“Estudio de Contaminación Armónica en
AT y MT S/E Principal RT”
Contrato de Servicio Mantenimiento de
Infraestructura del Sistema Eléctrico
de Potencia IMA Industrial - Codelco RT”
Marzo 2016
Preparado por: Elvis Rivas Gallardo
Ingeniero Especialista en Protecciones
MINERÍA | ENERGÍA | INDUSTRIA
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INDICE DE CONTENIDO
1. INTRODUCCIÓN ................................................................................................................................. 3
2. ALCANCE Y OBJETIVOS ................................................................................................................. 3
3. METODOLOGÍA .................................................................................................................................. 4
4. ANTECEDENTES ................................................................................................................................ 5
5. MODELO DEL SISTEMA EN SOFTWARE ETAP ........................................................................ 5
6. CASOS DE ESTUDIO ......................................................................................................................... 9
7. REVISIÓN DEL COMPORTAMIENTO DE LOS FILTROS ARMÓNICOS .............................. 9
7.1. CASO 1 .................................................................................................................................................. 9
7.2. CASO 2 ............................................................................................................................................... 11
7.3. CASO 3 ............................................................................................................................................... 12
8. FLUJO DE CARGA ARMÓNICO Y BARRIDO DE FRECUENCIAS ..................................... 19
8.1. CASO 1 ............................................................................................................................................... 19
8.2. CASO 2 ............................................................................................................................................... 25
8.3. CASO 3 ............................................................................................................................................... 30
9. IMPACTO DEL BANCO DE CONDENSADORES EN CONDICIONES NORMALES ........ 34
10. MEDICIONES ..................................................................................................................................... 37
10.1. PCC ................................................................................................................................................... 38
10.2. TRANSFORMADORES PRINCIPALES Y BARRAS DE DISTRIBUCIÓN PRIMARIA..... 40
10.3. ALIMENTADORES ......................................................................................................................... 43
11. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ............................................................................... 52
ANEXO 1 ..................................................................................................................................................... 56
ANEXO 2 ..................................................................................................................................................... 57
ANEXO 3 ..................................................................................................................................................... 58
ANEXO 4 ..................................................................................................................................................... 59
ANEXO 5 ..................................................................................................................................................... 60
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1. INTRODUCCIÓN
En el siguiente estudio se entrega una revisión de la contaminación armónica a
nivel de 23 kV y en el Punto de Acoplamiento Común (PCC sigla en inglés) en 220
kV, de manera de verificar el estado en que los elementos de mitigación de
armónicas están operando y comprobar si los indicadores de distorsión están
dentro de los valores indicados por la normativa vigente.
Los elementos que mediante este estudio se verifican, están asociados a la
distribución primaria en 23 kV (switchgear GIS 1-2 y 3-4), cargas no lineales
contaminantes y filtros armónicos.
Finalmente se entregan recomendaciones, basado en el análisis descrito
anteriormente y los hallazgos evidenciados en las mediciones y simulaciones
realizadas.
2. ALCANCE Y OBJETIVOS
El siguiente estudio tiene por objetivo:

Evaluar el grado de contaminación armónica existente en el SEP de RT,
verificando si se cumple la normativa vigente respecto a distorsión
armónica de tensión y corriente.

Modelar el sistema desde el punto de vista del análisis armónico,
identificando puntos de resonancia.

Estudiar el comportamiento actual de los filtros armónicos.

Analizar el impacto que produce la incorporación de los bancos de
condensadores en la redistribución del flujo de corrientes armónicas en
estos y en los filtros armónicos.

Evidenciar
eventuales
problemas
que
puedan
subyacer
y
dar
recomendaciones para subsanar o mitigar ciertas condiciones.
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Para cumplir con los objetivos, se establece que el alcance que da el marco al
presente estudio, circunscribe los equipos e instalaciones a analizar sólo para el
nivel de tensión de 23 kV y 220 kV, quedando fuera del alcance las cargas y equipos
de tensión distinta a la indicada.
3. METODOLOGÍA
El conjunto de actividades que constituyen la metodología utilizada en el
desarrollo del presente estudio, se describe a continuación:
-
Revisión de antecedentes: se revisan los antecedentes topológicos y
características de los equipos, diagramas unilineales, informes y memorias
de cálculo, además de levantar los parámetros e índices de los equipos
analizados en el presente estudio.
-
Preparación del modelo: en el software ETAP, se prepara un modelo
incorporando todas las características levantadas y recabadas en los
antecedentes, respecto de los equipos que estén dentro del alcance de este
estudio.
-
Casos: se establece los casos de operación y en el software ETAP se calcula
flujos de corriente armónica y barrido de frecuencia en las barras de
interés, a fin de determinar los niveles de distorsión presentes, eventuales
sobrecargas y puntos de resonancia.
-
Validación del modelo mediante mediciones: Se realiza mediciones de
distorsión armónica en las barras de interés para ajustar el modelo y
determinar empíricamente si los indicadores de distorsión se encuentran
dentro de los límites establecidos por la normativa vigente.
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4. ANTECEDENTES
Para la realización de este informe, se ha recabado los siguientes antecedentes:

Estudio de flujos de corriente armónica 7526-01-EE-IF-004, SDI-IMA,
septiembre 2011

Diagrama Unilineal Proyecto original RT

Diagrama unilineal de filtros armónicos

Datos de placa de bancos de filtros armónicos
5. MODELO DEL SISTEMA EN SOFTWARE ETAP
Para modelar el sistema en ETAP, se ha recabado información de la topología del
SEP y se ha realizado un levantamiento de los parámetros de los equipos,
utilizando los documentos indicados en los antecedentes. El modelo para analizar
los armónicos se basa en los siguientes supuestos y consideraciones:

Sistema equivalente del SING en barras de 220 kV de S/E RT se obtuvo
mediante una simulación de cortocircuito a generación máxima y
mínima en software DIGSILENT, considerando la base de datos del CDECSING actualizada en octubre de 2015.

Las cargas que no sean significativas para el desarrollo del análisis, se
concentran en cargas agrupadas.

Los VDF presentes en la planta se consideran como de 6 pulsos, bajo el
modelo que tiene el software ETAP para el VDF Rockwell de 6 pulsos,
salvo las correas transportadoras del área 140, cuyo modelo se considera
el VDF ABB ACS600 de 12 pulsos.
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Figura 1. Modelo de distorsión de corriente de VDF Rockwell 6 pulsos.
Figura 2. Modelo de distorsión de corriente de VDF ABB ACS600 12 pulsos.

Los rectificadores se modelan en base a mediciones del espectro de
frecuencia y ángulos de desfase realizadas en condiciones normales de
operación, es decir cuando los 4 rectificadores están en 37 kA.
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Figura 3. Forma de onda y espectro de frecuencias Rectificador 1.
Figura 4. Forma de onda y espectro de frecuencias Rectificador 2.
Figura 5. Forma de onda y espectro de frecuencias Rectificador 3.
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Figura 6. Forma de onda y espectro de frecuencias Rectificador 4.

Los análisis realizados están de acuerdo a los siguientes estándares y
procedimientos:
o IEEE Std 399: “Recommended Practice for Industrial and
Commercial Power System Analysis”.
o IEEE Std 519: “Recommended Practices and Requirements for
Harmonic Control in Electrical Power System”.
o IEEE Std 141: “Recommended Practice for Electric Power
Distribution for Industrial Plants”.
o Norma Técnica de Seguridad y Calidad de Servicio, diciembre
2015.
En el Anexo 1 se muestra el diagrama unilineal modelado para este estudio, en
base a los antecedentes recabados.
Cabe destacar que la variación del nivel de cortocircuito en el PCC para demanda
máxima y mínima en el SING es tan leve, que no afecta significativamente la
característica de impedancia/frecuencia de las barras de interés ni la inyección
de armónicos hacia el SING, por lo que se considerará en este estudio sólo el
sistema equivalente a cortocircuito mínimo.
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6. CASOS DE ESTUDIO
Debido al régimen y filosofía de operación, se puede analizar los siguientes casos:

Caso 1: Condición normal de operación de los transformadores de poder 1
y 3 (transformador 2 fuera de servicio por condición n-1); de esta forma, el
transformador T1 está asociado a las GIS 1 y 2 acopladas, y el transformador
T3 está asociado a las GIS 3 y 4 acopladas.

Caso 2: Condición de contingencia en la que está en operación el
transformador 1 suministrando energía sólo a la GIS 1 y el transformador 2
alimentando las GIS 2, 3 y 4 acopladas.

Caso 3: Condición de contingencia en la que está el transformador 1 y el
transformador 2 operando en paralelo, con todas las GIS acopladas.
7. REVISIÓN DEL COMPORTAMIENTO DE LOS FILTROS ARMÓNICOS
A continuación se presenta una revisión del comportamiento de los filtros
armónicos ante distintas configuraciones del sistema, aprovechando que en el mes
de enero se ha variado en tres ocasiones la topología del SEP.
7.1.
CASO 1
Antes del 4 de enero del 2016, la topología del sistema fue la indicada en el caso
1, es decir, los transformadores T1 y T3 operando independientes, alimentando
las GIS 1-2 y GIS 3-4 respectivamente.
Dado que los rectificadores 1-2 están asociados a la GIS 2 y los rectificadores 5-6
se encuentran fuera de servicio, la distorsión armónica de corriente y tensión en
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el transformador T1 y GIS 1-2 se encuentran en niveles aceptables, bajo los límites
impuestos por la norma, debido a que los filtros armónicos del GIS 1 y 2 operan
drenando la corriente armónica de un sólo par de rectificadores. Sin embargo en
el GIS 3-4 están los filtros asociados al GIS 3 y los rectificadores 3-4, cuyos
transformadores son del mismo grupo de conexión y por ende, actúan como sendos
rectificadores de 6 pulsos. Esto genera que los filtros armónicos de la GIS 3 operen
en una condición de consumo de corriente armónica superior a la que
correspondería bajo configuración normal de los transformadores rectificadores,
sobre todo las ramas de 5° y 7° armónica.
Figura 7. Comportamiento del THD de corriente en FA 3 5°-7° para los 3 casos
Este comportamiento se logra apreciar en las figuras 7, 8 y 9, donde se identifica
que para la configuración del caso 1, la distorsión armónica del filtro 3 de 5°7°oscila entre 60% y 70%, mientras que los filtros 1 y 2 de 5°-7° tienen una
distorsión entre 30% y 40%.
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7.2.
CASO 2
El día 4 de enero se cambia de topología, quedando el transformador T1
alimentando sólo la barra del GIS 1 y el transformador T2 alimentador las GIS 2, 3
y 4 acopladas. Evidentemente el transformador 2 es el que queda con la mayor
carga, cercano al 80% de la demanda total de la división, mientras que el
transformador 1 alimenta sólo cargas asociadas a apilamiento, chancado primario,
bombas de refino y SX-EW, sin rectificadores asociados. Bajo estas circunstancias,
los filtros armónicos asociados a GIS 1 quedan absolutamente aliviados,
registrando distorsiones menores al 10% para armónicas 5°-7°; sin embargo dado
que las GIS 2,3 y 4 quedan acopladas, casi la totalidad de los armónicos inyectados
por los rectificadores 1,2,3 y 4 son filtrados por los bancos de filtros 2 y 3 asociados
a sus respectivas GIS.
Figura 8. Comportamiento del THD de corriente en FA 2 5°-7° para los 3 casos
Analizando las figuras 7 y 8, se manifiesta una diferencia importante entre los
niveles de distorsión del filtro 2 y 3 de 5°-7°armónica; el banco asociado al GIS 2
filtra la mayor parte de las armónicas 5° y 7°, aumentando su nivel de THD a casi
el doble y su corriente RMS en 30 A, pasando de los 210 A en condiciones normales
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a 240 A en el caso 2. Por el contrario, el banco de filtros 3 de 5° y 7° armónica
tiene el comportamiento inverso; disminuye su nivel de distorsión a menos de la
mitad en comparación con el caso 1, y su corriente RMS se reduce de 243 A a 210
A.
Claramente existe una anomalía en el comportamiento del filtro 3 de 5°y 7°
armónica, que genera un desequilibrio importante en la distribución de corriente
filtrada por los bancos 2 y 3. Teóricamente, si ambos filtros tienen las mismas
características y están sintonizados a las mismas frecuencias, además de estar
conectados en la misma barra (GIS 2-3-4 acopladas) y por ende tener la misma
impedancia del sistema, no debería existir una diferencia tan marcada en la
distribución de corrientes armónicas de uno u otro filtro.
Figura 9. Comportamiento del THD de corriente en FA 1 5°-7° para los 3 casos
7.3.
CASO 3
El 14 de enero nuevamente se cambia la topología del sistema; esta vez se acoplan
todas las GIS, lo que se traduce en una operación en paralelo de los
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transformadores de poder 1 y 2. En este caso se acentúa la diferencia existente
entre el banco de filtros 3 de 5° y 7° versus los bancos 2 y 1; al analizar las figuras
7, 8 y 9 se puede apreciar que en este caso, la distorsión armónica del banco de
filtros 3 disminuye aún más, y que la distorsión en los bancos 2 y 1 se reparte de
manera más o menos similar. Todo este análisis nos conduce a inferir que los
bancos de filtros 1 y 2 se encuentran sintonizados a frecuencias relativamente más
cercanas a las de diseño, y por lo tanto representan un “camino” de menor
impedancia para las frecuencias 5° y 7°, en comparación al banco de filtros 3.
Figura 10. Espectro de frecuencia en banco de filtros 1 5°-7° para caso 3.
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Figura 11. Espectro de frecuencia en banco de filtros 2 5°-7° para caso 3.
Figura 12. Espectro de frecuencia en banco de filtros 3 5°-7° para caso 3
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En las figuras 10, 11 y 12 se muestra el espectro de frecuencia de la corriente
asociada a los bancos de filtros 1, 2 y 3 respectivamente para el caso 3 en
condiciones normales de operación de los rectificadores (seteados a 37 kA). Al
analizar las gráficas se confirma la hipótesis planteada en el párrafo anterior. De
manera clara es posible identificar la poca cantidad de corriente de 5° armónica
drenada por el banco de filtros 3 – menor al 4% de la fundamental – en comparación
a la corriente de 5° armónica filtrada por los bancos 1 y 2 – del orden de 30-35 %
de la fundamental. También se logra apreciar que el filtrado de corriente de 7°
armónica es relativamente igual en los bancos 1 y 2, mientras que en el banco 3
la corriente armónica de dicho orden es comparativamente menor.
El mismo fenómeno ocurre para los bancos de filtros 1, 2 y 3 de 11°-13°-17°
armónica en los tres casos analizados, tal como se indica en las figuras 13, 14 y
15, por lo que se desprende el mismo análisis realizando en los párrafos anteriores.
Figura 13. Comportamiento del THD de corriente en FA 1 11°-13°-17° para los 3 casos
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Figura 14. Comportamiento del THD de corriente en FA 2 11°-13°-17° para los 3 casos
Figura 15. Comportamiento del THD de corriente en FA 3 11°-13°-17° para los 3 casos
Una posible causa de la de-sintonización del banco de filtros 3 de 5°- 7° y en
menor medida el de 11°-13°-17° puede estar relacionado a la carga superior a la
que tendrían en condiciones normales si operaran los rectificadores 3 y 4 con los
grupos de conexión que originan armónicas características asociadas a
convertidores de 12 pulsos. Como actualmente los transformadores rectificadores
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tienen el mismo grupo de conexión, no se produce cancelación de armónicas por
el desfase angular de los devanados y por lo tanto, ambos rectificadores actúan
como sendas fuentes de armónicos de 6 pulsos. Esto produce que los filtros drenen
casi el doble de las corrientes armónicas que existirían en condiciones normales y
tanto la corriente total RMS como el índice de distorsión de corriente tengan
valores superiores a los que tendrían normalmente. Esta condición de carga
armónica para los bancos de filtros asociados a la GIS 3, ha estado presente por
alrededor de dos años, por lo que se puede conjeturar un envejecimiento
prematuro del dieléctrico asociado a los condensadores de los filtros, originando
un incremento de la capacitancia y por ende, una de-sintonización de los filtros,
disminuyendo el valor de la frecuencia de sintonía.
Los condensadores y reactores de los filtros son especificados usualmente con una
tolerancia de ±2% para la inductancia y +5% para el valor de la capacitancia. Si se
considera el peor caso de desviación debido a las condiciones anormales en las
que han estado funcionando los bancos de filtros 3 (en especial el de 5° armónica),
se tiene un nuevo valor de sintonía, que se puede obtener de la siguiente
expresión:
ℎ𝐷𝑆 = ℎ𝑠 ∙ √
1
(1 + 𝑡𝐿 )(1 + 𝑡𝐶 )
Donde ℎ𝐷𝑆 es el orden de armónica de-sintonizado y ℎ𝑠 es el orden de armónica
de diseño. En la tabla 1 se logra apreciar la de-sintonización para cada uno de los
filtros, considerando el peor caso de desviación.
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hs
5
7
11
13
17
fs
[Hz]
250
350
550
650
850
hds
4,83
6,76
10,63
12,56
16,43
fds
[Hz]
242
338
531
628
821
Tabla 1. De-sintonización de los filtros armónicos GIS 3 bajo condición más desfavorable.
Además si se considera que la corriente total que circula por los reactores de los
filtros asociados a la GIS 3 es mayor tanto en su valor RMS como en componentes
armónicas, el valor de la resistencia de dichas inductancias se ve incrementado,
ya que su magnitud es dependiente tanto de la frecuencia como de la temperatura
y, por lo tanto el factor de calidad Q disminuye, aumentando la impedancia
equivalente del filtro para frecuencias cercanas a la de sintonización.
Dado que la de-sintonización se manifestó de manera importante en la rama de
5° armónica, mientras que en todas las demás ramas del banco 3 el efecto fue un
poco más atenuado, para la simulación en el software ETAP se ha considerado una
desviación dada por la tolerancia de los elementos para el filtro de 5° armónica,
tal como se indica en la tabla 1 en su primera fila. Para los filtros de armónicas
superiores, se considera una desviación de un 2%. En la tabla 2 se indica la desintonización considerada en el modelo, para el banco de filtros asociado a GIS 3.
Los demás bancos permanecen con su sintonía de diseño.
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hs
5
7
11
13
17
fs
[Hz]
250
350
550
650
850
hds
4,83
6,93
10,89
12,87
16,83
fds
[Hz]
242
347
545
644
842
Tabla 2. De-sintonización de los filtros armónicos GIS 3 considerada en el modelo.
8. FLUJO DE CARGA ARMÓNICO Y BARRIDO DE FRECUENCIAS
Con el modelo realizado en el software ETAP, ajustado con las mediciones de
distorsión armónica para cada uno de los casos analizados, se efectúa una
simulación de flujo de corriente armónica para validar dicho modelo y poder
calcular si los índices de distorsión individual y total de tensión y corriente
cumplen con la normativa. Además se realiza un barrido de frecuencia para
determinar los puntos de resonancia paralelo. En el anexo 2, 3 y 4 se muestra los
resultados de la simulación para los 3 casos respectivamente.
8.1.
CASO 1
Para la condición normal de operación, se tiene que las barras de los
alimentadores asociadas al GIS 3 y 4 son las más afectadas en términos de
distorsión armónica de tensión, ya que es en el GIS 3 donde se inyecta la mayor
cantidad de armónicos de corriente debido a los rectificadores 3 y 4; y si bien
estas corrientes son filtradas en parte por el banco de filtros 3, existe una cantidad
apreciable de corriente de 5° armónica que escapa hacia la red y hacia el
transformador principal T1, generando una caída de tensión armónica en la
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impedancia equivalente vista desde el GIS 3 y por lo tanto distorsionando la
tensión en todas las barras de distribución alimentadas desde dicha GIS. Además,
las barras de distribución secundarias asociadas a VDF’s también presentan un
grado de distorsión armónica de tensión, debido a la contaminación de corrientes
armónicas que producen estos equipos. No obstante lo anterior, los valores de
distorsión armónica individual y total están dentro de los límites establecidos por
la norma IEEE 519, salvo en las barras de 600 V asociadas a los variadores de
frecuencia de los trenes de SX, donde se supera el límite de THD e IHD de 5°
armónica.
Figura 16. Flujo de carga armónico en transformador T3: caso 1
Como se puede apreciar en la figura 16, el índice de distorsión armónica total de
tensión en las barras de 23 kV GIS 3 y 4 llega a 2,4%, mientras que el THD de
corriente en el transformador T3 es del orden de 4,3%. Estos valores obtenidos son
cercanos a los valores medidos en el equipo ION asociado al T3.
En el subsistema asociado al T1 (GIS 1 y 2), los índices de distorsión son
apreciablemente menores a los descritos en el párrafo anterior (THDV=0,79% en
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GIS 1 y 2; THDI=1,66% en T1) , dado que los rectificadores 1 y 2 operan en conjunto
como un convertidor de 12 pulsos; además los rectificadores 5 y 6 están fuera de
servicio por lo que no contribuyen a la contaminación armónica y por lo tanto los
bancos de filtros 1 y 2 drenan de manera importante el contenido armónico de
corriente emitido tanto por los rectificadores como por los VDF’s y demás cargas
no lineales. En la figura 17 se muestra los resultados descritos para este
subsistema.
Armonicas impares no
multiplos de 3
Armonicas impares
multiplos de 3
Armonicas pares
% Tension Fund.
% Tension Fund.
% Tension Fund.
Orden
Orden
Calculado Limite
Calculado Limite
Calculado Limite
5
0,55
2 3
0
2 2
0,05
1,5
7
0,03
2 9
0
1 4
0,14
1
11
0,04
1,5 15
0
0,3 6
0
0,5
13
0,03
1,5 21
0
0,2 8
0,1
0,4
17
0,17
1 >21
0
0,2 10
0,03
0,4
19
0,13
1
12
0
0,2
23
0,07
0,7
>12
0
0,2
25
0,07
0,7
>25
0,13 0,2+0,5*25/H
Orden
Tabla 3. Cálculo armónicas de tensión en PCC: caso 1
En el PCC, la distorsión total armónica calculada en el flujo armónico fue de 0,65%,
valor inferior al límite establecido por la NTSyCS, que es de 3% para niveles de
tensión por sobre 110 kV. Además, según lo indicado en la tabla 3, todas las
armónicas de tensión se encuentran dentro de los límites impuestos por dicha
normativa. Para las corrientes en el PCC el TDD calculado es de 1,35%, menor al
2,5% establecido en la normativa considerando la razón entre el nivel de
cortocircuito, la demanda de corriente y el nivel de tensión. Junto con ello, cada
una de las armónicas individuales está dentro de los parámetros impuestos por la
NYSyCS, según muestra la tabla 4.
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Armonicas impares
Orden
3
5
7
9
11
13
15
17
19
23
25
29
31
35
37
41
43
47
49
Armonicas pares
% Corriente Fund.
% Corriente Fund.
Orden
Calculado Limite
Calculado Limite
0,00
2 2
0,29
0,5
1,24
2 4
0,40
0,5
0,04
2 6
0,00
0,5
0,00
2 8
0,14
0,5
0,04
1 10
0,03
0,5
0,02
1 12
0,00
0,25
0,00
1 14
0,00
0,25
0,11
0,75
0,08
0,75
0,04
0,3
0,03
0,3
0,00
0,3
0,00
0,3
0,04
0,15
0,02
0,15
0,01
0,15
0,01
0,15
0,01
0,15
0,01
0,15
Tabla 4. Cálculo armónicas de corriente en PCC: caso 1
Figura 17. Flujo de carga armónico en transformador T1: caso 1
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Realizando un barrido de frecuencia para analizar el comportamiento del sistema
ante resonancias en las barras GIS 1-2 y GIS 3-4, se obtiene las gráficas de
impedancia/frecuencia, las que se muestran en las figuras 18 y 19.
Figura 18. Barrido de frecuencia GIS 1-2: caso 1
Figura 19. Barrido de frecuencia GIS 3-4: caso 1
Al analizar la gráfica de la figura 18 se puede apreciar el efecto que tiene los
bancos de filtros 1 y 2 en la barra GIS 1-2, en cuanto a la frecuencia de resonancia
paralelo y a la magnitud de la impedancia, que es un indicador de la amplificación
de la tensión en los equipos susceptibles a esas frecuencias. Cercano a la armónica
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de orden 34 aparece un punto de resonancia asociado a los cables mineros del
alimentador M2, sin embargo debido al modelo Pi del cable considerado en el
software, la admitancia total del cable aparece como parámetro concentrado, por
eso la aparición de esa frecuencia puntual. En la barra GIS 3-4 se aprecia el reflejo
de las impedancias de resonancia paralelo de GIS 1-2, lo cual genera dos puntos
de resonancias para cada frecuencia cercana a la 4°, 6°y 9° armónica. Este
comportamiento en frecuencia es nocivo e impacta en la amplificación de
tensiones en condensadores y otros equipos del sistema si los elementos
contaminantes de armónicas excitan estas frecuencias no características durante
un comportamiento anormal de la electrónica de potencia o periodos donde
cambia bruscamente la carga no lineal. Esta puede ser la explicación del fuerte
ruido
vibratorio
que
emiten
los
bancos
de
filtros
cuando
cambia
intempestivamente la carga de los rectificadores, el cual va disminuyendo en el
tiempo porque la fuente de excitación del punto de resonancia no es constante y
porque la energía de la resonancia se va disipando con la resistencia equivalente
del sistema.
En la figura 20 se puede apreciar el impacto que tiene la barra que presenta mayor
reactancia capacitiva en el comportamiento en frecuencia de la barra 220 kV
(PCC). Además es posible ver que el impacto que tienen los filtros armónicos en
los puntos de resonancia en el PCC es comparativamente menor al efecto que
tienen los mismos en las GIS, lo cual se explica por la impedancia de los
transformadores que amortigua la severidad de las resonancias en la barra de 220
kV.
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Figura 20. Barrido de frecuencia en barra PCC: caso 1
8.2.
CASO 2
Para la condición de contingencia en la que está en operación el transformador 1
suministrando energía sólo a la GIS 1 y el transformador 2 alimentando las GIS 2,
3 y 4 acopladas, se tiene que la distorsión armónica total de tensión mejora en
todas las barras del sistema (en GIS 1 THDV=0,13%; en GIS 2-3-4 THDV=1%), salvo
las que tienen cargas altamente contaminantes como los VDF’s en sus barras de
baja tensión. A su vez, la distorsión de corriente también se reduce
considerablemente en los transformadores de poder (en T1 THDI=1,02%; en T2
THDI=0,58%). Esto se debe a que, al estar acopladas las barras de GIS 3-4 con GIS
2, los bancos de filtros 2 y 3 drenan de manera más efectiva casi toda la corriente
armónica generada por los rectificadores 1 al 4; de este modo no escapa corriente
de 5° armónica hacia la red o hacia el transformador T1 como sucedía en el caso
1. De todas maneras, tal como se analizó en el punto 7.2, el banco de filtros 2 es
el que se lleva la mayor carga armónica, lo que queda reflejado en su THD de
corriente, más del doble de la distorsión que presenta el banco de filtros 3.
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Figura 21. Flujo de carga armónico en transformador T2: caso 2
Figura 22. Flujo de carga armónico en transformador T1: caso 2
En el punto de acoplamiento común o PCC, la distorsión total armónica calculada
fue de 0,28%, valor inferior al límite establecido por la NTSyCS. Además, según lo
indicado en la tabla 5, todas las armónicas de tensión se encuentran dentro de los
límites impuestos por dicha normativa. Para las corrientes en el PCC, el TDD
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calculado es de 0,45%, menor al 2,5% establecido en la normativa. Junto con ello,
cada una de las armónicas individuales está dentro de los parámetros impuestos
por la NYSyCS, según muestra la tabla 6.
Armonicas impares no
multiplos de 3
Armonicas impares
multiplos de 3
Armonicas pares
% Tension Fund.
% Tension Fund.
% Tension Fund.
Orden
Orden
Calculado Limite
Calculado Limite
Calculado Limite
5
0,12
2 3
0
2 2
0,05
1,5
7
0,01
2 9
0
1 4
0,04
1
11
0,01
1,5 15
0
0,3 6
0
0,5
13
0,01
1,5 21
0
0,2 8
0,09
0,4
17
0,11
1 >21
0
0,2 10
0,02
0,4
19
0,1
1
12
0
0,2
23
0,05
0,7
>12
0
0,2
25
0,06
0,7
>25
0,13 0,2+0,5*25/H
Orden
Tabla 5. Cálculo armónicas de tensión en PCC: caso 2
Armonicas impares
Orden
3
5
7
9
11
13
15
17
19
23
25
29
31
35
37
41
43
47
49
Armonicas pares
% Corriente Fund.
% Corriente Fund.
Orden
Calculado Limite
Calculado Limite
0,00
2 2
0,29
0,5
0,27
2 4
0,12
0,5
0,02
2 6
0,00
0,5
0,00
2 8
0,12
0,5
0,01
1 10
0,02
0,5
0,00
1 12
0,00
0,25
0,00
1 14
0,00
0,25
0,07
0,75
0,06
0,75
0,03
0,3
0,03
0,3
0,01
0,3
0,00
0,3
0,04
0,15
0,01
0,15
0,01
0,15
0,00
0,15
0,01
0,15
0,01
0,15
Tabla 6. Cálculo armónicas de corriente en PCC: caso 2
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Figura 23. Barrido de frecuencia GIS 1: caso 2
Figura 24. Barrido de frecuencia GIS 2-3-4: caso 2
Realizando un barrido de frecuencia para analizar el comportamiento del sistema
ante resonancias en las barras GIS 1 y GIS 2-3-4, se obtiene las gráficas de
impedancia/frecuencia, las que se muestran en las figuras 23 y 24.
Al analizar la gráfica de la figura 23 se puede apreciar que las frecuencias de
resonancia paralelo están relativamente más cercanas a las frecuencias de
sintonía de los filtros y las magnitudes de las impedancias son mayores que en el
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caso 1; esto se debe al cambio de topología en el sistema, que implica una
disminución en la reactancia inductiva equivalente vista en el GIS 1, además de
que para el caso analizado, existe sólo un banco de filtros asociado al GIS 1, por
lo que la reactancia capacitiva es menor en comparación con el caso 1. Los puntos
resonantes cercanos a la 9° y 12° armónica son los más complejos, debido
precisamente a que las frecuencias de resonancia son muy cercanas a los órdenes
enteros de dichas armónicas y porque a esas frecuencias, la impedancia - si bien
no es máxima - alcanza un valor relativamente alto, con la amplificación de
voltaje armónico que esto implica. Sin embargo las armónicas no características
de 9° y 12° orden aparecen sólo en condiciones excepcionales como lo son
desequilibrios en las tensiones línea a línea de la barra o problemas en la
electrónica de potencia o control de los rectificadores.
Analizando el comportamiento en frecuencia de la impedancia en GIS 2-3-4
mostrado en la figura 24, se desprende que los puntos resonantes cercanos a la 6°
y 12° armónica son los que eventualmente podrían generar problemas si son
excitados, sin embargo la amplificación esperada es mucho menor en comparación
a los puntos resonantes del GIS 1. Además, en condiciones normales de operación,
no debiese haber generación de armónicas no características pares ni múltiplos de
3 en los rectificadores.
Figura 25. Barrido de frecuencia en barra PCC: caso 2
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En la figura 25 se puede apreciar que el cambio de topología en las barras de 23
kV respecto del caso 1, influye en la magnitud de las impedancias y en las
frecuencias de resonancias. Esto se debe al cambio de reactancias inductivas y
capacitivas visto desde cada uno de los transformadores de poder, y que se refleja
en la barra PCC de 220 kV. En comparación al caso 1, el comportamiento en
frecuencia de la barra PCC es más atenuado, por lo que se espera una menor
amplificación de tensiones para armónicas no características cercanas a los puntos
de resonancia.
8.3.
CASO 3
Para la condición de contingencia en la que está el transformador 1 y el
transformador 2 operando en paralelo, con todas las GIS acopladas, se tiene que
los indicadores de distorsión armónica de tensión disminuyen en la mayoría de las
barras del sistema (en GIS acopladas THDV=0,73%; en T1y T2 THDI=0,47%), salvo
las barras de baja tensión asociadas con los VDF’s cuyos valores de distorsión total
e individual de 5° armónica están por sobre los límites de la norma IEEE 519. Este
comportamiento se explica porque la inyección de corrientes armónicas generada
por los rectificadores es mitigada en la misma barra de distribución primaria con
todos los GIS acoplados. Al quedar todos los bancos de filtros en una misma barra,
la absorción de todas las armónicas inyectadas a la misma es mayor, impidiendo
que se propaguen por la red distorsionando las tensiones. En cuanto a la carga de
los bancos de filtros, se puede apreciar el mismo comportamiento visto en el punto
7.3, es decir, los bancos 1 y 2 comparten una carga similar y el banco 3 queda con
una carga un poco mayor a la que tenía en el caso 2, sin embargo sigue siendo
considerablemente menor a la carga que tienen los demás bancos de filtros.
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Figura 26. Flujo de carga armónico en transformador T2: caso 3
Figura 27. Flujo de carga armónico en transformador T3: caso 3
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En el punto de acoplamiento común o PCC, la distorsión total armónica calculada
fue de 0,38%, valor inferior al límite establecido por la NTSyCS. Además, según lo
indicado en la tabla 7, todas las armónicas de tensión se encuentran dentro de los
límites impuestos por dicha normativa. Para las corrientes en el PCC, el TDD
calculado es de 0,47%, menor al 2,5% establecido en la normativa. Junto con ello,
cada una de las armónicas individuales está dentro de los parámetros impuestos
por la NYSyCS, según muestra la tabla 8.
Armonicas impares no
multiplos de 3
Armonicas impares
multiplos de 3
Armonicas pares
% Tension Fund.
% Tension Fund.
% Tension Fund.
Orden
Orden
Calculado Limite
Calculado Limite
Calculado Limite
5
0,13
2 3
0
2 2
0,05
1,5
7
0,02
2 9
0
1 4
0,04
1
11
0,01
1,5 15
0
0,3 6
0
0,5
13
0,01
1,5 21
0
0,2 8
0,09
0,4
17
0,15
1 >21
0
0,2 10
0,02
0,4
19
0,14
1
12
0
0,2
23
0,07
0,7
>12
0
0,2
25
0,07
0,7
>25
0,23 0,2+0,5*25/H
Orden
Tabla 7. Cálculo armónicas de tensión en PCC: caso 3
Armonicas impares
Orden
3
5
7
9
11
13
15
17
19
23
25
29
31
35
37
41
43
47
49
Armonicas pares
% Corriente Fund.
% Corriente Fund.
Orden
Calculado Limite
Calculado Limite
0,00
2 2
0,29
0,5
0,27
2 4
0,12
0,5
0,02
2 6
0,00
0,5
0,00
2 8
0,12
0,5
0,01
1 10
0,02
0,5
0,00
1 12
0,00
0,25
0,00
1 14
0,00
0,25
0,07
0,75
0,06
0,75
0,03
0,3
0,03
0,3
0,01
0,3
0,00
0,3
0,04
0,15
0,01
0,15
0,01
0,15
0,00
0,15
0,01
0,15
0,01
0,15
Tabla 8. Cálculo armónicas de corriente en PCC: caso 3
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Figura 28. Barrido de frecuencia GIS 1-2-3-4: caso 3
Al analizar la gráfica de la figura 28 se puede apreciar que tanto las magnitudes
de las impedancias como las frecuencias de resonancia paralelo son distintas en
comparación a los 2 casos anteriores; existe un decremento en la magnitud de las
impedancias resonantes dado el cambio de topología, que disminuye la reactancia
inductiva vista desde la barra de 23 kV hacia la red por el paralelo de los dos
transformadores. Además las frecuencias de resonancia tienden a incrementarse
en comparación a los otros casos, por la actuación de los tres bancos de filtros en
la misma barra acoplada, desapareciendo el efecto de doble punto de resonancia.
A pesar de lo anterior, siguen presentándose las resonancias de 6° y 12° armónicas
como las más complicadas por la cercanía a las frecuencias 300 Hz y 600 Hz
respectivamente, sin embargo la amplificación de las armónicas ante esas
resonancias es menor en comparación a los otros dos casos.
El comportamiento en frecuencia en el PCC es muy similar en magnitudes de
impedancia y frecuencia de resonancia al caso 1, lo cual se podría explicar porque
la disminución de la reactancia inductiva por el paralelo de los transformadores
de poder y el aumento de la reactancia capacitiva en la barra común a las
frecuencias de resonancia, son del mismo orden de magnitud y por lo tanto el
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comportamiento en frecuencia en la barra de 220 kV no varía apreciablemente,
como si lo hizo en el caso 2.
Figura 29. Barrido de frecuencia en barra PCC: caso 3
9. IMPACTO DEL BANCO DE CONDENSADORES EN CONDICIONES NORMALES
Considerando la condición normal de operación (caso 1), la inserción de etapas de
los bancos de condensadores puede eventualmente desplazar los puntos de
resonancia paralelo en las GIS y/o sobrecargar condensadores y reactores debido
a una absorción indeseada de corrientes armónicas presentes en el sistema. A
continuación se analiza los siguientes escenarios:

Escenario 1: Inserción de etapa 1 de banco de condensadores 3 para
mejorar factor de potencia global de RT.

Escenario 2: Inserción de etapa 1 y 2 de banco de condensadores 3.

Escenario 3: Inserción de las 5 etapas de banco de condensadores 3.

Escenario 4: Inserción de las 5 etapas del banco de condensadores 2.
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Tabla 9. Efecto en la distorsión armónica GIS 3-4 ante distintos escenarios.
Como se puede ver en la tabla 9, a medida que entran en operación las etapas del
banco de condensadores 3, se produce un aumento en la distorsión armónica de
tensión de 4° orden, lo cual es debido a un desplazamiento del punto de
resonancia paralelo a la frecuencia 200 Hz en el GIS 3-4. Esta condición puede
llegar a ser problemática si se manifiesta de manera transitoria una corriente
armónica importante en los rectificadores por variación brusca de carga, o ante
la energización (inrush) de un transformador de distribución de gran potencia.
Figura 30. Barrido de frecuencia en GIS 3-4: Escenario 3
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Figura 31. Barrido de frecuencia en GIS 1-2: Escenario 3
Si bien el punto de resonancia paralelo en la armónica de 4° orden también
aparece en las barras GIS 1-2, la impedancia vista es menor a la mitad en relación
a la del GIS 3-4 y por lo tanto el efecto en la distorsión armónica de tensión es
también menor en comparación al GIS 3-4.
Tabla 10. Efecto en la distorsión armónica GIS 1-2 ante distintos escenarios.
Para el escenario 4, el impacto en los puntos de resonancia del GIS 1-2 no es
significativo, ya que no se altera la distorsión armónica de tensión y las
frecuencias de resonancia están fuera del orden de las armónicas características.
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Para la GIS 3-4, existe resonancia paralelo a los 300 y 600 Hz (orden 6 y 12),
frecuencias no características.
Figura 32. Barrido de frecuencia en GIS 1-2 y GIS 3-4: Escenario 4
10.
MEDICIONES
Para verificar la contaminación armónica de la red, se realiza mediciones de
distorsión armónica individual y total de tensión en las barras de distribución
primaria bajo topología descrita en el caso 1, es decir, GIS 1-2 y GIS 3-4. Además
se realiza mediciones de distorsión armónica individual y total de corriente en
cada uno de los alimentadores operativos al momento de la medición, bajo
condiciones normales de carga y operación, y en los transformadores de poder T1
y T3 en el lado de 23 kV.
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Las mediciones fueron efectuadas a través de los equipos de medida asociados a
la plataforma ION, los cuales tienen la capacidad de medir componentes
armónicas hasta el orden 31 para los medidores ION 7350, y hasta el orden 63 para
los medidores ION 7600.
El conjunto de mediciones se efectuó entre los días 11 y 12 de marzo en los
instantes en que la planta funcionó en condiciones normales, sin restricción ni
detención de procesos por mantenimiento o fallas; el intervalo de tiempo
registrado fue de una hora con mediciones cada 10 minutos. En el Anexo 5 se
presenta los resultados de las mediciones de espectro armónico de tensión y
corrientes descritas.
10.1. PCC
Para las mediciones de tensión y corriente en el PCC, se utilizó el medidor ION
8600 de la línea 9, bajo las mismas condiciones descritas anteriormente. Al
analizar el comportamiento de la corriente armónica en el PCC, los valores
medidos son cercanos a los simulados en el caso 1, por lo que se ratifica el modelo
generado en ETAP. Existe una cantidad apreciable de corriente de 5° armónica
atribuible a los rectificadores 3-4 que migra hacia la red, ya que no es filtrada de
manera apropiada por los bancos de filtros 3. No obstante aquello, todos los
valores de distorsión individual y global de corriente están bajo los límites
impuestos por la normativa. En la tabla 12 se logra apreciar lo descrito.
Las mediciones de distorsión armónica de tensión arrojaron a priori resultados no
satisfactorios, ya que la componente de 7° armónica y el THD total de la fase A
presentan valores sobre la norma, tal como se puede apreciar en la tabla 11. Sin
embargo se puede desestimar estas mediciones ya que no son coherentes con la
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contaminación armónica de corriente en el PCC ni con los órdenes de magnitud
que miden los equipos asociados a los transformadores en 220 kV con un TP
distinto, y por lo tanto se puede inferir que los TP capacitivos de la línea 9 no son
aptos para realizar un análisis de armónicos; además según bibliografía revisada,
es usual que los TP divisores capacitivos presenten un comportamiento en
frecuencia con puntos de resonancia entre los 300 a 400 Hz, por lo que se presume
que puede estar sucediendo una amplificación de tensiones en esa banda de
frecuencias.
Armonicas impares no multiplos de 3 Armonicas impares multiplos de 3
% Tension Fund.
% Tension Fund.
Orden
Orden
Calculado Limite
Calculado Limite
5
1,9
2
3
0,82
2
7
2,3
2
9
0,22
1
11
0,17
1,5
15
0,1
0,3
13
0,22
1,5
21
0,07
0,2
17
0,19
1
>21
0
0,2
19
0,14
1
23
0,16
0,7
THD V1=3,1% > 3% límite
25
0,07
0,7
>25
0,29 0,2+0,5*25/H
Armonicas pares
% Tension Fund.
Orden
Calculado Limite
2
0,05
4
0,14
6
0,09
8
0,04
10
0,02
12
0,01
>12
0,05
1,5
1
0,5
0,4
0,4
0,2
0,2
Tabla 11. Armónicas de tensión en barra 220 kV PCC.
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Armonicas impares
% Corriente Fund.
Orden
Calculado Limite
3
0,31
2
5
1,10
2
7
0,23
2
9
0,11
2
11
0,11
1
13
0,11
1
15
0,01
1
17
0,04
0,75
19
0,08
0,75
23
0,14
0,3
25
0,08
0,3
29
0,05
0,3
31
0,03
0,3
35
0,02
0,15
37
0,05
0,15
41
0,05
0,15
43
0,04
0,15
47
0,06
0,15
49
0,03
0,15
Armonicas pares
% Corriente Fund.
Orden
Calculado Limite
2
0,16
0,5
4
0,23
0,5
6
0,16
0,5
8
0,12
0,5
10
0,06
0,5
12
0,04
0,25
14
0,03
0,25
TDDI=1,1% < 2,5% limite
Tabla 12. Armónicas de corriente en línea 9 220 kV PCC.
10.2. TRANSFORMADORES
PRINCIPALES Y BARRAS DE DISTRIBUCIÓN
PRIMARIA
Las mediciones de distorsión armónica de tensión en las barras GIS 1-2 y 3-4
presentan diferencias notables, que están asociadas a la topología del sistema y
que fueron estudiadas en los capítulos anteriores.
El subsistema que presenta mayor contaminación armónica es el asociado al
transformador de poder T3 y GIS 3-4. En las tablas 13 y 14 se indica los resultados
de las mediciones, donde se puede apreciar que, si bien no se superan los límites
impuestos por la normativa para tensión como corriente, los indicadores de
distorsión individual de 5° armónica y el total de corriente están cercanos a los
umbrales.
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Armonicas impares no multiplos de 3
Armonicas impares multiplos de 3
% Tension Fund.
% Tension Fund.
Orden
Orden
Calculado Limite
Calculado Limite
5
2,56
6
3
0,15
5
7
0,41
5
9
0,39
1,5
11
0,23
3,5
15
0,09
0,3
13
0,14
3
21
0,07
0,2
17
0,44
2
>21
0
0,2
19
0,35
1,5
23
0,35
1,5
THD V1=2,59% < 8% límite
25
0,13
1,5
>25
0,25 0,2+1,3*25/H
Armonicas pares
% Tension Fund.
Orden
Calculado Limite
2
0,04
4
0,22
6
0,06
8
0,18
10
0,04
12
0
>12
0,09
2
1
0,5
0,5
0,5
0,2
0,2
Tabla 13. Armónicas de tensión en barra 23 kV GIS 3-4.
Armonicas impares
% Corriente Fund.
Orden
Calculado Limite
3
0,37
5
3,90
7
0,41
9
0,51
11
0,27
13
0,09
15
0,06
17
0,18
19
0,05
23
0,25
25
0,13
29
0,07
31
0,07
35
0,07
37
0,08
41
0,07
43
0,05
47
0,07
49
0,07
4
4
4
4
2
2
2
1,5
1,5
0,6
0,6
0,6
0,6
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
Armonicas pares
% Corriente Fund.
Orden
Calculado Limite
2
0,24
1
4
0,53
1
6
0,09
1
8
0,20
1
10
0,07
1
12
0,04
0,5
14
0,02
0,5
TDDI=4,12% < 5% limite
Tabla 14. Armónicas de corriente T3 lado 23 kV.
En el subsistema asociado al transformador de poder T1 y GIS 1-2, los resultados
de las mediciones son mucho mejores en comparación al subsistema anterior. En
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las tablas 15 y 16 se muestran dichos resultados, donde se puede apreciar que
ningún valor supera el límite impuesto por la NTSyCS.
Armonicas impares no multiplos de 3 Armonicas impares multiplos de 3
% Tension Fund.
% Tension Fund.
Orden
Orden
Calculado Limite
Calculado Limite
5
0,11
6
3
0,2
5
7
0,17
5
9
0,16
1,5
11
0,02
3,5
15
0
0,3
13
0,06
3
21
0,09
0,2
17
0,07
2
>21
0,01
0,2
19
0,09
1,5
23
0,12
1,5
THD V3=0,65% < 8% límite
25
0,11
1,5
>25
0,17 0,2+1,3*25/H
Armonicas pares
% Tension Fund.
Orden
Calculado Limite
2
0,05
4
0,26
6
0,1
8
0,1
10
0,04
12
0,05
>12
0,01
2
1
0,5
0,5
0,5
0,2
0,2
Tabla 15. Armónicas de tensión en barra 23 kV GIS 1-2.
Armonicas impares
% Corriente Fund.
Orden
Calculado Limite
3
0,38
4
5
2,06
4
7
0,24
4
9
0,29
4
11
0,07
2
13
0,12
2
15
0,04
2
17
0,11
1,5
19
0,15
1,5
23
0,10
0,6
25
0,05
0,6
29
0,09
0,6
31
0,07
0,6
35
0,06
0,3
37
0,04
0,3
41
0,09
0,3
43
0,07
0,3
47
0,06
0,3
49
0,02
0,3
Armonicas pares
% Corriente Fund.
Orden
Calculado Limite
2
0,22
1
4
0,62
1
6
0,11
1
8
0,06
1
10
0,03
1
12
0,04
0,5
14
0,03
0,5
TDDI=2,1% < 5% limite
Tabla 16. Armónicas de corriente T1 lado 23 kV.
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10.3. ALIMENTADORES
Se efectuó mediciones de corrientes armónicas en los alimentadores que estaban
operando en condiciones normales entre los días 11 y 12 de marzo. Los resultados
se muestran en el Anexo 5, sin embargo a modo de análisis se presentan a
continuación los que más contribuyen a la contaminación armónica en la red,
junto con el comportamiento de los filtros armónicos.

Rectificadores: en las figuras 33 a la 36 se muestra el espectro armónico medido,
donde se puede apreciar el espectro inherente a los convertidores de 6 pulsos en
cuanto a frecuencias características y la relación 1/h de las magnitudes con el
orden de armónica. Además se puede ver que el rectificador 1 presenta
magnitudes de armónicos levemente superiores en todas las frecuencias
características, lo que podría explicar en parte la mayor corriente que circula por
ese transformador rectificador en comparación a los demás rectificadores.
Figura 33. Espectro de frecuencia Rectificador 1
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Figura 34. Espectro de frecuencia Rectificador 2
Figura 35. Espectro de frecuencia Rectificador 3
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Figura 35. Espectro de frecuencia Rectificador 4

Filtros armónicos: Como se explicó anteriormente, los bancos de filtros 1 y
2 trabajan en un régimen similar, mientras que el banco de filtros 3 tiene
una carga mayor debido a la no cancelación de armónicas de los
rectificadores 3 y 4. Este comportamiento queda de manifiesto al analizar
los espectros de frecuencia de corriente medidos en cada alimentador de
los bancos, tal como se muestran en las figuras 36 a 41, donde se aprecia
que el banco de filtros 1 tiende a filtrar una cantidad un poco menor de
corriente de 5° armónica en comparación con el banco de filtros 2, sin
embargo esta diferencia es menor y se puede atribuir a la tolerancia en los
parámetros de los reactores y condensadores de los filtros.
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Figura 36. Espectro de frecuencia banco de filtros 1 5°- 7°
Figura 37. Espectro de frecuencia banco de filtros 2 5°- 7°
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Figura 38. Espectro de frecuencia banco de filtros 3 5°- 7°
Al analizar las componentes de 5° y 7° armónica en el banco de filtros 3,
se ratifica el análisis realizando en el capítulo 7, donde se logra dimensionar
la gran diferencia que existe con el comportamiento de los otros dos bancos
de filtros; sendas cantidades de corriente de 5° y 7° armónica son drenadas
por los filtros asociados a GIS 3, con el incremento en el THD y magnitud
RMS de corriente que eso implica. A priori se podría inferir una sobrecarga
en la rama de 5° armónica del banco 3, ya que tiene que drenar
prácticamente el doble de la corriente a la cual está sintonizado; sin
embargo y como se describió en los capítulos anteriores, la de-sintonización
de este filtro implica una mayor impedancia a la frecuencia 250 Hz y por lo
tanto el paralelo de impedancias asociadas a las demás ramas de filtros
configura una especie de circuito divisor de corriente, donde una cantidad
no despreciable de 5° armónica es filtrada por la rama de filtros de 11° y
en menor medida las ramas de 13° y 17°. Este fenómeno queda de
manifiesto en la figura 41, donde se muestra el espectro de frecuencia de
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corriente para el banco de filtros 3 11°-13°-17°; aparece una corriente de
5° armónica de magnitud 15% de la fundamental.
Figura 39. Espectro de frecuencia banco de filtros 1 11°-13°- 17°
Figura 40. Espectro de frecuencia banco de filtros 2 11°-13°- 17°
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Figura 41. Espectro de frecuencia banco de filtros 3 11°-13°- 17°
Junto con la aparición de una componente de 5° armónica, se manifiestan
cantidades importantes de armónicas de orden 17° y 19°, las que se
atribuyen a la no cancelación por grupo vectorial de los transformadores
rectificadores 3 y 4, al igual que para las armónicas 5° y 7°.

Loop Mina M2: Este alimentador se caracteriza por tener cargas asociadas
a equipos mina, los cuales cuentan con convertidores para mover los
distintos motores (hoist, crowd y propel en el caso de palas). Debido a esto
y a que la carga es altamente variable, llegando incluso a regenerar energía
en cortos instantes de tiempo, es que en el alimentador aparece una gran
cantidad de armónicos característicos, no característicos e interarmónicos.
En la figura 42 se puede apreciar dicho comportamiento; si bien las
magnitudes son relativamente menores, se destaca la gran cantidad de
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armónicos no característicos presentes, cuyas magnitudes son mayores a
medida que se producen los cambios en la carga.
Figura 42. Espectro de frecuencia Loop Mina M2

Área 400: Los alimentadores C-17 y C-38 asociados al proceso de SX, presentan
armónicas características asociadas a variadores de frecuencia de 6 pulsos, tal
como se muestra en las figuras 43 y 44. Este comportamiento es más notorio
en el alimentador C-38, dado que la corriente total es casi la mitad de la
corriente en el alimentador C-17, por lo que en términos relativos este último
tiene un THD menor; sin embargo en cuanto a inyección de armónicas ambos
contaminan en la misma magnitud.
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Figura 43. Espectro de frecuencia SX 205-404-406
Figura 44. Espectro de frecuencia SX 401-402-403
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11.
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
En el presente estudio se analizó y cuantificó la contaminación armónica presente
en el sistema de distribución primaria de RT y en el punto de acoplamiento común
(PCC) en 220 kV, tanto en mediciones como en simulaciones mediante el software
ETAP, obteniendo en ambas resultados similares. Junto con ello se analizó el
comportamiento de los filtros armónicos bajo distintos casos de operación, lo que
ayudó a comprender el estado actual de dichos equipos y sus puntos de trabajo.
De todo el análisis anterior se puede realizar las siguientes conclusiones:
-
El nivel de cortocircuito en las barras de 220 kV de la S/E RT presenta poca
variabilidad ante escenarios de demanda/generación máxima y mínima en el SING,
lo cual implica que la distorsión de tensión en el PCC será constante bajo
condiciones normales de operación e inyección de armónicos.
-
En condiciones normales de operación, es decir, los transformadores T1 y T3
operando independientes alimentando las GIS 1-2 y GIS 3-4 respectivamente, se
presenta una diferencia notable en los indicadores de distorsión armónica de
tensión de dichas barras, siendo esta última la más contaminada en términos de
THD, sin embargo tanto los indicadores individuales como los totales están bajo
los límites indicados por la normativa.
-
El banco de filtros armónicos 3 presenta una de-sintonización notoria en la rama
de 5° armónica y una más atenuada en las demás ramas de filtros. Una probable
causa de esta de-sintonización puede estar relacionada a la gran carga que tiene
el banco de filtros 3 y en especial la rama de 5° armónica al drenar una importante
cantidad de corriente de ese orden debido a que actualmente los transformadores
rectificadores 3 y 4 presentan una configuración de grupo vectorial que no
contribuye a la cancelación de armónicas del tipo 6m±1 (m impar), como sí lo
hacen los rectificadores 1 y 2, que operan como un convertidor de 12 pulsos. Esta
condición ha estado presente por más de dos años, por lo que se puede conjeturar
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un envejecimiento prematuro del dieléctrico asociado a los condensadores de los
filtros, originando un incremento de la capacitancia y por ende, una desintonización de los filtros, disminuyendo el valor de la frecuencia de sintonía;
además el factor de calidad Q también se ve afectado, debido al efecto que tiene
una mayor corriente RMS y de alto contenido armónico en la resistencia asociada
a los reactores, incrementando dicho valor para la frecuencia de sintonía.
-
De los casos analizados, el que presentó mejores indicadores de distorsión
armónica tanto en el PCC como en las barras de distribución primaria fue el caso
3, con todas las barras acopladas y con operación en paralelo de dos
transformadores de poder. Además el comportamiento en frecuencia de la barra
común en 23 kV presenta puntos de resonancia de magnitudes de impedancia
menores con lo que disminuye la amplificación de tensiones a esas frecuencias de
resonancia.
-
La inserción de los bancos de condensadores asociados al GIS 4 altera la
característica de impedancia/frecuencia de la barra GIS 3-4, ubicando un punto
de resonancia paralelo a 200 Hz. Este punto resonante implica que aumenta la
distorsión armónica de tensión individual de 4° armónica y la distorsión total en
la barra de 23 kV, con la probabilidad de alcanzar sobretensiones peligrosas en los
condensadores y demás elementos del subsistema asociado a GIS 3-4, si la
resonancia es excitada por una variación brusca de carga (desconexión
intempestiva de algún rectificador) o inrush de un transformador importante. En
la barra GIS 1-2, también aparece un punto de resonancia a 200 Hz, sin embargo
la amplificación de tensión a esa frecuencia es menor en comparación al GIS 3-4.
-
La inserción del banco de condensadores 1 ó 2 en la barra GIS 1-2 no afecta
mayormente la distorsión armónica en dicha barra. Sólo aparece un punto de
resonancia cercano a la armónica de orden 6. En la barra GIS 3-4 aparecen dos
puntos de resonancia paralelo a 300 Hz y 600 Hz, sin embargo la aparición de
corrientes de orden 6 y 12 es casi nula, debido a que son múltiplos de 3 y pares al
mismo tiempo.
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-
Las mediciones de corrientes y tensiones armónicas arrojaron valores
satisfactorios bajo los límites impuestos por la normativa. Si bien la norma exige
realizar las mediciones durante una semana cualquiera registrando los valores
promedio cada 10 minutos, esto resulta impracticable realizarlo en todos los
puntos de interés con un solo equipo de medida de calidad de energía, por lo que
se optó por medir cada 10 minutos en un intervalo de 1 hora, donde el
comportamiento de la carga sea el normal con todos los procesos operando (mayor
cantidad de armónicos siendo inyectados a la red). Esto asegura que se registró la
peor condición, por lo que el resultado de las mediciones es válido para hacer una
evaluación en base a lo establecido por la NTSyCS.
-
Los ruidos y vibraciones de los bancos de filtros armónicos ante una desconexión
intempestiva de los rectificadores o variación brusca de su carga, se debe a la
aparición transitoria de armónicas no características e interarmónicas que excitan
los puntos de resonancia paralelo a frecuencias cercanas o exactas, por lo que se
produce un aumento en la tensión y corriente a esas armónicas en los
condensadores y reactores de los filtros, con la consiguiente vibración y ruido de
estos equipos.
Como recomendación se aconseja normalizar la condición de los rectificadores 3
y 4, para no seguir forzando los bancos de filtros 3 y que estos puedan operar bajo
condiciones de diseño. Es muy probable que los condensadores asociados a la rama
de 5° y 11° armónica estén trabajando en condiciones cercanas a la sobrecarga,
por lo que se recomienda analizar si estos cumplen con los valores impuestos por
la norma IEEE 18, que evalúa los límites de tensión, corriente y potencia a la cual
pueden ser sometidos los condensadores, para no afectar su vida útil.
Finalmente se recomienda como práctica operacional, no realizar control de
factor de potencia ni reactivos con los bancos de filtros armónicos, ya que las
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maniobras (switching) reiteradas producen sobrecorrientes y sobretensiones en los
condensadores y reactores respectivamente, que pueden ser nocivas para la vida
útil de los equipos. Si de todas maneras es necesario realizar una desconexión de
un banco, priorizar los bancos de 11-13-17° armónica, ya que los bancos de 5-7
pueden eventualmente operar drenando una fracción de esas armónicas; sin
embargo si se desconecta el banco de 5°-7°, lo más probable es que se
sobrecargaría el banco de 11-13-17° por la gran cantidad de armónicos de quinto
y séptimo orden que deberían absorber.
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ANEXO 1
Diagrama Unilineal
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One-Line Diagram - UNILINEAL GRAL (Harmonic Analysis)
page 1
CC MAX
1152 MVAsc
CC MIN
1137,99 MVAsc
Bus224
220 kV
220 kV
Bus223
220 kV
Bus25
S/E PRINCIPAL RT
Open
o
o
o
OCR
OCR
T3
OCR
T2
T1
60 MVA
60 MVA
o
o
60 MVA
o
o
OCR
OCR
o
OCR
o
OCR
OCR
OCR
o
o
o
GIS 4
Open
GIS 3
23 kV
23 kV
o
Open
o
o
o
OCR
o
o
o
o
o
o
o
Open
o
o
o
o
OCR
o
OCR
o
OCR
o
OCR
o
OCR
OCR
o
OCR
o
o
o
o
o
Open
o
23 kV
o
o
o
o
Open
o
Open
o
Open
o
o
o
o
OCR
OCR
o
o
OCR
o
o
OCR
o
OCR
o
OCR
OCR
o
OCR
o
OCR
o
OCR
OCR
o
OCR
o
OCR
o
OCR
o
OCR
o
OCR
o
OCR
o
OCR
o
OCR
o
OCR
o
OCR
o
o
o
o
OCR
OCR
Elecnor
Fase VII
OBL
Bco Cond. 3
F.A.3 (11-13-17)
F.A.3 (5-7)
RCT 3
RCT 4
SSGG/CONACSA
LP1/LP3
CH2°/3°
Lix. Ripios/Fase IV
EW 500
EW 502
SX area 400
RCT 1
F.A.2 (11-13-17)
M2
20:05:46
mar 13, 2016
Project File: RT
o
o
o
o
o
o
o
o
OCR
OCR
GIS 1
Open
o
Open
o
o
GIS 2
23 kV
RCT 2
F.A.2 (5-7)
Refino
Bco Cond. 2
F.A.1 (11-13-17)
F.A.1 (5-7)
RCT 5
RCT 6
Bco Cond. 1
LP2
Lix.Sec.Ripios
CH.1°
OCR
o
OCR
o
OCR
ANEXO 2
Resultados de flujo de carga armónico – Caso 1
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Project:
SEP RT
Location:
Codelco Radomiro Tomic
ETAP
11.0.0
Contract:
Engineer:
SSL-ERG
Filename:
RT
Study Case: HA
SYSTEM HARMONICS BUS INFORMATION
Bus
ID
Voltage Distortion
kV
Fund.
%
RMS
%
ASUM
%
THD
%
TIF
147XF116 600V
0.600
99.31
99.33
104.10
2.32
25.87
* # 400XF404 600V
0.600
98.93
99.07
113.93
5.31
125.32
* # 400XF405 600V
0.600
98.72
98.91
116.00
6.20
143.17
agua y acido
23.000
99.60
99.63
104.49
2.34
26.70
AREA 140
23.000
99.47
99.50
104.31
2.31
26.42
AREA 147
23.000
99.54
99.57
104.40
2.32
26.54
B 4,16 kV 101
4.160
98.49
98.49
100.82
0.72
43.56
23.000
100.00
100.00
100.00
0
0.50
B 600 V 102
0.600
98.48
98.49
100.50
0.63
33.95
Barra 4,16 kV 120XF103
4.160
96.17
96.17
98.07
0.60
36.23
Barra 23 kV 120XF103
23.000
99.32
99.33
101.83
0.77
46.52
Barra 23 kV 130
23.000
99.47
99.50
104.30
2.32
26.43
Barra 23 kV area 110
23.000
99.35
99.36
101.86
0.77
46.53
B 23 kV CHAMY
Barra 600 V 130
0.600
98.27
98.29
102.71
2.27
21.84
Barra 800-MC-801
4.160
97.64
97.64
99.59
0.61
36.63
Barra 810-XF-801
23.000
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100.00
102.61
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Bus168
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99.99
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0.80
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Bus171
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96.70
96.72
100.69
2.01
21.34
Bus175
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97.74
97.75
100.82
1.64
13.30
Bus179
0.600
94.57
94.58
98.05
1.93
15.42
Bus180
23.000
99.99
99.99
102.64
0.80
47.71
Bus181
4.160
102.33
102.33
104.87
0.75
43.81
Bus182
23.000
99.93
99.93
102.49
0.79
47.30
Page:
4
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25-02-2016
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Base
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SEP RT
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Codelco Radomiro Tomic
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RT
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Bus
ID
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kV
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%
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TIF
Bus183
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99.99
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99.41
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Bus186
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100.00
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0
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94.66
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Bus191
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100.03
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100.00
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102.56
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Bus215
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99.99
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Bus216
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99.99
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Bus217
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99.99
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Bus218
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100.00
100.00
102.61
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100.01
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100.01
100.01
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100.00
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Bus225
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100.00
101.74
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16.08
Bus226
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99.63
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0.78
47.02
Bus227
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100.01
100.01
102.59
0.79
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* # Bus231
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* # Bus232
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Bus 2 501-SG-2
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Bus 2 501-SG-5
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39.92
* # Bus 2 501-SG-501
0.600
99.16
99.35
116.86
6.25
145.82
Bus 2 510-SG-2
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Bus 2 510-SG-502
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99.38
101.74
0.72
40.97
26.78
Filtro 3-3
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100.16
100.19
105.14
2.40
GIS 1
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100.02
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47.52
GIS 2
23.000
100.02
100.02
102.60
0.79
47.52
GIS 3
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2.40
27.50
27.50
GIS 4
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105.20
2.40
GIS fase VII1
23.000
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97.73
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2.26
14.58
LP1
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99.94
104.94
2.39
27.40
LP3
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2.35
26.99
petrolera
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99.55
104.40
2.34
26.67
SB3
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2.14
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SB4
4.160
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98.68
103.48
2.21
24.57
Page:
5
Date:
25-02-2016
SN:
08a423fb
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Base
Config.:
Normal
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SEP RT
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Codelco Radomiro Tomic
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Bus
ID
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RMS
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95.71
95.74
101.33
2.49
24.01
23.000
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99.57
104.43
2.34
26.67
Taller Camiones
* IndicatesTHD (Total Harmonic Distortion) Exceeds the Limit.
# Indicates IHD (Individual Harmonic Distortion) Exceeds the Limit.
Page:
6
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25-02-2016
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Base
Config.:
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ETAP
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SEP RT
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Codelco Radomiro Tomic
11.0.0
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Engineer:
SSL-ERG
Filename:
RT
Study Case: HA
Page:
7
Date:
25-02-2016
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08a423fb
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Base
Config.:
Normal
ITB
Amp
ITR
Amp
SYSTEM HARMONICS BRANCH INFORMATION
Bus
From Bus ID
147XF116 600V
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kV
0.600
To Bus ID
Bus91
Fund.
Amp
RMS
Amp
ASUM
Amp
THD
%
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270.61
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TIF
21.76
IT
Amp
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5888.38
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Bus199
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174624.50
0.00
400XF405 600V
0.600
Bus168
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205440.60
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Bus90
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10.34
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103.43
103.43
0.00
Bus156
10.34
10.34
10.65
1.68
10.00
103.43
103.43
0.00
Bus88
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92.82
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1255.08
0.00
Bus123
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67.23
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2.26
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953.65
0.00
Bus124
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25.67
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5.14
16.76
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430.40
0.00
Bus86
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2492.57
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Bus87
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102.92
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2.72
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1388.42
0.00
Bus91
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48.90
3.28
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889.22
889.22
0.00
Bus92
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34.22
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4.39
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526.53
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1460.77
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0.08
0.08
0.08
0
0.50
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0.04
0.00
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291.36
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0.52
28.17
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8207.62
0.00
Barra 23 kV 120XF103
agua y acido
AREA 140
AREA 147
B 4,16 kV 101
B 23 kV CHAMY
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23.000
4.160
23.000
B 600 V 102
0.600
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4.160
Barra 23 kV 120XF103
Barra 23 kV 130
Barra 23 kV area 110
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23.000
23.000
Barra 23 kV area 110
Bus186
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4704.43
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Bus190
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17.95
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286.79
0.00
Bus184
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95.90
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850.89
0.00
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95.90
96.94
0.38
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850.89
850.89
0.00
Bus88
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10.15
10.53
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183.38
183.38
0.00
Barra 600 V 130
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10.15
10.53
1.89
18.07
183.38
183.38
0.00
Bus184
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30.47
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384.21
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B 4,16 kV 101
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23.22
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264.21
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7.60
7.60
7.73
0.52
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214.11
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B 600 V 102
Barra 600 V 130
0.600
Barra 23 kV 130
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7029.39
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Barra 800-MC-801
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Barra 810-XF-801
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4954.42
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Barra 810-XF-801
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98.44
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924.37
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Barra 800-MC-801
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94.65
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896.10
0.00
Bus136
Bus2
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Bus3
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Bus4
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Bus4-1
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3.80
3.85
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74.15
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GIS 3
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57865.10
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Bus3
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Bus12
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Bus2
6915.85
6915.85
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3457.92
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Bus14
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Bus2
6912.47
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3456.24
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Bus132
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Bus5
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Bus6
4.160
Bus226
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11706.89
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Bus
From Bus ID
Bus7
Bus7-1
Bus8
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8
Date:
25-02-2016
SN:
08a423fb
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Base
Config.:
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ITB
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ITR
Amp
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kV
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Amp
RMS
Amp
ASUM
Amp
THD
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TIF
IT
Amp
Bus51
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7.22
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130.21
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1219.71
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Bus37
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1097.90
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GIS 3
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Bus10
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179.64
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Bus9
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Bus8
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Bus9
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Bus8
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BUS10
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Bus13
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Page:
24
Date:
25-02-2016
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08a423fb
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Base
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A
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128.73
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0
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0
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16.71
0
14.83
0
2.58
0
2.58
0
4.96
0
ANEXO 3
Resultados de flujo de carga armónico – Caso 2
MINERÍA | ENERGÍA | INDUSTRIA
Francisco Noguera Nº 200, Providencia, Santiago, Chile | Mesa Central: (56-2) 499 82 00 | www.ima.cl
Project:
SEP RT
Location:
Codelco Radomiro Tomic
ETAP
11.0.0
Contract:
Engineer:
SSL-ERG
Filename:
RT
Study Case: HA
SYSTEM HARMONICS BUS INFORMATION
Bus
ID
Voltage Distortion
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Fund.
%
RMS
%
ASUM
%
THD
%
TIF
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99.27
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* # 400XF404 600V
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* # 400XF405 600V
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6.39
142.88
agua y acido
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99.56
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AREA 147
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98.82
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98.81
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96.50
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99.65
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99.68
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Barra 600 V 130
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1.00
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Bus2
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Bus3
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98.36
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52.43
Bus4
0.594
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98.41
102.07
1.08
52.41
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99.71
99.72
103.11
0.99
50.58
Bus5
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96.15
96.15
97.99
0.63
18.77
Bus6
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98.43
98.80
0.12
3.25
Bus7
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99.98
103.43
1.00
51.26
0.400
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99.44
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Bus8
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Bus9
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97.23
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1.14
55.40
Bus10
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BUS10
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98.35
102.23
1.13
54.77
Bus11
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98.33
102.21
1.13
54.78
Bus12
0.594
98.34
98.34
102.00
1.08
52.44
Bus13
4.160
95.66
95.67
98.44
1.12
20.89
52.42
Bus4-1
Bus7-1
Bus14
0.594
98.38
98.39
102.05
1.08
Bus15
23.000
100.10
100.10
103.54
1.00
50.90
Bus16
23.000
100.01
100.02
103.45
1.00
50.85
Bus17
23.000
99.99
100.00
103.63
1.01
52.30
Bus18
0.594
97.98
97.98
101.62
1.03
53.37
Bus19
0.594
97.92
97.92
101.56
1.03
53.40
Bus20
4.160
98.43
98.43
98.80
0.12
3.25
Bus21
4.160
99.63
99.63
102.43
0.82
40.18
Bus22
4.160
98.94
98.94
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0.81
39.70
Page:
1
Date:
25-02-2016
SN:
08a423fb
Revision:
Base
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Normal
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SEP RT
Location:
Codelco Radomiro Tomic
ETAP
11.0.0
Contract:
Engineer:
SSL-ERG
Filename:
RT
Study Case: HA
Bus
ID
Voltage Distortion
kV
Fund.
%
RMS
%
ASUM
%
THD
%
TIF
Bus23
4.160
97.87
97.87
100.53
0.79
Bus24
4.160
95.66
95.67
98.44
1.12
38.92
20.89
Bus25
220.000
100.00
100.00
100.99
0.28
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99.95
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Bus227
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100.33
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3.94
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* # Bus232
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96.62
97.34
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12.20
Bus 2 501-SG-2
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99.65
99.68
107.92
2.70
72.59
* # Bus 2 501-SG-3
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99.48
99.66
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6.08
131.46
Bus 2 501-SG-5
0.600
99.89
99.89
100.30
0.14
3.31
* # Bus 2 501-SG-501
0.600
99.25
99.42
117.07
6.00
151.08
Bus 2 510-SG-2
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99.92
99.93
103.30
0.99
49.14
Bus 2 510-SG-3
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99.70
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0.15
3.60
Bus 2 510-SG-5
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100.24
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3.87
Bus 2 510-SG-502
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99.46
99.47
102.60
0.92
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49.68
Filtro 3-3
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100.12
100.12
103.50
0.98
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100.34
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GIS 4
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1.00
50.91
GIS fase VII1
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97.66
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0.74
26.78
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LP1
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99.87
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LP3
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petrolera
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SB3
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99.05
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SB4
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0.89
26.16
Page:
5
Date:
25-02-2016
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08a423fb
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Base
Config.:
Normal
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SEP RT
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Codelco Radomiro Tomic
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Bus
ID
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95.66
95.67
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1.12
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99.50
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0.97
49.32
Taller Camiones
* IndicatesTHD (Total Harmonic Distortion) Exceeds the Limit.
# Indicates IHD (Individual Harmonic Distortion) Exceeds the Limit.
20.89
Page:
6
Date:
25-02-2016
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08a423fb
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Base
Config.:
Normal
ETAP
Project:
SEP RT
Location:
Codelco Radomiro Tomic
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7
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25-02-2016
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Base
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Amp
ITB
Amp
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Amp
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10499.28
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Contract:
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SSL-ERG
Filename:
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Study Case: HA
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Bus
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kV
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Fund.
Amp
RMS
Amp
ASUM
Amp
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%
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270.64
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174624.50
0.00
400XF405 600V
0.600
Bus168
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205440.60
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Bus90
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Bus156
10.35
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10.49
0.46
12.29
127.13
127.13
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Bus88
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1779.18
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Bus123
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1415.99
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Bus124
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25.65
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525.86
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Bus86
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182.89
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3487.20
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Bus87
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1996.08
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Bus91
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45.99
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1034.58
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Bus92
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34.20
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127.98
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134.01
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0.08
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0
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686.31
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Barra 23 kV 120XF103
agua y acido
AREA 140
AREA 147
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23.000
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Barra 23 kV 120XF103
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23.000
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Barra 23 kV area 110
Bus186
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Bus190
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17.91
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24.65
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Bus184
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95.57
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83.52
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Bus88
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10.15
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279.26
279.26
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Bus184
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30.38
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34.68
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23.15
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24.24
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7.59
7.59
7.61
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17.90
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B 600 V 102
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10705.07
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5625.32
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Barra 810-XF-801
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GIS 2
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1048.68
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Barra 800-MC-801
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1017.45
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Bus136
Bus2
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Bus3
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Bus4
0.594
Bus4-1
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3.80
3.88
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83.36
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GIS 3
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57865.10
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Bus3
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357.29
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178.64
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Bus12
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6918.90
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Bus2
6918.90
6918.90
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Bus14
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6915.52
6915.52
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Bus2
6915.52
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Bus132
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Bus7-1
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0.00
Bus5
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Bus60
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236.57
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3545.48
Bus6
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Bus226
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598.69
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659.38
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Bus20
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432.20
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ETAP
Project:
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Location:
Codelco Radomiro Tomic
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Contract:
Engineer:
SSL-ERG
Filename:
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Study Case: HA
Bus
From Bus ID
Bus7
Bus7-1
Bus8
Page:
8
Date:
25-02-2016
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08a423fb
Revision:
Base
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ITB
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Amp
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Amp
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Amp
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%
TIF
IT
Amp
Bus51
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7.22
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184.55
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2255.70
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Bus37
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63.37
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2118.56
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Bus10
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179.72
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Bus9
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Bus10
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Bus11
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Bus8
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Bus8
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Bus12
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Bus3
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3457.76
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Bus15
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Bus16
Bus17
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GIS 3
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163.76
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Bus16
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71.37
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Bus18
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7352.63
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Bus19
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985.68
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LP1
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Bus24
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Bus25
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17
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Bus
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18
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SSL-ERG
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RT
Study Case: HA
Page:
24
Date:
25-02-2016
SN:
08a423fb
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Base
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Harmonic Filter
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HF17-3
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23
A
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0
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28.93
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0
19.38
0
5.00
0
5.00
0
ANEXO 4
Resultados de flujo de carga armónico – Caso 3
MINERÍA | ENERGÍA | INDUSTRIA
Francisco Noguera Nº 200, Providencia, Santiago, Chile | Mesa Central: (56-2) 499 82 00 | www.ima.cl
Project:
SEP RT
Location:
Codelco Radomiro Tomic
ETAP
11.0.0
Contract:
Engineer:
SSL-ERG
Filename:
RT
Study Case: HA
SYSTEM HARMONICS BUS INFORMATION
Bus
ID
Voltage Distortion
kV
Fund.
%
RMS
%
ASUM
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THD
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TIF
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99.33
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* # 400XF405 600V
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agua y acido
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AREA 147
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0
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96.33
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99.51
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B 23 kV CHAMY
Barra 600 V 130
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98.29
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0.55
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97.80
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Bus2
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Bus3
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Bus4
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Bus5
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96.21
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Bus6
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Bus8
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Bus11
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98.39
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Bus12
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98.40
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Bus13
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95.74
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Bus4-1
Bus7-1
Bus14
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100.16
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100.08
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Bus17
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100.06
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Bus20
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Bus21
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99.70
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0.60
33.29
Bus22
4.160
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0.59
32.90
Page:
1
Date:
27-02-2016
SN:
08a423fb
Revision:
Base
Config.:
Normal
Project:
SEP RT
Location:
Codelco Radomiro Tomic
ETAP
11.0.0
Contract:
Engineer:
SSL-ERG
Filename:
RT
Study Case: HA
Bus
ID
Voltage Distortion
kV
Fund.
%
RMS
%
ASUM
%
THD
%
TIF
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97.94
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14.24
Bus25
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97.86
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97.68
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Bus33
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99.12
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99.87
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Bus40
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99.12
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5
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6
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Codelco Radomiro Tomic
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0.82
1.27
0.95
0
0
0
0
0
85.32
0
85.32
0
20.32
43.65
0
43.65
0
10.82
13.38
0
13.38
0
12.82
0
39.05
0
39.05
0
39.09
0
25.61
0
25.61
0
25.62
0
6.55
0
6.55
0
6.55
0
ETAP
Project:
SEP RT
Location:
Codelco Radomiro Tomic
11.0.0
Contract:
Engineer:
SSL-ERG
Filename:
RT
Study Case: HA
Page:
24
Date:
27-02-2016
SN:
08a423fb
Revision:
Base
Config.:
Normal
HARMONIC FILTER FLOW TABULATION
Harmonic Filter
ID
HF5-1
HF5-2
HF5-3
HF7-1
HF7-2
HF7-3
HF11-1
HF11-2
HF11-3
HF13-1
HF13-2
HF13-3
HF17-1
HF17-2
HF17-3
% Harmonic Currents (% of Fundamental Current)
Fundamental
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
17
19
23
A
25
29
31
35
37
41
43
47
49
53
55
59
61
65
67
71
73
128.92
128.92
132.61
73.79
73.79
73.79
60.85
60.85
60.86
48.56
48.56
48.57
48.42
48.42
48.42
0.23
0
0.88
43.50
0
0.23
0.81
0
0.15
0.05
0
0.02
0.02
0
0.44
0.34
0.14
0.14
0.02
0.01
0.30
0.09
0.05
0.03
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0.03
0
0
0
0
0
0
0
0
0.23
0
0.88
43.50
0
0.23
0.81
0
0.15
0.05
0
0.02
0.02
0
0.44
0.34
0.14
0.14
0.02
0.01
0.30
0.09
0.05
0.03
0.04
0.03
0
0
0
0
0
0
0
0
0.24
0
1.07
9.34
0
0.19
0.70
0
0.13
0.05
0
0.02
0.01
0
0.40
0.31
0.12
0.13
0.02
0.01
0.28
0.08
0.05
0.02
0.04
0.03
0
0
0
0
0
0
0
0
0.22
0
0.46
2.23
0
31.70
4.41
0
0.45
0.14
0
0.05
0.04
0
1.00
0.76
0.30
0.30
0.04
0.03
0.64
0.18
0.10
0.05
0.08
0.06
0
0
0
0
0
0
0
0
0.22
0
0.46
2.23
0
31.70
4.41
0
0.45
0.14
0
0.05
0.04
0
1.00
0.76
0.30
0.30
0.04
0.03
0.64
0.18
0.10
0.05
0.08
0.06
0
0
0
0
0
0
0
0
0.22
0
0.46
2.39
0
31.72
4.41
0
0.45
0.14
0
0.05
0.04
0
1.00
0.76
0.30
0.30
0.04
0.03
0.64
0.18
0.10
0.05
0.08
0.06
0
0
0
0
0
0
0
0
0.21
0
0.36
1.53
0
0.40
2.95
0
2.85
0
0.11
0.18
0
3.53
2.39
0.85
0.83
0.12
0.08
1.66
0.48
0.27
0.14
0.21
0.15
0
0
0
0
0
0
0
0.21
0
0.36
1.53
0
0.40
2.95
0
2.85
0
0.11
0.18
0
3.53
2.39
0.85
0.83
0.12
0.08
1.66
0.48
0.27
0.14
0.21
0.15
0
0
0
0
0
0
0
0
0.21
0
0.36
1.54
0
0.41
3.02
0
3.15
8.38
0
0.24
0.17
0
3.41
2.32
0.83
0.81
0.12
0.08
1.63
0.47
0.26
0.13
0.20
0.15
0
0
0
0
0
0
0
0
0.21
0
0.35
1.43
0
0.34
2.24
0
1.21
0.28
0
0.71
0
6.92
4.19
1.35
1.28
0.18
0.12
2.44
0.70
0.39
0.20
0.30
0.22
0
0
0
0
0
0
0
0.21
0
0.35
1.43
0
0.34
2.24
0
1.21
0.28
0
0.71
0
6.92
4.19
1.35
1.28
0.18
0.12
2.44
0.70
0.39
0.20
0.30
0.22
0
0
0
0
0
0
0
0
0.21
0
0.35
1.43
0
0.34
2.27
0
1.25
0.63
0
5.59
0.63
0
6.63
4.05
1.31
1.25
0.17
0.11
2.39
0.68
0.38
0.19
0.29
0.22
0
0
0
0
0
0
0
0
0.21
0
0.33
1.33
0
0.29
1.79
0
0.75
0.13
0
0.10
0.30
0
3.05
0.40
0.25
5.25
1.50
0.84
0.42
0.66
0.49
0
0
0
0
0
0.21
0
0.33
1.33
0
0.29
1.79
0
0.75
0.13
0
0.10
0.30
0
3.05
0.40
0.25
5.25
1.50
0.84
0.42
0.66
0.49
0
0
0
0
0
0.21
0
0.33
1.33
0
0.29
1.79
0
0.75
0.29
0
0.23
0.30
0
3.05
0.40
0.25
5.25
1.50
0.84
0.42
0.66
0.49
0
0
0
0
0
35.20
0
35.20
22.56
0
22.56
20.25
0
20.25
0
20.27
0
13.28
0
13.28
0
13.28
0
3.39
0
3.39
0
3.40
0
ANEXO 5
Resumen Resultados de Mediciones
MINERÍA | ENERGÍA | INDUSTRIA
Francisco Noguera Nº 200, Providencia, Santiago, Chile | Mesa Central: (56-2) 499 82 00 | www.ima.cl
Transformador 1 – GIS 1-2
MINERÍA | ENERGÍA | INDUSTRIA
Francisco Noguera Nº 200, Providencia, Santiago, Chile | Mesa Central: (56-2) 499 82 00 | www.ima.cl
Alimentadores GIS 1-2
MINERÍA | ENERGÍA | INDUSTRIA
Francisco Noguera Nº 200, Providencia, Santiago, Chile | Mesa Central: (56-2) 499 82 00 | www.ima.cl
MINERÍA | ENERGÍA | INDUSTRIA
Francisco Noguera Nº 200, Providencia, Santiago, Chile | Mesa Central: (56-2) 499 82 00 | www.ima.cl
MINERÍA | ENERGÍA | INDUSTRIA
Francisco Noguera Nº 200, Providencia, Santiago, Chile | Mesa Central: (56-2) 499 82 00 | www.ima.cl
MINERÍA | ENERGÍA | INDUSTRIA
Francisco Noguera Nº 200, Providencia, Santiago, Chile | Mesa Central: (56-2) 499 82 00 | www.ima.cl
MINERÍA | ENERGÍA | INDUSTRIA
Francisco Noguera Nº 200, Providencia, Santiago, Chile | Mesa Central: (56-2) 499 82 00 | www.ima.cl
MINERÍA | ENERGÍA | INDUSTRIA
Francisco Noguera Nº 200, Providencia, Santiago, Chile | Mesa Central: (56-2) 499 82 00 | www.ima.cl
MINERÍA | ENERGÍA | INDUSTRIA
Francisco Noguera Nº 200, Providencia, Santiago, Chile | Mesa Central: (56-2) 499 82 00 | www.ima.cl
MINERÍA | ENERGÍA | INDUSTRIA
Francisco Noguera Nº 200, Providencia, Santiago, Chile | Mesa Central: (56-2) 499 82 00 | www.ima.cl
MINERÍA | ENERGÍA | INDUSTRIA
Francisco Noguera Nº 200, Providencia, Santiago, Chile | Mesa Central: (56-2) 499 82 00 | www.ima.cl
Transformador 3 – GIS 3-4
MINERÍA | ENERGÍA | INDUSTRIA
Francisco Noguera Nº 200, Providencia, Santiago, Chile | Mesa Central: (56-2) 499 82 00 | www.ima.cl
Alimentadores GIS 3-4
MINERÍA | ENERGÍA | INDUSTRIA
Francisco Noguera Nº 200, Providencia, Santiago, Chile | Mesa Central: (56-2) 499 82 00 | www.ima.cl
MINERÍA | ENERGÍA | INDUSTRIA
Francisco Noguera Nº 200, Providencia, Santiago, Chile | Mesa Central: (56-2) 499 82 00 | www.ima.cl
MINERÍA | ENERGÍA | INDUSTRIA
Francisco Noguera Nº 200, Providencia, Santiago, Chile | Mesa Central: (56-2) 499 82 00 | www.ima.cl
MINERÍA | ENERGÍA | INDUSTRIA
Francisco Noguera Nº 200, Providencia, Santiago, Chile | Mesa Central: (56-2) 499 82 00 | www.ima.cl