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CAUSAS Y EFECTOS
CAUSAS
Saturación de Núcleos Magnéticos
Cargas Electrónicas
Corrientes No Senoidales : IH
IH.Z VH
VRes = VBuena + VH = Vh

CAUSAS Y EFECTOS
CAUSAS:
Tradicionales (Clásicos)
Transformadores
Máquinas rotantes
Hornos de arco
Modernos (Electrónica de Potencia)
Lámparas fluorescentes
Controles electrónicos, fuentes conmutadas, equipamientos electrónicos modernos de oficina
Dispositivos controlados (tiristores):
Rectificadores
Inversores
Compensadores estáticos
Cicloconversores
Transmisión HVDC

CAUSAS Y EFECTOS
CAUSAS: Transformadores
Corriente de excitación:

CAUSAS Y EFECTOS
CAUSAS:Transformadores
Corriente de excitación:
0 0.005 0.01 0.015 0.02
-1.5
-1
-0.5
0
0.5
1
1.5
t [ms]
Im
[pu]

CAUSAS Y EFECTOS
CAUSAS: Transformadores

CAUSAS Y EFECTOS
CAUSAS: Hornos de Arco

CAUSAS Y EFECTOS
CAUSAS: Lámparas fluorescentes o de arco
Lámpara de mercurio
0 5 10 15 20 25
0
5
10
15
%
de
la
I
Fund
0 5 10 15 20 25
0
1
2
3
4
%
de
la
V
Fund

CAUSAS Y EFECTOS
CAUSAS: Microondas
0 5 10 15 20 25
0
2
4
6
8
%
de
la
I
Fund
0 5 10 15 20 25
0
1
2
3
%
de
la
V
Fund

CAUSAS Y EFECTOS
CAUSAS: Equipos electrónicos
Fuentes monofásicas
220 V
AC
Switcher
y
Control 6 V
DC

CAUSAS Y EFECTOS
PC
0 0.005 0.01 0.015 0.02
-2
0
2
ms
A
0 5 10 15 20 25 30 35 40
0
50
100
Orden armónico
%
Fun

CAUSAS Y EFECTOS
TV
0 0.005 0.01 0.015 0.02
-2
0
2
ms
A
0 5 10 15 20 25 30 35 40
0
50
100
Orden armónico
%
Fun

CAUSAS Y EFECTOS
CAUSAS: Conversores trifásicos de potencia
Accionamientos de DC

CAUSAS Y EFECTOS
Accionamientos de AC
Diodos rectificadores Transistores inversores

CAUSAS Y EFECTOS
Accionamientos de AC

CAUSAS Y EFECTOS
Notches

CAUSAS Y EFECTOS
CAUSAS: Cargadores de baterías

CAUSAS Y EFECTOS
EFECTOS:
1.- Amplificación de los niveles de armónicos resultante de
resonancias serie o paralelo
2.- Reducción en la eficiencia de la generación,
transmisión y utilización de la energía
3.- Envejecimiento prematuro del aislamiento de los
componentes eléctricos de una planta y acortamiento de
su vida útil
4.- Problemas de mala operación en una planta

CAUSAS Y EFECTOS
EFECTOS:
Resonancia paralelo
f es la frecuencia fundamental
fp es la frecuencia resonante paralelo
SS es la potencia de cortocircuito
SC es la potencia del banco de condensadores.
Carga Fuente armónica Carga
A B C
In
CL
CS
LS
Punto de
acoplamiento
común
Sistema









C
S
p
S
S
f
f

CAUSAS Y EFECTOS
EFECTOS:
Resonancia Serie
f es la frecuencia fundamental,
fs es la frecuencia resonante serie,
St es la potencia del transformador
Zt es la impedancia del transformador en por unidad,
Sl es la potencia activa.
ST, VA
SC, VAr SL, VA
2
2
c
l
t
c
t
s
S
S
Z
S
S
f
f 


CAUSAS Y EFECTOS
EFECTOS: Máquinas rotantes
1.- Calentamiento: perdidas en el hierro y en el cobre
Factor de pérdidas en el cobre (comparativo):
2.- Torque pulsante
3.- Resonancia mecánica
4.- Ruidos
5.- Puntos calientes
 








2
h
h
f
V
L

CAUSAS Y EFECTOS
EFECTOS: Cables y Conductores
1.-Incremento de las pérdidas por valor rms de la corriente
2.- Efecto Skin:
3.- Caídas de tensión armónicas
4.- Incremento de los valores crestas de tensión:
Sobrecarga del aislamiento
Corona
5.- Corriente de neutro
 h
h R
I 2
dc
f R
K
R .

dc
R
f
X
.
06359
,
0



CAUSAS Y EFECTOS
EFECTOS: Condensadores
CALENTAMIENTO
Una tensión distorsionada a sus bornes produce una pérdida en los mismos
expresada por:
Donde tanδ=R/(1/ωC) es el factor de pérdidas, ωn=2πfn, Vn valor rms de la componente
nth de tensión
SOBRECARGA SOBRE ELAISLAMIENTO


1
2
)
(tan
n
n
nV
C 


CAUSAS Y EFECTOS
Algunas reglas básicas para evitar, en principio, condiciones resonantes en
la instalación de bancos paralelo en baja tensión:
1.- Si los kVA de carga con producción armónica se encuentran por debajo del
10 % de la potencia nominal del transformador, no existirán posibles
condiciones resonantes.
2.- Si los kVA de carga con producción armónica se encuentran por debajo de
un 30 % de la potencia nominal del transformador y los kVAr del banco
resultan menos del 20 % de la potencia nominal del transformador, no
existirán posibles condiciones resonantes.
3.- Si los kVA de carga con producción armónica se encuentran por encima del
30 % de la potencia nominal del Trasformador, deben aplicarse
condensadores como filtros.
Estas recomendaciones son aplicables para transformadores con tensiones de cortocircuito entre
el 5 % y 6 % y la impedancia del sistema menos de un 1 % de la del transformador

CAUSAS Y EFECTOS
En la IEEE Standard 18-2002 se establece que los condensadores deberán
ser capaces de operar de manera continua sin excederse ninguna de las
siguientes condiciones
1.- 110 % del valor rms de la tensión nominal
2.- 120 % del valor pico de tensión nominal (o sea, el pico de tensión
no debe exceder ; esto incluye armónicos pero excluye transitorios)
3.- 135 % del valor rms de la corriente nominal basada en los kVAr y
tensión nominal
4.- 135 % de los kVAr nominales

CAUSAS Y EFECTOS
IEC 60871-1-1997
1,3 veces la corriente nominal
No se fijan restricciones respecto de los kVA
Factor de tensión x
Vnom
Duración Máxima
1,00 Continua
1,10 12 hs cada 24 hs
1,15 30 minutos cada 24
hs
1,20 5 minutos
1,30 1minuto

CAUSAS Y EFECTOS
Si se exceden las magnitudes de corriente que aquí se han
establecido puede tomarse alguna o algunas de las siguientes
medidas:
1.- Relocalizar el banco a alguna parte del circuito donde puedan
reducirse los valores de sobrecorriente. La carga contaminante y el
banco podrían no compartir el mismo transformador.
2.- Para bancos conectados en estrella con conexión de neutro, el
neutro puede ser desconectado a los fines de eliminar la circulación
de tercer armónico (Debe luego analizarse lo que sucederá con esta
nueva situación desde el punto de vista de el aislamiento del banco
y la protección contra sobrecorrientes).
3.- Si ninguna de las anteriores resulta ser la solución se deberá recurrir
a la incorporación de un reactor sintonizado. Este reactor se ajustará
a las frecuencias resonantes. Esta acción modificará los parámetros
de diseño del banco.

CAUSAS Y EFECTOS
EFECTOS: Elementos de protección
FUSIBLES y TERMÓMAGNÉTICAS: adelanto en la
respuesta (efecto térmico)
INTERRUPTORES: Alguno problemas en sobrecarga
RELÉS
- Digitales
- Electromecánicos y analógicos
* Problemas durante una falta
* Problemas en condiciones normales

CAUSAS Y EFECTOS
EFECTOS: Equipamientos electrónicos
1.- Elementos que usan el cruce por cero de la tensión
2.- Fuentes electrónicas:
El pico de tensión mantiene los condensadores a plena carga
Reducción en la capacidad de soportar huecos
Algunos fabricante de PC limitan el factor de cresta 1,41±1, o
un 5%de THDV y un 3% para un armónico.
3.- Notchs
Pueden “simular” un pasaje por cero
Interferencia en señales lógicas o de comunicación
Disparos intempestivos de tiristores

CAUSAS Y EFECTOS
EFECTOS: Lámparas
1.- Lámparas incandescentes: acortamiento de vida útil por rms de
tensión en exceso (+5% un 50% de reducción de vida útil)
2.- Lámparas de arco: podría existir problemas de resonancia entre
lámpara/condensador corrector de FP, pero no con el sistema (la f
de resonancia suele hallarse alrededor de los 80Hz)

CAUSAS Y EFECTOS
EFECTOS: Transformadores
1.- Calentamiento adicional generado por las pérdidas de la corriente
de carga
2.- Problemas de resonancia entre la inductancia del transformador y
los condensadores del sistema
3.- Sobrecarga del aislamiento
4.- Vibraciones y ruidos

CAUSAS Y EFECTOS

CAUSAS Y EFECTOS
DERATING DE TRANSFORMADORES: IEEE C57.110-1998
Las perdidas en transformadores se categorizan como:
1.- Pérdidas en vacío
2.- Pérdidas en carga = I2R + pérdidas dispersas = I2R+ PEC +POSL =P+
PEC+ POSL
• R es el valor medido
• En los bobinados, pérdidas por corrientes parásitas (PEC), PEC I2 y a f2
• Fuera de los bobinados, otras Pérdidas adicionales (POSL),
3.- Pérdidas totales = Pérdidas en vacío + Pérdidas en carga

CAUSAS Y EFECTOS
Se trata de prevenir de calentamientos por encima de los de diseño,
especialmente en los bobinados, cuando la corriente de carga contiene
distorsión (las pérdidas en estas condiciones no deberían exceder las
pérdidas nominales).
Los mayores calentamientos se producen en el bobinado interno y en
los extremos, superior e inferior.
El método propuesto se basa en el cálculo de una “capacidad
equivalente del transformador” el cual establece un factor de
desclasificación de corriente para corrientes de carga que tengan una
composición armónica dada.
Las formas de onda distorsionada de la tensión también produce
pérdidas extras en el núcleo. Sín embargo la experiencia práctica ha
mostrado que este es un parámetro poco significativo.

CAUSAS Y EFECTOS
con h : 1, 2, 3, 4,….
PEC = pérdidas por corrientes parásitas en los bobinados (en por unidad de las
pérdidas nominales I2R)
PEC-R = pérdidas por corrientes parásitas en los bobinados a carga y frecuencia
nominal (en por unidad de las pérdidas nominales I2R)
Ih = valor rms de la corriente de orden armónico h (en por unidad respecto de la
corriente nominal de carga)
h = orden del armónico


 2
2
h
I
P
P h
R
EC
EC

CAUSAS Y EFECTOS
Método simplificado para determinar el derating:
PLL= pérdidas en carga
PEC = pérdidas por corrientes parásitas
PEC-R= factor de pérdidas por corrientes parásitas en condiciones nominales de operación
EC
LL P
R
I
P 
 2
2
2
.
. h
I
K
P EC
EC 
 
  

 R
EC
h
h
LL P
h
I
I
P 2
2
2
.
 


 2
2
2
.
h
h
I
h
I
K R
EC
R
EC
h
P
K
P
I





 .
1
1
2

CAUSAS Y EFECTOS
Método simplificado para determinar el derating:
Tipo MVA Tensión % PCE-R
≤1 3-8
Seco ≥1,5 5kV(AT) 12-20
≤1,5 15kV(AT) 9-15
≤2,5 480 V 1
En aceite 2,5 a 5 480 V 1-5
>5 480 V 9-15

CAUSAS Y EFECTOS
Método simplificado para determinar el derating: EJEMPLO
Orden Corriente % Frecuencia Corriente pu I2 I2xh
1 100,0 50 1,000 1,000 1,000
3 1,6 150 0,016 0,000 0,002
5 26,1 250 0,261 0,068 1,703
7 5,0 350 0,050 0,003 0,123
9 0,3 450 0,003 0,000 0,001
11 8,9 550 0,089 0,008 0,958
13 3,1 650 0,031 0,001 0,162
15 0,2 750 0,002 0,000 0,001
17 4,8 850 0,048 0,002 0,666
19 2,6 950 0,026 0,001 0,244
21 0,1 1050 0,001 0,000 0,000
23 3,3 1150 0,033 0,001 0,576
25 2,1 1250 0,021 0,000 0,276
1,084 5,712

CAUSAS Y EFECTOS
Método simplificado para determinar el derating: EJEMPLO
Tomando PEC-R= 8%
28
,
5
084
,
1
712
,
5


K
87
,
0
)
08
,
0
.
28
,
5
(
1
08
,
0
1




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