarlas medicionesdelparpadeocausadoporcargasenredesreales, deimpedanciadesconocida,comosiseencontraranenun sistemaquepresentalasimpedanciasnormalizadas. 2. PRICIPIODE MÉTODOPROPUETO El métodopropuestoconsisteensensarlacorientedela carga,hacerlacircularporunaréplicadelaimpedancia normalizadaz ysumarlacaidadetensiónasígeneradaa unatensiónlibrede flicker peroconlamismafasequela delsistema.afiguraesdemostrativadel método.a corienteporlacargapuedeexpresarsecomo: i I I sen t sen( ) () Donde: :frecuenciaangulardelsistema. :argumentodelaimpedanciarealdelaredz. : frecuencia angular de la coriente fluctuante (demostrativa delo que puedeser un espectro amplio). PAABRAAVE Flicker-Emisión-Impedancia-imulador-Red-Carga. ITRODUCCIÓ. El flicker emitidoporunequipooinstalacióndependede laimpedanciadelaredconlaqueseloalimenta. amedicióndelflickercausadopordistintostiposdecargas requierequelaimpedanciadelared(monofásicaotrifásica) poseaunvalornormalizadoparaquelosresultadossean reproducibles ycomparablesentre distintascargas. as característicasdeestasimpedancias, pararedesdebaja tensión,seencuentranestipuladasenlasnormasde[3]y[4]. Deelasse deduce quela corespondiente paracargas monofásicasenbajatensiónes Z =0,4 +j0,25, mientrasqueparacargastrifásicasequilibradasdeberíaser Z =0,24 +j0,5. Eninstalacionesdelaboratorioseconstruyeunaredque cumpleesterequisitoysobrelacualseefectúanlaspruebas. Para medirlaemisiónde flicker deusuariosdelasredes públicasnoesprácticorealizar medicionesconla misma instalacióndelaboratorio. Figura. Esquemadeprincipio acorientetomadaporelusuariotienedoscomponentes, unvalordeamplitudconstante(i )yotracomponentede amplitudvariable(i )queeslacausadelasfluctuaciones enelpuntodesuministro. acomponentefluctuantedelacorienteproduceunacaída detensiónfluctuanteenelpuntodesuministroquepuede expresarse: I ) sen( ) (2) Estaeslafluctuaciónrealproducidaporelusuariosobrela red. a fluctuación generada por el usuario sobre la red normalizadasería: I ) sen( )(3) (*) ITREE-UP.InstitutodeInvestigacionesTecnológicasparaRedesyEquiposEléctricos aboratoriodealtatensión.universidad acional de a Plata. Cale 48 y 6.(900) a Plata. Argentina. Tel/Fax: / / itree@ing.unlp.edu.ar.

2 2 Estacaídadetensiónsepuedeobtenerhaciendocircularla corientesobrelaimpedancianormalizadacomoseindicaen lafigura. 2.. Condicionesdevalidez egúnpuedeverseenlafigura2,porelpuntodesuministro lasfluctuacionesdelacorientetienendoscomponentes,la propiadelacarga(i C )yladebidaalafluctuaciónpropia delared(i 0 ).Estaúltimaesoriginadaporlafluctuaciónde tensión( 0 )preexistenteenlared,ydebidaa otros usuarios. 0 I 0 sen( 0 ) )(4) Z Z C I IC sen( C sen( ) C (5) Figura2.Modelolinea-usuario Cabeladiscusiónsobrecuálesla medicióncorectaenel punto,según: a) Elefectodelusuariosobrelaredseobtendríapor I C solamente. b) acorientetotaldaríaunaespeciede flujode flicker enelnodo. Elresultado,enrelaciónal anterior,severíaaumentadoodisminuidosegúnla fase()delacontribucióndelflickerpreexistente. (Cuandosemidenarmónicas,enigualessituaciones, elcasoessimilar. adecisiónsetomasegúnla resultante). asituaciónpuedeseranalizadadelasiguientemanera.para lasestimacionesseadoptalaleydeadicionescúbicasentre diversasfuentes,talcomoesutilizadoparafijarcriteriosde repartode flicker yquesebasaenlosefectosresultantes delaoperacióndehornosdearcoenparalelo. lamando: T :fluctuacióntotal. 0 :fluctuaciónpreexistente. U :fluctuaciónporcontribucióndela cargadeinterés epuedeexpresarque: 3 T = U (6) con U =I C Z C yz C >0Z Conel mismocriteriodesuperposición,lasfluctuaciones sobrez serán: U ZC Donde: (7) 0 Flujodesdelared U 3 Z C Z U 3 Flujodesdelacarga Paraqueenelintercambiodeflujomedido( )prevalezca comoresultantedesdelacargahacialared,debecumplirse:, 26 UT, 26 UT (8) ZC C Donde: C = Potenciadecarga.(00kVA monofásicoy 500kVAtrifásico) CC =PotenciadecortocircuitodelaZ Para queelflujo neto medido( )coincidaconel circulante desdelacargasolamente(eror < 5 %),se requiereque:, 85 T (9) CC 2.2. Aplicacióndelmétodo Teniendoencuentalaproporcionalidadentre y flicker (P T )puedenresumirselassiguientescondicionesparala aplicacióndelmétodo: a) Debe medirsesimultáneamenteel flicker sobrela redp T (T), ysobrelaimpedancia normalizada, P T (). b) El flicker P T ()seráelpropioemitidoporel usuario,sisecumpleladesigualdad: PT ( ),85 PT () T (0) C c) El flicker P T ()seráelresultantedelintercambio deflujooflujoneto,peroconpreponderanciadesde lacargasisecumpleladesigualdad: PT ( ),26 PT () T () CC Denocumplirseestacondición,el flicker medidotendrá uncontenidopreponderantedesdelaredhaciaelusuarioy notendrásentidocomo medidadel flicker emitidoporel usuario.elvalormínimodep T quetienesignificadoesde 0, PRICIPIODEFUCIOAMIETODE IMUADOR. afigura3 muestraelesquemadelaimplementacióndel equipoaniveldebloques. Figura3.Esquemadebloques atensión en el punto de medición U contienelas fluctuacionesdeamplitudcausadasporlacargasobrela impedanciarealdelared.uexpresiónanalíticaes: U ()sen( ) U t (2) donde: : frecuenciaangulardered. (: ley de variación del parpadeo con /. Expresando (enfuncióndelacorienteeimpedancia deredresulta: (3) U ( I Reemplazando(3)en(2)seobtiene: U U ) I () tz ) U I () tz sen ( t )(4)

3 3 ilaimpedanciadelíneacoincidieraconlanormalizada, resultaría: ) () sen( ) U ( t U I tz t (5) AnalizandoelesquemafuncionalpropuestodelaFigura3se deducequeellimitadordeamplitudgeneraunatensiónde referenciadeamplitudconstanteyfaseigualalafasedela tensióndelsistemacuyaexpresiónes: U' () U'sen( 'sen(3 3 'sen(5 5 n n ' ) U'sen2 n t (6) arelaciónentrelasamplitudesu (tensiónnominaldel sistema)yu estádadaporunaconstantearbitrariako: U =K 0 U (7) Medianteeltransductorde corientesedisponedeuna tensiónproporcionalalacorientecirculanteporlacarga (I (. Unconversortensión-corientegeneraunacorienteI ( queresultaasíproporcionalaladelacargai (segúnuna constantek. I (=K I ((8) Porotraparte,silaimpedanciainternaZ estárelacionada conlanormalizadaz porunaconstantek 2,resulta: Z =K 2 Z (9) acorientedelacargaproduciríasobrelaimpedancia normalizadaunacaídadetensión: U ( I( Z (20) Porotraparteenelsimuladorsetiene: U '() I'() tz ' (2) AlasalidadelsumadorseobtieneunaseñaldesalidaU dadaporlasumadelasexpresiones(6)y(2): U () U'sen ( U'sen2 n n I'()' tz (22) n Reemplazandolosvaloresdadosporlas(6),(7),(8)y (9)enla(22): U K 0U sen( K K 2I n n U'sen2( n ) t(23) Eligiendolasconstantesdemaneraque:K 0 =K K 2 =K epuedereescribirlaexpresión()como: U KU sen( I Z n n U'sen2( n ) t(24) Elúltimotérminodelsegundomiembrodelaecuación(24) contienefrecuenciasdeordensuperiora(3,5,7, ) yporconsiguienteseráneliminadasporelfiltropasabajos siguientealsumador. Considerandosololostérminosde interésseobtiene: U KU I () tz (25) ) Comparandolasecuaciones(5)y(25)seobservaqueal diferirsóloenlaconstantek,lavariaciónrelativaflickeren amboscasosesla mismaeigualalaqueresultaríasila coriente de carga I (estuviera circulando por la impedancianormalizadaz.asíresulta: () t () t I ( tz ) (26) U U U 4. PROCEDIMIETODECAIBRACIÓ. 4.. Impedanciadereferenciainterna. Deacuerdoaloestablecidoenlasnormas[3]y[4]se deduce quelarelaciónentrelacomponentereal(r)yla imaginaria(x)delaimpedancianormalizada(z )debeser iguala,60.. Paracumplirconestacondición,sedeterminapormedición directa, medianteunpuenterc,quelarelaciónentrelas componenterealeimaginariadelaimpedanciadereferencia internadelequipo(z )eencuentredentrodel%delvalor antesindicado. Elvalorabsolutode Ry Xnoesdeinterésyaquesus variacionesseránposteriormentecompensadasalajustarla constantek=k K Disposicióncircuital. MedianteladisposicióncircuitalindicadaenlaFigura4,se excitaalsimuladorcontensión dereferencialibre de parpadeoyconunacorienteenfasede50hzfluctuanteen I,crestaacresta,enformasinusoidalconunafrecuenciade 8,8Hz.Resultalaformadeondatípicaquesemuestraenla Figura5. Figura4.Disposicióndeelementosparalacalibración Figura5.Formadeondadecorriente Comolatensióndereferenciaylacorientegeneradaestán enfase,sepuedepredeciranalíticamenteenformasencilael parpadeoresultanteparaunadadafluctuacióndecoriente IsobrelaimpedanciadereferenciaZ. asrelacionesentrelafluctuacióndetensión(/uen %), lasensación(p U )yelflickerdecortoplazo(p T )segúnla norma[3]paraelcasoparticulardeparpadeosinusoidalde 8,8Hzyconstanteeneltiempocomoelusadodurantelas pruebassereducena: 2 ΔU/U PU = 0,25 PT = 0,5096 PU ResultaasíqueconocidoelP T sepuededeterminarel/u mediantelarelación: /U=0,35P T (27) 4.3. Calibración. Determinadoelpuntoacalibrar,porejemploP T =2,se deberáajustarunitalqueproduzcaun/u=0,7%.para unatensióndereferenciau=220vresulta: =,54V

4 4 lamandor alaparterealdelaimpedancianormalizadase verificaconunerormenoral0,5%que: I=/R Considerandoelcasodelaimpedancia monofásicadonde R =0,4 yconlasmagnitudessupuestasanteriormentese obtiene: I=,54/0,4=3,85A Fijadoestevalorenelgeneradordecorientecontrolable (Figura4)seajustaelvalordeK y/ok 2,deacuerdoala implementacióncircuitalrealizada,paraobtenerlalectura deseadadep T =2enelmedidordeflicker. de salida del simulador cuando se inserta la pinza amperométricaenelcircuitodecoriente. 5. DETERMIACIÓDEAIMPEDACIADE REFERECIAEFUCIODEA COTATEDETRADUCCIÓ. Cuando se efectúan mediciones con el simulador intercalandotransformadoresde medicióndetensióny/o corienteenlosrespectivoscircuitos,laimpedancia de referenciacalibradasedebecoregirteniendoencuentalas corespondientesconstantesdetransducción. elamaráu fasesistema alatensióndelsistemaenelpuntode medicióndelacoriente. egúnelolostransductoresdecorienteempleadosentreel puntode mediciónylaentradacorespondientedelequipo resultalacorientedefondodeescala(i fondoescala )como aquélaqueproduceunatensiónmáximadevenbornesde entradadelequipo. as condiciones de calibración, con las definiciones anteriores,fueron: U fasesistema =220V I fondoescala =0A aimpedanciadereferenciaz REF resultanteapartirdela calibradaz puedegeneralizarseparacualquiertensióndel sistemayrelacióndeltransductordecoriente mediantela expresión: 0 A Ufasesiste ma [V] ZREF = Z (28) Ifondoesca la [A] 220 V Reemplazandovaloresycalculandoseobtiene: Ufase sistema [V] ZREF (, 0082 j, 004 )Ω (29) I [A] fondoescala 6. EQUIPOIMPEMETADO. 6.. Especificaciones. Entradadetensión:60a240Veficaces. Impedanciaentradadetensión: Mayora00k (prestación<5va). Entradatransductordecoriente:(Vmáximo) 0mV/A. 00mV/A Impedanciassimuladas: Redmonofásica:0,40 +j0,25. Redtrifásica :0,24 +j0,5. Tensióndesalida:63,5Veficaces. Potenciadesalida:3VAmáximo. Tensióndealimentación:220V5% 50Hz. Potenciadealimentación:0VAmáximo Operación. ainterconexión delos elementos necesarios parala mediciónconelsimuladordelíneanormalizadaseindicaen lafigura6. Enlainstalacióndebeverificarselacorectarelaciónde fasesentrelasmuestrasdetensiónycoriente.apolaridad corectaesaquelaqueproduceunareducciónenlatensión Figura6.Disposicióncircuitalparalamedición Comoinstrumentode mediciónseutilizaun medidorde flickerdedoscanalescuyascaracterísticasestándeacuerdo alanorma[3]. Conladisposiciónindicada,lainformaciónregistradaenel canal (CH)corespondealflickerresultanteconla impedanciaderednormalizada, mientrasqueencanal2 (CH2)seobtieneelflickerenlaredreal. aenergíadealimentacióntantodelsimuladordelínea comodel medidordeflickerpuedentomarsedel mismo puntodemediciónodeotrafuentedeenergíaindependiente de220v-50hz. egúnlamagnituddelacorientecirculanteporlacargase seleccionaelrangodelapinzaamperométrica(0apicoó 00Apico)yenformacorespondienteseposicionael selectordelsimuladordelínea. egúnquelacargasea monofásicaotrifásicaseadecuael valordelaimpedancianormalizada medianteelselector corespondienteenlaposiciónøó3ø. Unindicadorluminosomuestralapresenciaonodetensión enlosrespectivosterminalesdesalidadelsimulador. 7. REUTADOOBTEIDOEU APICACIÓ. Utilizandoelsimuladorderednormalizadaanalizado,el ITREErealizó unacampaña de mediciones de flicker emitidoporusuariosdepequeñasy medianasdemandasen redesdebajatensióneneláreadelgranbuenosaires. EnlaTablaIsepresentanlosresultadosobtenidosenlas medicionesyenlasdosultimascolumnasdeestaseincluye elresultadodelcálculodelacondición(0)paracomprobar elorigendelflicker. egúnseexplicóenelpunto2.2,esposibledeterminarsiel flickermedidoenbasealacorientedelacarga,usuario,es propiodeesta,osiporelcontrariocirculaporelpuntoy tieneorigenenlared. Entodosloscasossecumplelacondicióndevalidezdel método, es decir que el flicker emitido medido es efectivamenteoriginadoporlosusuarios. Tambiénseobservandossituacionesextremasdestacables: a) Enlossitiosindicados56728y32sesuperael límitepermitidodept=enlared,peroel flicker emitido por el usuario considerandola impedancianormalizadaseencuentraampliamente dentrodeestevalor. b) Enelsitioindicado3seobservalasituación inversa,elflickerenlarednosuperaelvalorde PT=perosielemitidoporelusuario medido sobrelaimpedancianormalizada. Réplicasdelequipodesarolado yconstruidoporelitree son usados porlascompañíasdistribuidorasdeenergía

5 5 eléctricadelgranbuenosairesparaelcontroldelflickeren lasredesdemediaybajatensión.[][2] 8. REFERECIA [] ERE465/96.Base MetodológicaparaelControlde lacalidaddelproductotécnico.etapa2. [2] ERE99/97.Base MetodológicaparaelControldela EmisióndePerturbaciones.ProductoTécnico.Etapa2. [3]IEC 868. Flickermeter. specification. Funcional and design [4]IEC ElectromagneticCompatibility(EMC). Part 3: ímits. ection 3: imitation of voltage fluctuationsandflickerinlow-voltagesupplysystems forequipmentwithratedcuren6a. [5]IEC ElectromagneticCompatibility(EMC). Part 3: ímits. ection 5: imitation of voltage fluctuationsandflickerinlow-voltagepowersupply systemsforequipmentwithratedcurentgreaterthan 6A. TablaI.ResultadosobtenidosenlamedicióndeP T (T)yP T ()enusuariosenbajatensión. Corriente [A] P T(T) P T () Potencia.enlacarga Desigualdad itio Inicial Final Red Usuario máx. med. Máximo Medio 6 0,378 0, , , ,92 0,5 0,287 0,424422,4 227,7 0, ,0020 3,3,3 0,364 0, ,2 287, 0,0094 0,0093 4,97,74 0,263 0,42433,4 408, 0,0020 0,0098 5,02,8 0,339 0,345259,6 242,0 0,0062 0,0057 6,65 0,6 0,329 0,459363,0 99, 0, ,002 7,93 0,5 0,305 0,468424,6 228,8 0, , ,55 0,408 0, ,5 0,0087 0, ,94 0,2 0,349 0,562426,8 226,6 0, ,0046 0,27,27 0,247 0,738279,4 279,4 0,0027 0,0027 0,22 0,22 0,354 0,52648,4 48,4 0,0003 0, ,97,73 0,322 0,506380,6 297,0 0, , ,2,56 0,269 0, ,0 43,6 0, , ,28 3,25 0,4 0,58675,0 608,3 0, , ,8 5,2,47 0,348 26,4 09,2 0, , ,5,46 0, , , ,94 6,73,48 0,469480,6 843,7 0, , ,3 0,62 0,246 0,5388,2 762,3 0,0063 0, ,2, 0,465 0, ,0 254, 0, , ,4 0, 0,468 0,398 90,2 56, 0, , ,34 0,4 0,455 0,440294,8 62,8 0, , ,2 0,4 0,376 0, ,0006 0, ,3 2,5 0,245 0, ,0 379,5 0,0024 0, ,5,5 0,853 0, ,0 330,0 0, , ,5 6,4 0,788 0, , , ,3 0,3 0,993 0, ,002 0, ,23 2 0,88 0, ,6 465,3 0, , ,9,52,06 0,66334,4 298, 0, , ,7,4 0,889 0, ,4 0, , ,9 6,65 0,638 0, ,5 0,079 0, ,95 5,75 0,602, ,0457 0, ,24,7,284 0,22932,8 654,5 0,0225 0,0554