Informe Final Calidad De Energia -rev(0)

Informe Nº1. : Evaluación de Calidad de Energía de la planta TUPEMESA

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TUBOS Y PERFILES METALICOS S.A.

INFORME TÉCNICO:

EVALUACIÓN DE CALIDAD DE LA ENERGÍA ELÉCTRICA

SEPTIEMBRE DEL 2012

Informe Nº1. : Evaluación de Calidad de Energía de la planta TUPEMESA

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ÍNDICE 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0

7.0

8.0

9.0

10.0 11.0

INTRODUCCIÓN OBJETIVO NORMAS REFERENCIALES DATOS DEL SISTEMA 4.1 DATOS DEL SUMINISTRO 4.2 PUNTO DE MEDICIÓN DESCRIPCIÓN Y METODOLOGÍA DE LOS TRABAJOS ANÁLISIS DE DATOS RECOGIDOS EN TABLERO GENERAL N°1 6.1 TENSION (NORMA NTCSE) 6.2 FRECUENCIA (NORMA NTCSE) 6.3 ARMÓNICOS (NORMA IEEE 519) 6.3.1 TASA DE DISTORSIÓN ARMÓNICA DE CORRIENTE (THDI%) 6.3.2 TASA DE DISTORSIÓN ARMÓNICA DE TENSIÓN (THDV%) 6.4 DEMANDA MAXIMA (DIAGRAMA DE CARGAS) 6.5 FACTOR DE POTENCICA 6.6 CORRIENTE 6.7 FORMAS DE ONDA ANÁLISIS DE DATOS RECOGIDOS TABLERO GENERAL N°2 7.1 TENSION (NORMA NTCSE) 7.2 FRECUENCIA (NORMA NTCSE) 7.3 ARMÓNICOS (NORMA IEEE 519) 7.3.1 TASA DE DISTORSIÓN ARMÓNICA DE CORRIENTE (THDI%) 7.3.2 TASA DE DISTORSIÓN ARMÓNICA DE TENSIÓN (THDV%) 7.4 DEMANDA MAXIMA (DIAGRAMA DE CARGAS) 7.5 FACTOR DE POTENCICA 7.6 CORRIENTE 7.7 FORMAS DE ONDA ANÁLISIS DE DATOS RECOGIDOS TABLERO GENERAL N°3 8.1 TENSION (NORMA NTCSE) 8.2 FRECUENCIA (NORMA NTCSE) 8.3 ARMÓNICOS (NORMA IEEE 519) 8.3.1 TASA DE DISTORSIÓN ARMÓNICA DE CORRIENTE (THDI%) 8.3.2 TASA DE DISTORSIÓN ARMÓNICA DE TENSIÓN (THDV%) 8.4 DEMANDA MAXIMA (DIAGRAMA DE CARGAS) 8.5 FACTOR DE POTENCICA 8.6 CORRIENTE ANÁLISIS DE DATOS RECOGIDOS CIRCUITO C-2 DE TG-2 9.1 TENSION (NORMA NTCSE) 9.2 FRECUENCIA (NORMA NTCSE) 9.3 ARMÓNICOS (NORMA IEEE 519) 9.3.1 TASA DE DISTORSIÓN ARMÓNICA DE CORRIENTE (THDI%) 9.3.2 TASA DE DISTORSIÓN ARMÓNICA DE TENSIÓN (THDV%) 9.4 DEMANDA MAXIMA (DIAGRAMA DE CARGAS) 9.5 FACTOR DE POTENCICA 9.6 CORRIENTE CONCLUSIONES RECOMENDACIONES ANEXO1 ANEXO2

“TABLAS DE VALORES DE DISTORSIÓN ARMÓNICA IEEE 519” “NORMA TÉCNICA DE CALIDAD DE SERVICIOS EN ELECTRICIDAD NTCSE”

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ANEXO3 ANEXO4 ANEXO5

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REGISTRO DE PARÁMETROS ELÉCTRICOS TRANSFORMADOR N° 1 REGISTRO DE PARÁMETROS ELÉCTRICOS TRANSFORMADOR N° 2 REGISTRO DE PARÁMETROS ELÉCTRICOS TRANSFORMADOR N° 3

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EVALUACIÓN DE CALIDAD DE LA ENERGÍA ELÉCTRICA PLANTA TUPEME S.A. 1.0

INTRODUCCIÓN La realización del diagnóstico de calidad del servicio en la red de suministro eléctrico de la planta “TUPEMESA”, partió del monitoreo de su comportamiento que nos ha permitido identificar eventos potencialmente perjudiciales que luego de su análisis nos permitirá su corrección y así eliminar los resultados indeseados en la operación de equipos y sistemas, de manera que se puedan aplicar medidas correctivas atendiendo a las particularidades de cada sistema. El incremento de las cargas no lineales en los sistemas eléctricos hace que cada vez sea más necesaria la caracterización de las instalaciones desde el punto de vista de generación de armónicos. Es decir, establecer los armónicos típicos, los niveles de distorsión, los rangos de variación de las cargas perturbadoras etc., teniendo en cuenta las pérdidas del sistema y la corrección del factor de potencia. En la actualidad a pesar de existir ya un nivel considerable de aplicación de los filtros para la absorción de armónicos, resulta necesario establecer criterios y evaluar de forma independiente, los diferentes casos que se presentan en las redes, considerando los conceptos y distintos enfoques de estos problemas, con vista a reducir los costos de las medidas correctivas y garantizar una buena calidad del suministro.

2.0

OBJETIVO El objetivo principal es determinar si los parámetros eléctricos y armónicos en el punto de medición están dentro de los valores referenciados en las normas utilizadas y proponer mejoras al sistema eléctrico.

3.0

NORMAS REFERENCIALES CÓDIGO NACIONAL DE ELECTRICIDAD, UTILIZACIÓN NORMA TÉCNICA DE CALIDAD DE SERVICIOS ELÉCTRICOS NTCSE IEEE 519 Límites en la Distorsión de la Corriente. IEEE 519 Límites en la Distorsión de Tensión.

4.0

DATOS DEL SISTEMA 4.1

DATOS DEL SUMINISTRO Concesionario : Luz del Sur Numero de suministro : 488094 Sistema : 10kV, 3Ø, 60 Hz Potencia contratada : 2 200KW. Tarifa : MT3

4.2

PUNTOS DE MEDICIÓN

CELDA DE SALIDA

N°1

N°2

Transformador Marca: Delcrosa Serie:144634-T1 Tensión: 22.9/10-0.40kV Potencia:1000kVA Grupo conexión: YNyn6-Dyn5 Marca: Fasetron S.R.L. Serie: BAT1000K0 Tensión: 22.9/0.4-0.231kV Potencia:1000kVA Grupo conexión: YNyn6

Punto de Medición en TG

Interruptor Termomagnético

TG N° 1 380V,3Ø,60Hz

NS1600H Merlin Gerin

TG N° 2 380-220V, 3Ø,60Hz

NS1600H Merlin Gerin

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5.0

N°3

Marca: Compañía Electro Andina S.A. Serie: 35640 Tensión: 22.9/10/0.23kV Potencia:500kVA Grupo conexión: YNyn6-Dyn5

Circuito

Descripción

C-2 de TG-2

Maquina 2KU

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TG N° 3 220V,3Ø,60Hz

Punto de Medición 380-220V,3Ø,60Hz

NS1250N Merlin Gerin

Interruptor Termomagnético NSX630N Schneider Electric

DESCRIPCIÓN Y METODOLOGÍA DE LOS TRABAJOS Consistió en la instalación de dos analizadores de redes eléctricas: - Marca Circutor Modelo AR5L. - Marca Yokogawa Modelo CW240 - Marca IMS Modelo P-300 Con periodo de integración de 15 minutos, el cual se instaló en los alimentadores de los circuitos: TG N°1 N°2 N°3 C-2 de TG-2

Sistema 380V,3Ø,60Hz 380V,3Ø,60Hz 220V,3Ø,60Hz 380-220V,3Ø,60Hz

ITM NS1600H NS1600H NS1250N NSX630N

Código de Medición TG-1 TG-2 TG-3 Maq 2KU

La campaña de mediciones se inició el día sábado 25 de Agosto y culminó el lunes 03 de Septiembre del 2012, los parámetros eléctricos que se registró son los siguientes:            

Tensión AC trifásica, Vpp, Vpn. Corriente AC trifásica, Imax, Imin. Potencia activa, trifásica, máx., min. Diagrama de carga. Máxima demanda energética. Armónicos de tensión hasta el orden 50. Tasa de distorsión armónica tensión THDV Armónicos de corriente hasta el orden 50. Tasa de distorsión armónica corriente THDI Forma de onda (tensión y corriente). Frecuencia eléctrica. Factor de potencia.

Estos parámetros se adjuntan en anexos

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6.0

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ANÁLISIS DE DATOS REGISTRADOS EN TABLERO GENERAL N°1 TG N°1

6.1

ITM NS1600H

Código de Medición TG-1

TENSION 6.1.1

FASES VL1-L2N i V(CH2) v V(CH3) e

6.1

Sistema 380V,3Ø,60Hz

NIVEL TENSION PERMITIDO (NORMA NTCSE) TENSIÓN TENSIÓN MÁXIMA(V) MÍNIMA(V) NTCSE (±5%Vn) 402 382 402 382 400 381

MÁXIMO PERMITIDO(V) 399 NO CUMPLE NO CUMPLE NO CUMPLE

MÍNIMO PERMITIDO(V) 361 CUMPLE CUMPLE CUMPLE

FRECUENCIA (NORMA NTCSE) FRECUENCIA FRECUENCIA MÁXIMA(Hz) MÍNIMA(Hz) NTCSE (Afk%: ±0.6%Fn) 60.4 59.8

MÁXIMO PERMITIDO(Hz) 60.36 NO CUMPLE

MÍNIMO PERMITIDO(Hz) 59.64 CUMPLE

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6.2

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ARMÓNICOS (NORMA IEEE 519) 6.2.1

TASA DE DISTORSIÓN ARMÓNICA DE CORRIENTE (THDI%) LINEAMIENTOS PARA CLIENTES INDIVIDUALES ISC IL 70KA 170.33 IL=corriente total a frecuencia fundamental. ISC=corriente de cortocircuito

ISC/IL 410.9

TASA DE DISTORSIÓN ARMÓNICA DE CORRIENTE (Para condiciones con duración superior a una hora) FASES

THDI% MÁXIMO

I(CH1) I(CH2) I(CH3)

24.6% 31.2% 26.4%

MÁXIMO THDI% (Mayores a 1hr de duración) 15% NO CUMPLE NO CUMPLE NO CUMPLE

TASA DE DISTORSIÓN ARMÓNICA DE CORRIENTE (Para condiciones con duración menor a 1 hora) FASES

THDI% MÁXIMO

I(CH1) I(CH2) I(CH3)

26.20% 36.30% 67.60%

MÁXIMO THDI% (Menores a 1hr de duración) 22.5% NO CUMPLE NO CUMPLE NO CUMPLE

TASA DE DISTORSIÓN ARMÓNICA DE CORRIENTE Para armónicos de corrientes impares individuales. ISC/IL 100<1000

6.2.2

h<11 12.0 NO CUMPLE

11h<17 5.5 CUMPLE

17h<23 5.0 CUMPLE

23h<35 2.0 CUMPLE

35h 1.0 CUMPLE

TASA DE DISTORSIÓN ARMÓNICA DE TENSIÓN (THDV%) TASA DE DISTORSIÓN ARMÓNICA DE TENSIÓN (Para condiciones con duración superior a una hora) FASES

THDV% MÁXIMO

V(CH1) V(CH2) V(CH3)

4.1% 3.8% 4.3%

MÁXIMO THDI% (Mayores a 1hr de duración) 5% CUMPLE CUMPLE CUMPLE

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TASA DE DISTORSIÓN ARMÓNICA DE TENSIÓN (Para condiciones con duración menor a una hora) FASES

THDI% MÁXIMO

V(CH1) V(CH2) V(CH3)

4.4% 4.2% 4.4%

MÁXIMO THDI% (Menores a 1hr de duración) 7.5% CUMPLE CUMPLE CUMPLE

TASA DE DISTORSIÓN ARMÓNICA DE TENSION Para armónicos de corrientes impares individuales. ORDEN MAX SEGÚN IEEE 519 CH1 CH2 CH3 NC=NO CUMPLE, C=CUMPLE

3th 3% 0% 0% 0% C

5th 3% 3.2% 2.9% 3.2% NC

7th 3% 1% 1% 1% C

9th 3% 0% 0% 0% C

11th 3% 1.1% 1.2% 1.1% C

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6.3

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DEMANDA MAXIMA (DIAGRAMA DE CARGAS) POTENCIA ACTIVA (KW) 296

POTENCIA REACTIVA (KVAR) 277 POTENCIA ACTIVA

POTENCIA REACTIVA

POTENCIA APARENTE

POTENCIA APARENTE (KVA) 395

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6.5

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FACTOR DE POTENCIA FDP MÁXIMA 0.90

FDP MÍNIMA 0

FDP PROMEDIO 0.46

FACTOR DE POTENCIA

6.6

CORRIENTES MAXIMAS FASES I(CH1) I(CH2) I(CH3)

CORRIENTE MAXIMA (A) 698 704 697 CORRIENTE MAXIMAS

CORRIENTE PROMEDIO (A) 227.78 228.36 222.17

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6.7

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FORMAS DE ONDA FORMAS DE ONDA DE TENSION Y CORRIENTE DISTORSIONADAS

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7

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ANÁLISIS DE DATOS REGISTRADOS TABLERO GENERAL N°2 TG N°2 7.1

Sistema 380V,3Ø,60Hz

ITM NS1600H

Código de Medición TG-2

TENSION 7.1.1

FASES V(L1-L2) V(L2-L3) V(L1-L3)

NIVEL TENSION PERMITIDO (NORMA NTCSE) TENSIÓN TENSIÓN MÁXIMA(V) MÍNIMA(V) NTCSE (±5%Vn) 415.7 386.6 416.0 386.3 413.5 383.4

MÁXIMO PERMITIDO(V) 399 NO CUMPLE NO CUMPLE NO CUMPLE

MÍNIMO PERMITIDO(V) 361 CUMPLE CUMPLE CUMPLE

Nivel de Tensión

7.1

FRECUENCIA (NORMA NTCSE)

FRECUENCIA FRECUENCIA MÁXIMA(Hz) MÍNIMA(Hz) NTCSE (Afk%: ±0.6%Fn) 60.68 59.4

MÁXIMO PERMITIDO(Hz) 60.36 NO CUMPLE FRECUENCIA

MÍNIMO PERMITIDO(Hz) 59.64 NO CUMPLE

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7.2

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ARMÓNICOS (NORMA IEEE 519) 7.2.1

TASA DE DISTORSIÓN ARMÓNICA DE CORRIENTE (THDI%) LINEAMIENTOS PARA CLIENTES INDIVIDUALES ISC IL 65KA 233.53 IL=corriente total a frecuencia fundamental. ISC=corriente de cortocircuito

ISC/IL 278.3

TASA DE DISTORSIÓN ARMÓNICA DE CORRIENTE (Para condiciones con duración superior a una hora) FASES

THDI% MÁXIMO

I(L1) I(L2) I(L3)

23.6% 22.7% 22.5%

MÁXIMO THDI% (Mayores a 1hr de duración) 15% NO CUMPLE NO CUMPLE NO CUMPLE

TASA DE DISTORSIÓN ARMÓNICA DE CORRIENTE (Para condiciones con duración menor a 1 hora) FASES

THDI% MÁXIMO

I(L1) I(L2) I(L3)

65.9% 75.7% 67.7%

MÁXIMO THDI% (Menores a 1hr de duración) 22.5% NO CUMPLE NO CUMPLE NO CUMPLE

TASA DE DISTORSIÓN ARMÓNICA DE CORRIENTE Para armónicos de corrientes impares individuales. ISC/IL 100<1000

7.2.2

h<11 12.0 NO CUMPLE

11h<17 5.5 CUMPLE

17h<23 5.0 CUMPLE

23h<35 2.0 CUMPLE

35h 1.0 CUMPLE

TASA DE DISTORSIÓN ARMÓNICA DE TENSIÓN (THDV%) TASA DE DISTORSIÓN ARMÓNICA DE TENSIÓN (Para condiciones con duración superior a una hora) FASES

THDV% MÁXIMO

V(L1) V(L2) V(L3)

5.5% 5.5% 5.5%

MÁXIMO THDI% (Mayores a 1hr de duración) 5% NO CUMPLE NO CUMPLE NO CUMPLE

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TASA DE DISTORSIÓN ARMÓNICA DE TENSIÓN (Para condiciones con duración menor a una hora) FASES

THDI% MÁXIMO

V(L1) V(L2) V(L3)

6.1% 6.5% 6.8%

MÁXIMO THDI% (Menores a 1hr de duración) 7.5% CUMPLE CUMPLE CUMPLE

TASA DE DISTORSIÓN ARMÓNICA DE TENSION Para armónicos de corrientes impares individuales. ORDEN MAX SEGÚN IEEE 519 L1 L2 L3

3th 3% 0% 0% 0% C

NC=NO CUMPLE, C=CUMPLE THDV-L1

THDV-L2

5th 3% 3.5% 3.5% 3.5% NC

7th 3% 1.1% 1.2% 1.2% C

9th 3% 0% 0% 0% C

11th 3% 0% 0% 0% C

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THDV-L3

THDI-L1

THDI-L2

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THDI-L3

7.3

DEMANDA MAXIMA (DIAGRAMA DE CARGA) POTENCIA ACTIVA (KW) 525

POTENCIA REACTIVA (KVAR) 520

POTENCIA APARENTE (KVA) 737

POTENCIA ACTIVA (ROJO) REACTIVA (AZUL) APARENTE (VERDE)

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7.5

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FACTOR DE POTENCIA FDP MÁXIMA 0.79

FDP MÍNIMA 0.0

FDP PROMEDIO 0.59

FACTOR DE POTENCIA

7.6

CORRIENTES MAXIMAS FASES L1 L2 L3

CORRIENTE MAXIMA (A) 1249 1282 1430

CORRIENTE PROMEDIO (A) 334.41 342.01 345.04

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FORMAS DE ONDA DE TENSION

FORMAS DE ONDA DE CORRIENTE DISTORCIONADAS

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8

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ANÁLISIS DE DATOS REGISTRADOS TABLERO GENERAL N°3

8.1

TG

Sistema

ITM

TABLERO

N°3

220V,3Ø,60Hz

NS1250N

TG-3

Código de Medición TG-3

TENSION 8.1.1 FASES V(L1-L2) V(L2-L3) V(L1-L3)

NIVEL TENSION PERMITIDO (NORMA NTCSE) TENSIÓN TENSIÓN MÁXIMA(V) MÍNIMA(V) NTCSE (±5%Vn) 236.8 224 232.9 220.2 234 221.4

MÁXIMO PERMITIDO(V) 231 NO CUMPLE NO CUMPLE NO CUMPLE

MÍNIMO PERMITIDO(V) 209 CUMPLE CUMPLE CUMPLE

Nivel de Tensión

8.1

ARMÓNICOS (NORMA IEEE 519) 8.1.1

TASA DE DISTORSIÓN ARMÓNICA DE CORRIENTE (THDI%) LINEAMIENTOS PARA CLIENTES INDIVIDUALES ISC IL 85KA 180.57 IL=corriente total a frecuencia fundamental. ISC=corriente de cortocircuito

ISC/IL 470.7

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TASA DE DISTORSIÓN ARMÓNICA DE CORRIENTE (Para condiciones con duración superior a una hora) FASES

THDI% MÁXIMO

I(CH1) I(CH2) I(CH3)

19.4% 14.4% 15.9%

MÁXIMO THDI% (Mayores a 1hr de duración) 15% NO CUMPLE CUMPLE NO CUMPLE

TASA DE DISTORSIÓN ARMÓNICA DE CORRIENTE (Para condiciones con duración menor a 1 hora) FASES

THDI% MÁXIMO

I(CH1) I(CH2) I(CH3)

33% 26% 25.7%

MÁXIMO THDI% (Menores a 1hr de duración) 22.5% NO CUMPLE NO CUMPLE NO CUMPLE

TASA DE DISTORSIÓN ARMÓNICA DE CORRIENTE Para armónicos de corrientes impares individuales. ISC/IL 100<1000

7.1.2

h<11 12.0 NO CUMPLE

11h<17 5.5 CUMPLE

17h<23 5.0 CUMPLE

23h<35 2.0 CUMPLE

35h 1.0 CUMPLE

TASA DE DISTORSIÓN ARMÓNICA DE TENSIÓN (THDV%) TASA DE DISTORSIÓN ARMÓNICA DE TENSIÓN (Para condiciones con duración superior a una hora) FASES

THDV% MÁXIMO

V(CH1) V(CH2) V(CH3)

3.5% 3.9% 3.2%

MÁXIMO THDI% (Mayores a 1hr de duración) 5% CUMPLE CUMPLE CUMPLE

TASA DE DISTORSIÓN ARMÓNICA DE TENSIÓN (Para condiciones con duración menor a una hora) FASES

THDI% MÁXIMO

V(CH1) V(CH2) V(CH3)

4.5% 5% 4.2%

MÁXIMO THDI% (Menores a 1hr de duración) 7.5% CUMPLE CUMPLE CUMPLE

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Revisión : (0) Fecha : Septiembre 2012

TASA DE DISTORSIÓN ARMÓNICA DE TENSION Para armónicos de corrientes impares individuales. ORDEN MAX SEGÚN IEEE 519 CH1 CH2 CH3 NC=NO CUMPLE, C=CUMPLE THDV

THDI

3th 3% 0% 0% 0% C

5th 3% 3.2% 3.3% 3.1% NC

7th 3% 1% 1% 1% C

9th 3% 0% 0% 0% C

11th 3% 1.1% 1.2% 1.1% C

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8.2

Revisión : (0) Fecha : Septiembre 2012

DEMANDA MAXIMA (DIAGRAMA DE CARGA) POTENCIA ACTIVA (KW) 135.26

POTENCIA REACTIVA (KVAR) 53.79 DIAGRAMA DE CARGA

POTENCIA REACTIVA

POTENCIA APARENTE (KVA) 141.21

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Revisión : (0) Fecha : Septiembre 2012

POTENCIA APARENTE

8.5

FACTOR DE POTENCIA FDP MÁXIMA -0.98

FDP MÍNIMA 0

FDP PROMEDIO 0.92

FACTOR DE POTENCIA

8.6

CORRIENTE FASES L1 L2 L3

CORRIENTE MAXIMA (A) 536.4 589.2 619.3

CORRIENTE PROMEDIO (A) 71.67 298.73 304.15

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CORRIENTES MAXIMAS POR FASES

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9

Revisión : (0) Fecha : Septiembre 2012

ANÁLISIS DE DATOS CIRCUITO C-2 DE TG-2 (Maq 2KU) Circuito C-2 DE TG2 9.1

Sistema 380-220V,3Ø,60Hz

ITM NS1600H

Código de Medición MAQKU

TENSION 9.1.1

FASE NEUTRO V(L1-N) V(L2-N) V(L1-N)

FASES V(L1-L1) V(L2-L2) V(L1-L3)

NIVEL TENSION PERMITIDO (NORMA NTCSE) TENSIÓN TENSIÓN MÁXIMA(V) MÍNIMA(V) NTCSE (±5%Vn) 245.9 225.4 237.2 204.2 237.7 221.3

MÁXIMO PERMITIDO(V) 231 NO CUMPLE NO CUMPLE NO CUMPLE

MÍNIMO PERMITIDO(V) 209 CUMPLE NO CUMPLE CUMPLE

TENSIÓN TENSIÓN MÁXIMA(V) MÍNIMA(V) NTCSE (±5%Vn) 425.4 389.9 410.4 353.3 411.2 382.9

MÁXIMO PERMITIDO(V) 399 NO CUMPLE NO CUMPLE NO CUMPLE

MÍNIMO PERMITIDO(V) 361 CUMPLE NO CUMPLE CUMPLE

Nivel de Tensión Línea Neutro

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9.2

Revisión : (0) Fecha : Septiembre 2012

FRECUENCIA (NORMA NTCSE)

FRECUENCIA FRECUENCIA MÁXIMA(Hz) MÍNIMA(Hz) NTCSE (Afk%: ±0.6%Fn) 60.68 59.4

MÁXIMO PERMITIDO(Hz) 60.36 NO CUMPLE

MÍNIMO PERMITIDO(Hz) 59.64 NO CUMPLE

FRECUENCIA

9.3

ARMÓNICOS (NORMA IEEE 519) 9.3.1

TASA DE DISTORSIÓN ARMÓNICA DE CORRIENTE (THDI%) LINEAMIENTOS PARA CLIENTES INDIVIDUALES ISC IL 65KA 44.3 IL=corriente total a frecuencia fundamental. ISC=corriente de cortocircuito

ISC/IL 1467

TASA DE DISTORSIÓN ARMÓNICA DE CORRIENTE (Para condiciones con duración superior a una hora) FASES

THDI% MÁXIMO

I(L1) I(L2) I(L3)

15.7% 16.7% 17.9%

MÁXIMO THDI% (Mayores a 1hr de duración) 20% CUMPLE CUMPLE CUMPLE

TASA DE DISTORSIÓN ARMÓNICA DE CORRIENTE (Para condiciones con duración menor a 1 hora) FASES

THDI% MÁXIMO

I(L1) I(L2) I(L3)

23.2% 31.3% 25.4%

MÁXIMO THDI% (Menores a 1hr de duración) 30% CUMPLE NO CUMPLE CUMPLE

Informe Nº1. : Evaluación de Calidad de Energía de la planta TUPEMESA

Revisión : (0) Fecha : Septiembre 2012

TASA DE DISTORSIÓN ARMÓNICA DE CORRIENTE Para armónicos de corrientes impares individuales. ISC/IL 100<1000

9.3.2

h<11 12.0 NO CUMPLE

11h<17 5.5 CUMPLE

17h<23 5.0 CUMPLE

23h<35 2.0 CUMPLE

35h 1.0 CUMPLE

TASA DE DISTORSIÓN ARMÓNICA DE TENSIÓN (THDV%) TASA DE DISTORSIÓN ARMÓNICA DE TENSIÓN (Para condiciones con duración superior a una hora) FASES

THDV% MÁXIMO

V(L1) V(L2) V(L3)

4.2% 4.4% 4.9%

MÁXIMO THDI% (Mayores a 1hr de duración) 5% CUMPLE CUMPLE CUMPLE

TASA DE DISTORSIÓN ARMÓNICA DE TENSIÓN (Para condiciones con duración menor a una hora) FASES

THDI% MÁXIMO

V(L1) V(L2) V(L3)

16.1% 8.9% 12.2%

MÁXIMO THDI% (Menores a 1hr de duración) 7.5% NO CUMPLE NO CUMPLE NO CUMPLE

TASA DE DISTORSIÓN ARMÓNICA DE TENSION Para armónicos de corrientes impares individuales. ORDEN MAX SEGÚN IEEE 519 L1 L2 L3 NC=NO CUMPLE, C=CUMPLE

3th 3% 0% 0% 0% C

5th 3% 3.5% 3.5% 3.5% NC

7th 3% 1.5% 2.5% 2.1% C

9th 3% 0% 0% 0% C

11th 3% 0% 0% 0% C

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THDV-L1

THDV-L2

THDV-L3

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THDI-L1

THDI-L2

THDI-L3

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9.4

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DEMANDA MAXIMA (DIAGRAMA DE CARGA) POTENCIA ACTIVA (KW) 55.2

POTENCIA REACTIVA (KVAR) 34.9

POTENCIA APARENTE (KVA) 58.9

POTENCIA ACTIVA (ROJO) REACTIVA (AZUL) APARENTE (VERDE)

9.5

FACTOR DE POTENCIA FDP MÁXIMA 0.84

FDP MÍNIMA 0.0 FACTOR DE POTENCIA

FDP PROMEDIO 0.38

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8.6

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CORRIENTES MAXIMAS FASES L1 L2 L3

CORRIENTE MAXIMA (A) 151.6 146.6 144.0

FORMAS DE ONDA DE TENSION

CORRIENTE PROMEDIO (A) 45.23 45.26 42.41

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FORMAS DE ONDA DE CORRIENTE

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10 CONCLUSIONES GENERALES A. los registros de parámetros de calidad de energía de los Tableros generales N°1, N°2, N°3 y circuito C-2 de TG-2 no cumplen con la IEEE 519, se han encontrado eventos perjudiciales que pueden ocasionar fallas en líneas de producción o deterioro (disminución de la vida útil) de equipos básicamente por el alta distorsión armónica encontrada en los puntos de medición. Algunos de los efectos que podrían ocasionar lo resumimos a continuación: a. Efectos en cables y conductores.- al circular corriente directa a través de un conductor se produce calentamiento como resultado de las pérdidas por efecto Joule, I2R, donde R es la resistencia a corriente directa del cable y la corriente está dada por el producto de la densidad de corriente por el área transversal del conductor. A medida que aumenta la frecuencia de la corriente (alto THDI) que transporta el cable (manteniendo su valor rms igual al valor de corriente directa) disminuye el área efectiva por donde ésta circula puesto que la densidad de corriente crece en la periferia exterior, lo cual se refleja como un aumento en la resistencia efectiva del conductor. b. Efecto en transformadores.- la mayoría de los transformadores están diseñados para operar con corriente alterna a una frecuencia fundamental (60 Hz), lo que implica que operando en condiciones de carga nominal y con una temperatura no mayor a la temperatura ambiente especificada, el transformador debe ser capaz de disipar el calor producido por sus pérdidas sin sobrecalentarse ni deteriorar su vida útil. Las pérdidas en los transformadores consisten en pérdidas sin carga o de núcleo y pérdidas con carga, que incluyen las pérdidas I2R, pérdidas por corrientes de eddy y pérdidas adicionales en el tanque, sujetadores, u otras partes de hierro. De manera individual, el efecto de las armónicas en estas pérdidas se explica a continuación:

Pérdidas sin carga o de núcleo: producidas por el voltaje de excitación en

el núcleo. La forma de onda de voltaje en el primario es considerada senoidal independientemente de la corriente de carga, por lo que no se considera que aumentan para corrientes de carga no senoidales. Aunque la corriente de magnetización consiste de armónicas, éstas son muy pequeñas comparadas con las de la corriente de carga, por lo que sus efectos en las pérdidas totales son mínimos. Pérdidas I2R: si la corriente de carga contiene componentes armónicas, entonces estas pérdidas también aumentarán por el efecto piel. Pérdidas por corrientes de eddy: estas pérdidas a frecuencia fundamental son proporcionales al cuadrado de la corriente de carga y al cuadrado de la frecuencia, razón por la cual se puede tener un aumento excesivo de éstas en los devanados que conducen corrientes de carga no senoidal (y por lo tanto en también en su temperatura). Se refleja como un aumento en la resistencia efectiva del conductor.

c. Efecto en banco de condensadores.- El principal problema que se puede

tener al instalar un banco de capacitores en circuitos que alimenten cargas no lineales es la resonancia tanto serie como paralelo, a medida que aumenta la frecuencia, la reactancia inductiva del circuito equivalente del sistema de distribución aumenta, en tanto que la reactancia capacitiva de un banco de capacitores disminuye. Existirá entonces al menos una frecuencia en la que las reactancias sean iguales, provocando la resonancia, y destrucción del condensador.

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d. Efecto en los motores de inducción.- Las armónicas producen los siguientes efectos en las máquinas de corriente alterna: un aumento en sus pérdidas, la disminución en el torque generado y disminución de la vida útil. Esto tiene gran importancia en la industria y a continuación se mostrará un estudio simplificado de estos efectos.

Pérdidas en los motores de inducción: si el voltaje que se alimenta a un motor de inducción contiene componentes armónicas, entonces se incrementarán sus pérdidas I2R en el rotor y estator, pérdidas de núcleo (eddy e histéresis) y pérdidas adicionales, en tanto que las pérdidas de fricción y ventilación no son afectadas por las armónicas. En forma más detallada, tenemos el siguiente análisis de las pérdidas.

1. Pérdidas I2R en el estator: según IEEE [20], las pérdidas en el estator son determinadas utilizando la resistencia a corriente directa de la máquina, corregida a la temperatura especificada. Al operar la máquina de inducción con voltajes con contenido armónico no sólo aumentan estas pérdidas por el efecto piel que incrementa el valor de la resistencia efectiva, sino que también aumenta el valor de la corriente de magnetización, incrementándose aún más las pérdidas I2R. 2. Pérdidas I2R en el rotor: éstas aumentan de manera más significativa que las anteriores, por el diseño de la jaula en los motores de inducción que se basa en el aprovechamiento del efecto piel para el arranque. Esta resistencia aumenta en forma proporcional a la raíz cuadrada de la frecuencia y por ende las pérdidas. 3. Pérdidas de núcleo: estas pérdidas son función de la densidad de flujo en la máquina. Éstas aumentan con excitación de voltaje no senoidal puesto que se tienen densidades de flujo pico más elevadas, sin embargo su aumento es aún menor que el de las pérdidas mencionadas anteriormente e incluso son más difíciles de cuantificar. 4. Pérdidas adicionales: son muy difíciles de cuantificar aún bajo condiciones de voltaje senoidal. Al aplicar voltaje no senoidal, éstas aumentan en forma particular para cada máquina. Torque en el motor de inducción: las armónicas de secuencia positiva producen en el motor de inducción un torque en el mismo sentido de la dirección de rotación, en tanto que las de secuencia negativa tienen el efecto opuesto. En caso de que se tenga conectado el neutro, el par producido por las armónicas “triplen” es igual a cero. Dependiendo del contenido armónico del voltaje aplicado, el par promedio de operación puede verse disminuido considerablemente, sin embargo en la mayoría de los casos el efecto producido por las armónicas de secuencia negativa se cancela con el efecto de las de secuencia positiva, por lo que su efecto neto en el par promedio puede despreciarse. La interacción de las corrientes armónicas del rotor con el flujo en el entrehierro de otra armónica resultan torques pulsantes en los motores, los que pueden afectar la calidad del producto donde las cargas de los motores son sensibles a estas variaciones. Estos torques pulsantes también pueden excitar una frecuencia de resonancia mecánica lo que resultaría en oscilaciones que pueden causar fatiga de la flecha y otras partes mecánicas conectadas. Por lo general la magnitud de estos torques es generalmente pequeña y su valor promedio es cero.

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B. La energía eléctrica en los Tableros Generales N°1, N°2 y N°3 no cumplen con los valores de Tasa de distorsión armónica de Tensión y Corriente para condiciones mayores y menores a una hora de duración referenciados en la norma IEEE 519.

TG

N°1

N°2

N°3

Transformador Marca: Delcrosa Tensión: 22.9/10/0.40kV Potencia:1000kVA Marca: Fasetron S.R.L. Tensión: 22.9/0.4/0.231kV Potencia:1000kVA Marca: Compañía Electro Andina S.A. Tensión: 22.9/10/0.23kV Potencia:500kVA

THDI THDV IEEE 519 IEEE 519 condiciones mayores a 1hr de duración

THDI THDV IEEE 519 IEEE 519 Condiciones menores a 1hr de duración

NO CUMPLE

CUMPLE

NO CUMPLE

CUMPLE

NO CUMPLE

NO CUMPLE

NO CUMPLE

CUMPLE

NO CUMPLE

CUMPLE

NO CUMPLE

CUMPLE

C. El Armónico individual de tensión más preponderante es el de 5° orden este armónico es generado en la planta y son características de cargas de naturaleza no lineal.

TG

Marca Del Transformador

Nivel de tensión

Armónicos de tensión

N°1

Marca: Delcrosa

380V

5°,7°

380V

5°, 7°

220V

3°,5°, 7°

N°2 N°3

Marca: Fasetron S.R.L. Marca: Compañía Electro Andina S.A.

D. La tasa de distorsión armónica de corriente es mayor a la tasa de distorsión armónica de tensión THDV
Transformador N°2 525kW

Transformador N°3 135.26kW

Potencia total 956.26kW

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F. Algunos valores tensión no cumplen con Norma Técnica de Calidad de Servicios en Electricidad (NTCSE).

TG

Marca Del Transformador

Nivel de tensión

Máximo permitido (NTCSE)

Mínimo permitido (NTCSE)

N°1

Marca: Delcrosa

380V

NO CUMPLE

CUMPLE

380V

NO CUMPLE

CUMPLE

220V

NO CUMPLE

CUMPLE

N°2 N°3

Marca: Fasetron S.R.L. Marca: Compañía Electro Andina S.A.

G. Algunos valores de frecuencia no cumplen con Norma Técnica de Calidad de Servicios en Electricidad (NTCSE)

S

Marca Del Transformador

Nivel de tensión

Máximo permitido (NTCSE)

Mínimo permitido (NTCSE)

N°1

Marca: Delcrosa

380V

NO CUMPLE

CUMPLE

N°2

Marca: Fasetron S.R.L.

380V

NO CUMPLE

NO CUMPLE

N°3

Marca: Compañía Electro Andina S.A.

220V

CUMPLE

CUMPLE

H. El diagrama de cargas y máxima demanda del registro en SIMULACION: Máxima demanda registrada kW 816.84kW Diagrama de carga y máxima demanda 900 800 700

600 500 400

300 200 100 0 25/08/2012

26/08/2012

27/08/2012

28/08/2012

29/08/2012

30/08/2012

31/08/2012

01/09/2012

02/09/2012

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I.

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El cuadro de cargas con registros de máximas demandas por transformadores se distribuye de la siguiente manera:

CELDA DE SALIDA

Transformadores

Sistema

Potencia (kW)

% del total

N°1

Marca: Delcrosa

380V

296kW

30.95%

380V

525kW

54.90%

220V

135.26kW

14.15%

956.26kW

100%

Marca: Fasetron S.R.L. Marca: Compañía Electro Andina S.A.

N°2 N°3

Máxima Demanda Total fd=1

J. El cuadro de cargas con registros de máximas demandas por niveles de tensión se distribuye de la siguiente manera: Tensión

Transformadores

Potencia (kW)

% del total

380V

N° 1,2

821 kW

85.85%

220V

N° 3

135.26 kW

14.15% 100%

Máxima Demanda Total fd=1, 956.26kW

K. Capacidad de potencia aparente de transformadores en relación a la potencia aparente máxima consumida:

CELDA DE SALIDA

Potencia del Transformador (kVA)

Potencia Registrada (kVA)

Porcentaje de Potencia consumida (%)

Reserva del Transformador (%)

N°1

1000 kVA

395 kVA

39.5%

60.5%

N°2

1000 kVA

737 kVA

73.7%

26.3%

N°3

500 kVA

135.43 kVA

27.08%

72.92%

L. Potencia reactiva inductiva y factor de potencia promedio registrados en puntos de medición:

Tablero General

Nivel de tensión

Potencia reactiva Registrada (kVar) Inductivos

Factor de potencia promedio

N°1

380V

277 kVar

0.46

N°2

380V

520 kVar

0.59

N°3

220V

53.8 kVar

0.92

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11 RECOMENDACIONES A. Para las tableros de los transformadores N°1, N°2 y N°3, que presentan valores de THDV y THDI superiores a la norma referenciada, se propone: a. Para las cargas de los transformadores N°1, N°2 y N°3, que presentan valores de THDV y THDI superiores a la norma referenciada, se propone dotar al sistema de control de sus respectivas líneas de producción con transformadores de aislamiento trifásicos, factor K13, con disposición 220/380Vac (Fase-Neutrotierra), grupo de conexión Dyn5 y tensión estabilizada con filtro de THDV <3%. La conexión a tierra para estos sistemas debe ser independiente conectado a un mismo sistema de protección a tierra, tanto fuerza y control para tener el mismo potencial, este sistema deberá tener una resistencia menor a 5 ohmios. Esto como medida preventiva frente a las perturbaciones provocadas por los armónicos de tensión y corriente en la línea de fuerza. b. Identificar a través de un estudio las fuentes generadoras armónicos y por medio de la elaboración y ejecución de un proyecto integral, disminuir su incidencia en el sistema eléctrico. B. Mejorar los valores del nivel de tensión de los tableros N°1, N°2, N°3, presentan tensiones por encima del máximo permitido según NTCSE, se propone lo siguiente: a. Realizar mediciones del nivel de tensión al final de carga y de acuerdo a estos resultados mejorar el nivel de tensión regulando los tap en los transformadores. b. Calcular la caída de tensión teórica considerando la longitud del cable, y la corriente que consume y determinar su correspondencia con los valores medidos. C. Para las tableros N°1, N°2, N°3 diseñar bancos de condensadores con filtros de rechazo por la presencia notable de armónicos de tensión y corriente predominantemente de 5to orden. Aunque los condensadores, como tales no generan armónicos, son uno de los elementos más sensibles a la presencia de armónicos. Los condensadores son receptores que por sus características intrínsecas pueden producir resonancias armónicas, amplificando los niveles de armónicos de nuestra instalación, capaces de provocar los siguientes efectos: a. Deterioro prematuro de los condensadores, con posible riesgo de destrucción de estos. b. Disparos intempestivos protecciones. c. Sobrecalentamiento de conductores d. Sobrecalentamiento de transformadores, e. Llegando a provocar disparo por sobre temperatura, perdidas extras tanto en el cobre como en el hierro y saturación, aumento de pérdidas térmicas. D. En el programa de adquisición de nuevos equipos se recomienda que los niveles de distorsión armónica de tensión y corriente de estos nuevos equipos estén por debajo del 5%, para evitar elevar el nivel de THDV, THDI en el sistema, disminuir las pérdidas y la corrección del factor de potencia. E. Se recomienda que los sistemas de protección a tierra conectados a Líneas de fuerza, control y bancos de condensadores cuenten con un programa de mediciones y mantenimientos programados parte de las soluciones de los problemas de perturbaciones están referidas a una resistencia apropiada de los SPAT, se recomienda una resistencia menor a 5 ohmios, salvo especificación técnica de los equipos con los que cuenta la planta. F. El diagrama de carga de la planta presenta valles y crestas bien diferenciadas se podría hacer más eficiente el consumo de la energía eléctrica a través de un proyecto de

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administración de la máxima demanda y de esta manera reducir sus costos por consumo de energía eléctrica. Diagrama de carga 900 800 700

600 500 400

300 200 100 0 25/08/2012

26/08/2012

27/08/2012

28/08/2012

29/08/2012

30/08/2012

31/08/2012

01/09/2012

02/09/2012

M. Para el diseño de los bancos de condensadores de los tableros TG N°1, TG N°2, TG N° 3 se deberán considerar las siguientes potencias reactivas.

Tablero General

Nivel de tensión

Potencia reactiva Registrada +30% (kVar) Inductivos

N°1

380V

360 kVar

N°2

380V

680 kVar

N°3

220V

70 kVar

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ANEXO1 “TABLAS DE VALORES DE DISTORSIÓN ARMÓNICA IEEE 519”

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NORMA IEEE 519 Tabla 1. IEEE 519 Límites en la Distorsión de la Corriente. Para condiciones con duración superior a una hora. Para períodos más cortos el límite aumenta un 50% Límites de Corriente Armónica para Carga no lineal en el Punto Común de acoplamiento con Otras Cargas, para voltajes entre 120 - 69,000 volts. Máxima Distorsión Armónica Impar de la Corriente, en % del Armónico fundamental ISC/IL <11 THD 11h<17 17h<23 23h<35 35h <20* 4.0 2.0 1.5 0.6 0.3 5.0 20<50 7.0 3.5 2.5 1.0 0.5 8.0 50<100 10.0 4.5 4.0 1.5 0.7 12.0 100<1000 12.0 5.5 5.0 2.0 1.0 15.0 >1000 15.0 7.0 6.0 2.5 1.4 20.0 Límites de Corriente Armónica para Carga no lineal en el Punto Común de acoplamiento con Otras Cargas, para voltajes entre 69,000 - 161,000 volts. Máxima Distorsión Armónica Impar de la Corriente, en % del Armónico fundamental ISC/IL <11 THD 11h<17 17h<23 23h<35 35h <20* 2.0 1.0 0.75 0.3 0.15 2.5 20<50 3.5 1.75 1.25 0.5 0.25 4.0 50<100 5.0 2.25 2.0 0.75 0.35 6.0 100<1000 6.0 2.75 2.5 1.0 0.5 7.5 >1000 7.5 3.5 3.0 1.25 0.7 10.0 Límites de Corriente Armónica para Carga no lineal en el Punto Común de acoplamiento con Otras Cargas, para voltajes > 161,000 volts. Máxima Distorsión Armónica Impar de la Corriente, en % del Armónico fundamental ISC/IL <11 THD 11h<17 17h<23 23h<35 35h <50 2.0 1.0 0.75 0.30 0.15 2.5 50 3.0 1.5 1.15 0.45 0.22 3.75 Los armónicos pares se limitan al 25% de los límites de los armónicos impares mostrados anteriormente * Todo equipo de generación se limita a estos valores independientemente del valor de Isc/Il que presente Donde ISC = corriente Máxima de cortocircuito en el punto de acoplamiento común. IL = Máxima demanda de la corriente de carga (a frecuencia fundamental) en el punto de acoplamiento común. THD = Distorsión total de la demanda (RSS) en % de la demanda máxima.

Tabla 1. IEEE 519 Límites en la Distorsión de la tensión Para condiciones con duración superior a una hora. Para períodos más cortos el límite aumenta un 50% Voltaje de barra en el Distorsión individual de Distorsión total del voltaje punto de acoplamiento Voltaje (%) THD (%) común Hasta 69 KV 3.0 5.0 De 69 KV a 137.9 KV 1.5 2.5 138 KV y mas 1.0 1.5 Nota: Los sistemas de alto voltaje pueden llegar hasta un 2.0% en THD cuando lo que causa es un alto voltaje terminal DC, el cual podría ser atenuado.

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ANEXO2 “NORMA TÉCNICA DE CALIDAD DE SERVICIOS EN ELECTRICIDAD NTCSE”

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NORMA TÉCNICA DE CALIDAD DEL SERVICIO EN ELECTRICIDAD TENSIÓN 5.1.2 Tolerancias.- Las tolerancias admitidas sobre las tensiones nominales de los puntos de entrega de energía, en todas las Etapas y en todos los niveles de tensión, es de hasta el ±5.0% de las tensiones nominales de tales puntos. Tratándose de redes secundarias en servicios calificados como Urbano-Rurales y/o Rurales, dichas tolerancias son de hasta el ±7.5%. Se considera que la energía eléctrica es de mala calidad, si la tensión se encuentra fuera del rango de tolerancias establecidas en este literal, por un tiempo superior al cinco por ciento (5%) del período de medición. 􀂃 Texto del último párrafo según D.S. N° 009-1999-EM, publicado el 1999. 04. 11 FRECUENCIA 5.2.3 Tolerancias.Las tolerancias admitidas para variaciones sobre la frecuencia nominal, en Todo nivel de tensión, son: − Variaciones Sostenidas (Δf’k (%)): ± 0.6 %. − Variaciones Súbitas (VSF’): ± 1.0 Hz. − Variaciones Diarias (IVDF’): ± 600.0 Ciclos.

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ANEXO 3 “REGISTRO DE PARÁMETROS ELÉCTRICOS TABLERO GENERAL N°1”

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ANEXO 4 ““REGISTRO DE PARÁMETROS ELÉCTRICOS TABLERO GENERAL N°2”

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ANEXO 5 “REGISTRO DE PARÁMETROS ELÉCTRICOS TABLERO GENERAL N°3”