□ Interpretación
de los resultados
- Los resultados obtenidos para las 3 configuraciones de fuente no compensada resaltan la influencia de la impedancia de cortocircuito en las tasas de distorsión armónica.
- La instalación de condensadores aumenta las tasas de distorsiones debidas a resonancias armónicas. Superan con creces los niveles de compatibilidad de IEC 1000-4-2. (tabla 1.16).
Tabla 1.16: Nivel de compatibilidad
para las tensiones armónicas en redes industriales
- La instalación de una inductancia anti-armónica limita fuertemente las distorsiones de voltaje, las sobrecargas de condensadores y la desclasificación de la capacidad del transformador, pero de manera insuficiente.
- La instalación de shunt resonantes sintonizados en los rangos 5 y 7 limita fuertemente la distorsión de tensión. La tasa máxima (6.2% en JDB 3), es aceptable. Con la asociación de un tercer shunt sintonizado en el rango 11, se obtienen tasas de distorsión muy bajas (1.8% en JBD 3), compatibles con el uso de receptores muy sensibles (clase 1).
Por lo tanto, todos o parte de
los condensadores pueden ser desconectados en estas configuraciones.
Las curvas de las figuras 13-4
a 13-8 representan la impedancia de la red vista desde los terminales de los
variadores de velocidad en el caso de la fuente de alimentación por los Grupos
de energía (generalmente el caso más restrictivo). Estas, ilustran las tasas de
distorsión obtenidas en la barra colectora que alimenta los variadores (JBD 3).
Antes de la compensación (caso
A), la impedancia de la red es proporcional al rango del armónico.
La compensación (caso B) causa
una resonancia cercana al rango 7, cuyo valor de la corriente armónica es alto.
La tasa de distorsión es importante. El desplazamiento de los condensadores
(caso C) disminuye la resonancia cerca del rango 7, pero de manera
insuficiente.
La instalación de una
inductancia anti-armónica (caso D) reduce la impedancia en el rango 7. Por
contra, aparece una resonancia cercana al rango 9. Se debe a una resonancia
entre los condensadores MT y la red aguas arriba.
Los shunts resonantes de rango
5 y 7 (caso E) disminuyen la resonancia cerca del rango 9. No hay impedancias
de valor elevado en los rangos armónicos proporcionados por los variadores. La
tasa de distorsión se reduce a un valor aceptable.
Figura 1.5: Red alimentada por
los grupos, caso A
Figura 1.6: Red alimentada por
los grupos, caso B
Figura 1.7: Red alimentada por
los grupos, caso C
Figura 1.8: Red alimentada por
los grupos, caso D
Figura 1.9: Red alimentada por
los grupos, caso E
• Estudio de la
selectividad de protecciones.
Se propone estudiar la
selectividad de las protecciones de sobreintensidad de fase para tres elementos
de la red de MT (ver fig.1.10):
- Transformador MT / BT de la unidad de producción, TR22
- Motor MT, ASM1.
- Cable MT, C01.
Obtener selectividad
independientemente de la configuración de origen (solo Distribuidor, solo Grupos,
Distribuidor + Grupos) a veces es difícil, si no imposible. En este último
caso, se deben proporcionar dos planes de protección, uno para Distribuidor y
Distribuidor + Grupos y otro para Grupos solamente. Si es necesario, un cambio
en la configuración de la fuente cambiará la configuración de las protecciones
(los relés Sepam 2000 de Schneider Electric ofrecen esta posibilidad).
Nos limitamos al estudio del caso del suministro
solo a través de la red del Distribuidor.
Los cálculos de las corrientes de
cortocircuito y las simulaciones de las curvas de selectividad se han realizado utilizando el software SELENA (Schneider Electric).
Figura 1.10: Valores de las
corrientes de cortocircuito
□ Protección del transformador TR22
El transformador está protegido
por una protección de doble umbral en el lado primario, el umbral bajo actúa
como respaldo de la protección del lado secundario.
Ver curva 1 en la Figura
1.11.
Umbral alto:
Umbral bajo:
Las curvas de la Figura 1.11
muestran que la protección no está activa durante la punta de corriente en la
conexión del transformador (inruch current).
□ Protección del motor ASM1
Ver la curva 1 en la Figura
1.12.
La condición que debe cumplir la
regulación de la protección es:
Im.set = 1,3 Ia
La corriente de arranque es:
Ia = 5,7 In = 315 A
De donde:
Im.set = 410 A
La temporización será: tm.set = 0,1 s
La figura 1.13 muestra que la
selectividad aguas arriba está asegurada.
□ Protección de la canalización eléctrica C01.
Ver las curvas en las figuras
1-11 y 1-12.
La selectividad con las
protecciones del transformador TR 22 y el motor ASM1 es de tipo cronométrico.
Las condiciones que deben
cumplirse para establecer la protección son:
Se eligen los siguientes
ajustes:
Irc = 2,5 kA
trc = 0,4 s
0: Curva de la protección de la canalización
eléctrica C01.
1: Curva de la protección del transformador TR22.
2: Curva de la punta de corriente en la conexión del
transformador TR22 (inruch current)
Figura 1.11: Curvas de selectividad del
transformador TR 22
0: Curva de protección de la canalización eléctrica
C01.
1: Curva de protección del motor ASM1.
2: Curva de arranque del motor ASM1.
Figura 1.12: Curvas de selectividad del
motor ASM1
• Estudio del
arranque de los motores
Estudio realizado con el software "start'n
Go" de Schneider:
- Para el motor más potente de la instalación.
- Para el arranque simultáneo de los 4 motores de MT de la unidad de producción utilizando un motor "equivalente" (el software solo permite estudiar un motor a la vez).
□ Estudio del
arranque del motor de 450 kW.
- Características del conjunto motor-carga (ver tabla 1.17)
Tabla 1.17: Características del conjunto
motor – carga
Nota:
Las demás características del motor están dadas en la tabla 1.1.
• Diagnóstico del arranque
- Duración del arranque: 8.9 s.
- Intensidad de arranque: 296 A
La
corriente de arranque dada por el fabricante está determinada para una potencia
de cortocircuito dada, su valor es 315 A. El valor determinado por el software
es más bajo porque tiene en cuenta la caída de tensión en el lugar de conexión
del motor.
- Caídas de tensión:
6.26%
en el juego de barras JDB 2
5.93%
en el juego de barras JDB 1
1.57%
en el punto de entrega (20kV)
Estos valores son aceptables para el motor y otros
receptores alimentados por JDB 2 y JDB 1, y para el distribuidor cuya variación
de tensión debe ser inferior al 4% (según tabla 4.1 de la norma EN 50160).
- Calentamiento del motor:
El software tiene una base de datos de los valores
permitidos en el arranque, determinados a partir de las características de calentamiento
de los motores. Esto nos da las limitaciones admisibles para nuestro motor, sea
de 922 kA² · s en frío y de 298 kA2
· s en caliente.
El límite alcanzado en el arranque es de 602 kA² · s.
Por lo tanto, el motor soportará el arranque en frío, pero no el arranque en
caliente.
□ Estudio del
arranque simultáneo de los 4 motores de MT de producción.
Las características de los motores se muestran en la
Tabla 1-1.
Se supone que los valores de los motores se dan en
la Tabla 1-1.
Se supone que se conocen los valores de los momentos
de inercia de cada motor y de cada carga.
Se determina un
cos ϕ de cada motor asignándoles
un coeficiente igual a la potencia:
De la misma manera se determina la corriente de
arranque equivalente:
Deducimos las características del conjunto motor -
carga equivalente (tabla 1.18).
Tabla 1.18: Características del conjunto motor – carga equivalente
• Diagnóstico del
arranque
- Hora del arranque: 13.7 s.
- Intensidad de arranque: 765 A
- Caídas de tensión:
15.4% en la barra colectora JDB
1
Las caídas de tensión son importantes y pueden perturbar
la red. Por otro lado, los motores experimentan un calentamiento significativo
en el arranque, porque la caída de tensión provoca un aumento en el tiempo de
arranque. Es preferible arrancar los motores sucesivamente.
FUENTE:
Schneider Electric: Guide de conception des réseaux électriques industriels (Christophe Prévé,Robert Jeannot)
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