Grado de Ingeniería Eléctrica

3er curso Profesor: Miguel López García

Las características ideales de la energía eléctrica en el punto de generación pueden verse alteradas: ◦ Tensión.

◦ Frecuencia.

◦ Componentes armónicos.

Las causas pueden ser: ◦ En el transporte y distribución: Agentes

meteorológicos, animales, averías, maniobras…

◦ En el consumo: Averías, cambios bruscos de demanda…

Estas alteraciones pueden variar en duración e intensidad dando lugar a fenómenos identificados y cuyas causas, efectos y contramedidas pueden ser analizadas.

En cualquier caso, la protección de instalaciones frente a alteraciones de suministro nunca recae de un solo lado: es tarea común de suministradores, consumidores, proyectistas y fabricantes.

Hueco de tensión: ◦ Definición: El valor eficaz de la

tensión desciende hasta entre 0.9Un y 0.01Un durante entre 10ms. Y 1 minuto.

◦ Causas: Incrementos bruscos de corrientes, habitualmente ocasionados por cortocircuitos y arranques de grandes cargas:

Averías (transformadores de medida, de potencia…), actuación defectuosa de pararrayos, fallos de aislamientos, animales…

◦ Equipos sensibles:

Disp. Electrónicos de potencia y control, circuitos de medida, sensores, lámparas de descarga…

Hueco de tensión:

◦ Soluciones: Evitar que ocurran:

Instalar arrancadores suaves de tipo apropiado.

Arranque escalonado de cargas importantes.

Buen diseño y ejecución de las instalaciones.

Ajustar correctamente las protecciones.

Correcto mantenimiento de las instalaciones y la maquinaria.

Mantenimiento del CT.

Reducir la repercusión: Independizar la alimentación de circuitos de potencia y de

control.

Alimentar los circuitos de control con fuentes de alta calidad.

Hueco de tensión:

◦ Observaciones: Existen causas accidentales de muy dificil

erradicación: incidentes por obras, meteorología adversa, actos vandálicos, animales…

Los huecos pueden producirse por cortocircuitos en instalaciones de otros clientes.

La mayoría de los huecos tienen un descenso del 30% y duran unos 500ms.

Corte de tensión: ◦ Definición: Desaparición total de la

tensión de alimentación en las 3 fases durante un tiempo variable:

T<1s Microcorte.

T<1m Corte breve.

T>1m Corte largo.

◦ Causas: Actuación de elementos de protección debido a cortocircuitos. Por tanto esta asociado a los huecos de tensión:

Averías (transformadores de medida, de potencia…), actuación defectuosa de pararrayos, fallos de aislamientos, animales…

Diseño y regulación inadecuada de protecciones.

◦ Equipos sensibles:

Disp. Electrónicos de potencia y control, circuitos de medida, sensores, lámparas de descarga…

Corte de tensión :

◦ Soluciones: Evitar que ocurran:

Instalar arrancadores suaves de tipo apropiado.

Arranque escalonado de cargas importantes.

Buen diseño y ejecución de las instalaciones.

Ajustar correctamente las protecciones.

Correcto mantenimiento de las instalaciones y la maquinaria.

Mantenimiento del CT.

Reducir la repercusión: Independizar la alimentación de circuitos de potencia y de

control.

Alimentar los circuitos de control con fuentes de alta calidad.

Incluir sistemas de alimentación ininterrumpida.

Corte de tensión :

◦ Observaciones: La duración del defecto suele estar asociada

al tipo de protección instalado en la subestación: Primer reenganche rápido: Corte muy breve.

Segundo reenganche: Corte breve.

Si la falta persiste: Corte largo.

Sobretensión: ◦ Definición: La tensión eficaz es

mayor de 1,1Un. Las sobretensiones de más duración no suelen superar el 20% paro las más cortas pueden alcanzar niveles superiores.

◦ Causas:

En las sobretensiones de mayor duración:

Selección incorrecta de la regulación MT/BT.

Utilización de tranformadores MT/BT sin regulación.

Excesiva caída de tensión en BT.

En las de menor duración:

Cambio a una alimentación de seguridad.

Cambio entre alimentación paralela en red a isla.

Desconexión de grandes cargas.

Sobretensión: ◦ Equipos sensibles:

Corta duración: Dispositivos electrónicos de potencia (sobrecorriente).

Autómatas, ordenadores y similares.

Circuitos de control basados en la lectura de tensión.

Larga duración: Los anteriores.

Recalentamiento de transformadores, máquinas giratorias, contactores, etc.

Maquinaria en general.

Lámparas de descarga e incandescentes.

◦ Soluciones: Evitar que ocurran:

Utilizar transformadores que permitan la regulación y utilizarla adecuadamente.

Alimentar con distintos transformadores los circuitos con receptores con márgenes más estrictos.

Diseño y ejecución correcto de las líneas de alimentación.

Reducir la repercusión: Utilizar transformadores o autotransformadores con regulación automática.

Instalación de relés de máxima tensión.

Alimentar los equipos más sensibles con fuentes de alta calidad.

Sobretensión:

◦ Observaciones: La regulación de la tensión por parte de la

compañía suministradora puede dar lugar a transitorios en los que se ocasionen aumentos de tensión.

Un cortocircuito atierra provoca también una sobretensión en el resto de fases.

Subtensión: ◦ Definición: La tensión eficaz es

menor de 0,9Un durante más de 1 minuto. Los valores mínimos no suelen ser menores del 80% de Un.

◦ Causas:

Análogas a las del caso de la sobretensión.

◦ Equipos sensibles:

Las máquinas giratorias de potencia o par constante debido a la sobrecorriente asociada.

Lámparas de descarga (apagado o cambio cromático).

Subtensión: ◦ Soluciones:

Evitar que ocurran: Utilizar transformadores que permitan la regulación y utilizarla

adecuadamente.

Alimentar con distintos transformadores los circuitos con receptores con márgenes más estrictos.

Diseño y ejecución correcto de las líneas de alimentación. Especialmente en el caso de receptores con altas cargas de arranque.

No sobrecargar las lineas.

Reducir la repercusión: Utilizar transformadores o autotransformadores con regulación

automática.

Instalación de relés de máxima tensión.

Alimentar los equipos más sensibles con fuentes de alta calidad.

Subtensión:

◦ Observaciones: Aplican las de sobretensiones.

Una subtensión de menos de un minuto se considera un hueco.

Fluctuaciones de tensión: ◦ Definición: Variaciones

consecutivas e la tensión, periódicas o aleatorias dentro del +/- 10%.

◦ Causas:

Funcionamiento de receptores con variación de carga rápida:

Hornos de arco.

Soldadura por arco.

Soldadura por resistencia.

Grandes motores (molinos).

◦ Equipos sensibles:

Lamparas incandescentes y de descarga (flicker).

Fluctuaciones de tensión : ◦ Soluciones:

Evitar que ocurran: Diseño correcto de la maquinaria para reducir las puntas de

consumo: inserción de reactancias en serie u otros medios de almacenamiento energético.

Alimentación eléctrica independiente de las cargas conflictivas.

Evitar la coincidencia de las puntas de corriente.

Utilización de compensadores electrónicos.

Reducir la repercusión: Alimentar los equipos más sensibles con fuentes de alta calidad.

Fluctuación de tensión: ◦ Observaciones:

Esta perturbación puede afectar a un número elevado de clientes.

La más frecuen

Impulso: ◦ Definición: Variacion bursca del

valor instantaneo de la tensión, de duración breve inferior a unos ms., de valor variar veces Un de forma aislada o repetitiva.

◦ Causas:

Maniobras

Conexiones y desconexiones de partes de la instalación.

Conmutación de los escalones de la batería de condensadores para compensar fdp.

Equipos de potencia:

Rectificadores controlados.

Variadores de frecuencia.

Descargas atmosféricas.

Interrupciones bruscas de corriente.

Impulso: ◦ Equipos sensibles:

La aparición repetitiva puede alterar la vida útil de transformadores y conductores aislados.

Equipos de electrónica de potencia. Equipos electrónicos alimentados a través de fuentes de

alimentación de baja protección. Tarjetas de comunicación.

◦ Soluciones: Evitar que ocurran:

Instalaciones de pararrayos de calidad, con conexiones a tierra de baja impedancia y separación de 50m. Del neutro de BT con el adecuado mantenimiento.

Instalar supresores de sobretensiones: descargadores de gas, varistores,…

Alimentar cargas críticas mediante transformadores de aislamiento.

Utilizar fuentes de muy alta calidad.

Reducir la repercusión: Utilizar fibra óptica en sistemas de comunicación.

Separación de circuitos de potencia y control.

Apantallamiento de los conductores de control.

Impulso:

◦ Observaciones: Es necesario elegir y configurar

correctamente el dispositivo de protección.

La conservación de la puesta a tierra es fundamental.

Armónicos: ◦ Definición: Deformación de la forma

de onda respecto a la senoidal pura.

◦ Causas:

Conexión de equipos cuya característica tensión-corriente no es lineal.

Equipos electrónicos: rectificadores, fuentes de alimentación, variadores, reguladores…

Equipos de arco eléctrico.

Equipos ferromagnéticos.

◦ Equipos sensibles:

Baterias de condensadores (mayor consumo de corriente).

Fallos en circuitos de control que utilicen la señal senoidal como referencia.

Menor tensión de salida en algunas fuentes.

Interferencias de comunicación.

Envejecimiento prematuro de maquinaria.

Aparición de corriente en el neutro.

Armónicos: ◦ Soluciones:

Sobredimensionar condensadores.

Sobredimensionar transformadores.

Sobredimensionar transformadores de potencia.

Alimentar separadamente las cargas generadoras de armónicos.

Evitar que ocurran: Utilizar convertidores e 12 pulsos en lugar de 6.

Limitar el funcionamiento de máquinas con núcleos ferromagnéticos a la zona no saturada.

Reducir la propagación: Inserción de filtros.

Alimentación independiente.