Los problemas de armónicos son problemas comunes de calidad de la energía en los sistemas eléctricos. No sólo afectan el funcionamiento normal del equipo, sino que también pueden provocar un desperdicio de energía y daños al equipo. El enfoque más simple para la mitigación de armónicos implica los siguientes pasos:
I. Comprender las causas de la generación armónica
Los armónicos son generados principalmente por cargas no lineales, como variadores de frecuencia (VFD), fuentes de alimentación ininterrumpida (UPS), iluminación LED, computadoras y otros equipos electrónicos. Estos dispositivos producen corrientes no-sinusoidales durante el funcionamiento, introduciendo así armónicos en la red eléctrica. Los órdenes armónicos comunes incluyen el 3.º, 5.º, 7.º y otros armónicos con números impares-.
II. Los métodos más simples de mitigación de armónicos
1. Aumentar la capacidad de cortocircuito-del sistema
Mejorar la capacidad de cortocircuito-del sistema reduce las tasas de distorsión armónica del voltaje. Esto se puede lograr seleccionando transformadores más grandes o acortando las distancias de suministro de energía. Si bien es sencillo, este método está limitado por las condiciones reales de la red.
2. Distribuya de manera óptima las cargas no lineales
Distribuya las cargas no lineales de manera uniforme en las tres fases, evitando la concentración en una sola fase. Este enfoque no requiere equipo adicional; La mitigación eficaz de los efectos del tercer-armónico se logra mediante una distribución equilibrada de la carga durante el diseño de la distribución.
3. Utilice dispositivos de supresión de armónicos
● Filtros Pasivos (Filtros LC): La solución de supresión de armónicos más sencilla y económica. Compuestos por inductores y condensadores, estos filtros están diseñados para frecuencias armónicas específicas para absorberlas de manera efectiva. Por ejemplo, se puede diseñar un filtro de 250 Hz para suprimir el quinto armónico.
● Filtros activos (APF): aunque son más costosos, ofrecen una instalación sencilla y una eficacia significativa. Eliminan los armónicos al detectar continuamente corrientes armónicas y generar corrientes de contra-compensación, lo que los hace adecuados para escenarios con múltiples armónicos simultáneos.
4. Selección de equipos de bajos-armónicos
Al adquirir equipos nuevos, dé prioridad a los productos etiquetados con características de "bajos armónicos" o "supresión de armónicos". Estos equipos suelen incorporar medidas como PFC (Corrección del Factor de Potencia) internamente, reduciendo la generación de armónicos en la fuente.
III. Recomendaciones prácticas
1. Priorizar el abordaje de las fuentes armónicas primarias
Identifique fuentes primarias de armónicos y sus frecuencias utilizando analizadores de calidad de energía y luego concentre sus recursos en resolver problemas clave. Normalmente, el 80% de los problemas armónicos se originan en el 20% de los equipos.
2. Soluciones de modificación simples
● Instale filtros dv/dt o filtros de onda sinusoidal en la salida de los variadores de frecuencia (VFD).
● Agregar reactores de entrada al equipo de fuente de alimentación de modo conmutado- (SMPS).
● Alimentar cargas no lineales monofásicas-utilizando transformadores conectados en configuración delta para bloquear eficazmente los armónicos de secuencia cero-(p. ej., armónicos de tercer-orden).
3. Comprobaciones periódicas de mantenimiento
Inspeccionar periódicamente el estado operativo de filtros y equipos de compensación. Asegúrese de que los condensadores no muestren abultamientos ni fugas y que los reactores no presenten sobrecalentamiento. El mantenimiento sencillo garantiza el funcionamiento eficaz-a largo plazo de los dispositivos de mitigación de armónicos.
IV. Precauciones
1. Evitar una mitigación excesiva; Mantenga la distorsión armónica total (THD) dentro del rango razonable de 5%-8%.
2. Los planes de mitigación deben tener en cuenta el impacto de los armónicos de fondo en el sistema.
3. Es posible que los métodos simples no se adapten a todos los escenarios; Los entornos industriales pueden requerir soluciones combinadas.
V. Análisis de costos-beneficios
Considerando la simplicidad y la economía, priorice las medidas en el siguiente orden:
1. Equilibrio de carga (coste cero).
2. Instalación de reactores de entrada (bajo costo).
3. Instalación de filtros pasivos (coste medio).
4. Implementar filtros activos (mayor costo).
Estos métodos pueden controlar eficazmente los problemas armónicos en la mayoría de los escenarios. Para aplicaciones prácticas, recomendamos realizar primero pruebas básicas de calidad de la energía para identificar el espectro armónico antes de seleccionar la solución de mitigación simple más adecuada. Sólo para problemas armónicos particularmente complejos se deben considerar soluciones integrales. Recuerde, la solución más sencilla suele ser la más eficaz.