Este artículo explica consejos y trucos para realizar mediciones de calidad de energía. Explica qué errores de conexión se pueden cometer y qué consideraciones preliminares se deben hacer antes de usar un dispositivo de medición. Con respecto a la elección del dispositivo de medición, se discute la decisión entre un dispositivo de medición móvil y un analizador de redes instalado permanentemente.
Este tema se divide en dos artículos (Consejos y trucos Parte 1 y Parte 2)
Dispositivos fijos de calidad de energía vs. analizadores de energía móviles.
Ambos tipos de dispositivos tienen ventajas y desventajas. Generalmente, un analizador móvil se utiliza cuando ha ocurrido un problema agudo en la red y se necesita realizar una medición muy rápidamente. Por ejemplo, si se sospecha de un problema de calidad de energía en una planta de producción. En este caso, se instala un dispositivo móvil en la red para saber qué pudo haber pasado días atrás. Esto a menudo funciona, pero por supuesto no siempre. Si el sistema dejó de funcionar debido a una constelación peculiar que no se puede rastrear durante las mediciones móviles, o si las condiciones de la red han cambiado, puede ser difícil explicar el problema con un dispositivo móvil. En estos casos, puede ser útil dejar instalado el dispositivo de medición hasta que vuelva a producirse dicho fallo.
Una ventaja de los dispositivos de medición instalados de forma permanente es la posibilidad de análisis de valores inversos. Debido al registro permanente de todos los parámetros de la red durante un período de medición muy largo, es posible analizar con precisión el tiempo de la perturbación después de una perturbación en la red de energía. Con una capacidad de almacenamiento de más de un año, es posible mirar hacia atrás durante un período de tiempo muy largo en caso de un problema de red para identificar puntos recurrentes en el tiempo con patrones de perturbaciones similares. Al correlacionar las corrientes y los voltajes de la planta, generalmente es posible determinar si la falla se originó en la planta misma o en la red.
Sin embargo, una desventaja de estos dispositivos es que no suelen instalarse en la profundidad de las redes donde se encuentran los consumidores. Por lo general, los dispositivos PQ instalados de forma permanente se ubican cerca de la distribución de bajo voltaje y cerca del transformador. Es decir, situado en el punto de mayor potencia de cortocircuito de la red de baja tensión. Aquí, sin embargo, los efectos de retroalimentación de las corrientes de los consumidores tienen un impacto menor que al final de la línea.
Los contadores móviles, por el contrario, permiten profundizar en la red y medir los puntos con menor potencia de cortocircuito. Son particularmente útiles en la búsqueda de fuentes de interferencia penetrando hasta la última regleta y registrando la calidad del voltaje directamente en la carga. En este sentido, los dispositivos fijos están limitados y deben restringirse a puntos fijos de la red.
Al medir los estándares de calidad de voltaje, generalmente es suficiente registrar los voltajes. Con la ayuda de la norma se puede comprobar si se encuentran dentro del margen de tolerancia permitido. Para identificar la causa de las perturbaciones, generalmente se requiere la corriente de la carga. Si la corriente puede explicar la perturbación en el voltaje como la causa, entonces el originador debe buscarse en el punto de medición. Si la corriente no explica la perturbación en el voltaje, debido a que el consumidor no tomó corriente exactamente en ese momento, se debe buscar al originador frente al medidor.
Al medir corrientes, es importante considerar de antemano si se busca una falla o si se desean las mediciones más precisas posibles de potencia y energía en una carga. Para poder medir con precisión, es desfavorable utilizar una bobina Rogowski con un amplio rango de medición de 3000 A, si solo se miden 10 A. En este caso, el error de medición puede llegar a ser muy grande. Para evaluar la potencia, la energía y el coseno phi con la mayor precisión posible, uno siempre debe estar en el rango del 50 % al 100 % de la pinza amperimétrica. El mayor error de medición que se produce en la tecnología de medición lo provocan las propias pinzas amperimétricas, ya que suelen tener una precisión menor que el dispositivo de medición.
Al analizar las perturbaciones de la calidad de la energía, como las caídas de voltaje, es de gran importancia identificar la carga que consume altas corrientes pulsadas. Aquí sería desfavorable operar una pinza amperimétrica en el rango de medición de las corrientes nominales de la planta. Por ejemplo, las corrientes de irrupción de los variadores o también los picos de irrupción en los sistemas de iluminación pueden tener un valor extremo de ½ período de las corrientes de 10 veces la corriente nominal. En tales casos, tiene más sentido utilizar una pinza amperimétrica con un rango de medición de al menos 5 a 10 veces mayor que la corriente nominal. Esto asegura que las altas corrientes de arranque no estén limitadas por la pinza o el dispositivo de medición.
Hay varios métodos disponibles para medir corrientes. Una posibilidad es utilizar una pinza de CA estándar. Sin embargo, esto tiene la desventaja de que no puede medir corrientes continuas.
Una pinza con sensor Hall es adecuada para medir corrientes continuas. Esto puede medir tanto CA como CC. Un método muy preciso, pero inconveniente, es usar una derivación de corriente que se inserta en la línea. Esto genera un voltaje proporcional a la corriente. Este método también puede medir tanto CA como CC, pero requiere que los cables estén desconectados.
Otra opción para medir la corriente es usar pinzas Rogowski. Cada uno de estos métodos de medición tiene sus propias ventajas y desventajas, que se explicarán con más detalle en un artículo adicional.
4 formas diferentes
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La figura 2 muestra la corriente de arranque de un motor grande y la caída de tensión correspondiente. La corriente se midió usando una pinza Rogowski de 3000A. El resultado de la medición mostró un valor máximo de 4.250 amperios. Una adquisición simultánea del voltaje mostró una caída de voltaje a 185V.
Un análisis más profundo con la ayuda de una imagen de osciloscopio reveló que el valor del seno estaba limitado en la parte superior y, por lo tanto, la corriente real era mucho mayor.
Dado que la pinza Rogowski alcanzó su límite de rango de medición en un valor máximo de 6000 amperios, la corriente de arranque real no se pudo registrar correctamente.
Selección del lugar de medición adecuado.
Antes de instalar los dispositivos en la red, es recomendable considerar qué medidas se van a realizar, dónde se van a realizar y cómo se puede encontrar más rápidamente al originador. En este caso, la red local recibió una gran cantidad de quejas de los clientes de la empresa de servicios públicos. Para buscar estas perturbaciones, primero se examina la red. En el punto de medida 2 hay un cliente industrial que probablemente sea el causante de los deterioros de los demás clientes. Por lo tanto, tiene sentido buscar primero la causa de las perturbaciones en este cliente.
Antes de iniciar la alimentación de la red, se considera detenidamente qué mediciones se deben realizar y en qué puntos de medición se pueden realizar más rápidamente.
La decisión de medir en el ramal o en la estación depende de los requisitos individuales. Una medición en el ramal permite un análisis más detallado de las reacciones de la red en el voltaje, pero la identificación del originador sigue siendo limitada. Por el contrario, una medición en la estación permite una visión general de todas las corrientes de consumo en el tendido de cable correspondiente, pero la detección de perturbaciones en la tensión está limitada debido a la alta potencia de cortocircuito.
En este caso, las mediciones se realizaron con dos dispositivos de medición simultáneamente durante un período de una semana. Esto permitió realizar un análisis preciso y se pudo determinar que las perturbaciones en la red solo ocurrían seis días a la semana, pero no el domingo. Sin embargo, el cliente industrial no transmitió electricidad de consumo el sábado en el que también hubo perturbaciones y, por lo tanto, puede ser excluido como el originador de las perturbaciones.
Consejos para realizar mediciones con cajas PQ:
- Realice siempre las mediciones durante al menos una semana.
- Mediciones de todas las horas del día y todas las horas de la noche, así como el fin de semana
- Las mediciones en paralelo en varios puntos de medición aceleran la detección de fallas
Un consejo recomendado para realizar las mediciones es medir durante al menos una semana. Esto debería incluir todas las horas del día y de la noche, así como el fin de semana, incluso si el cliente industrial cierra sus instalaciones durante el fin de semana. En particular, los horarios en que no ocurren perturbaciones brindan información valiosa sobre qué cambios ocurren, por ejemplo, los lunes cuando el cliente comienza a operar. En el caso descrito, la planta estaba ubicada al final de la línea en el punto de medición 1. En el taller de la planta se operaba una máquina CNC con una carga conectada de 12 KW. Cuando el torno CNC estaba en funcionamiento, se producían perturbaciones en toda la red local.
Autor
Jürgen Blum, Jefe de Producto de Power Quality Mobil
