Calidad de la energía

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  1. Escuela Superior Polit�cnica del Litoral FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA l0NITOREO DE REDESEtECTBlCASENBAJA TENSION' DELAESCUELA SUPERIOR POLITECDIICA…
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  • 1. Escuela Superior Polit�cnica del Litoral FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA "l0NITOREO DE REDESEtECTBlCASENBAJA TENSION' DELAESCUELA SUPERIOR POLITECDIICA DELLITORAL" TOPICO DE GRADUACION Previo o la Obtencidn del Titulo de: INGENIERO EN ELECTRICIDAD Preseolada por: Washington A. Bucheli Salazar Edwin C. Fierro Aguilar Rangd E. Rebolledo Castillo Carlos A. Romero Sudario Kl�ber J. Torres Mantuano AiDo Lectivo GIIAYAQUIL - ECCJADOH
  • 2. ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DEL LITORAL Facultad de Ingenier�a Electrica L u MONITOREO DE REDES ELECTRICAS EN BAJA TENSION DE LA ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DEL LITORAL " TOPICO DE GRADUACION Previo a la obtenci�n del T�tulo de : INGENIERO EN ELECTRICIDAD ESPECIALIZACION : POTENCIA PRESENTADA POR : WASHINGTON A . BUCHELLI SALAZAR EDWIN C . FIERRO AGUILAR RANGEL E . REBOLLEDO CASTILLO CARLOS A . ROMERO SUDARIO KLEBER J. TORRES MANTUANO Guayaquil - Ecuador 1.996
  • 3. A G R A D E C I M I E N T O Al Ing. A b r t o Manzur H., ' Profeaor del T�pico, por eu ayuda y colaboraci�n para la realizaci�n de nuestro trabajo.
  • 4. D E D I C A T O R I A A Dios , a nuestros padres y familia , por la d iy eacfificio puesta de manifieeto para la culminaci�n de nuestra carrera.
  • 5. TRIBUNAL MG. ORGE CHTRTBOGA V. d * R O DEL TRrnrnAL TNG. GUSTAVO BERMUDEZ MlEMBRO DEL TRIBUNAL A ALBERTO MANZURH. DIRECTOR DEL TOPICO
  • 6. D E C L A R A C I O N E X P R E S A u La reeponeabilidad por los hechos, ideas y doctrinas expuestas en esta tesis, nos corresponden exclusivamente; y , el patrimonio intelectual de la misma, a la ESCUEW SUPERIOR POLiTECNICA DEL LITORAL . (REGLAMENTO DE EXAMENES Y TlTULOS PROFESIONALES DE LA ESPOL ) RANGEL REBOLLEDO CASTILLO KLEBER TORRES MANTUANO
  • 7. Escuela S u p i o r Polit�cnlca �el Litoral INTRODUCCION cnialmen�e a nivel Empresarial Comercial, Indwtrial, Institucional y tambi�n residencial se descuida enormemente en revisar peri�dica o Atemporalmenteel comportamientode sus sistemasel�ctricos, sm saber que el no hacerlo, podr�a resultar perjudicial para sus econom�as, si sus sistemas no est�n respondiendo a las condiciones trazadas inicialmente para su funcionamiento especif�co. Sobre todo para Empresas, Industrias, Instituciones grandes en las cuales las p�rdidas econ�micas ya sea por aver�as de equipos el�ctricos, as� como el pago de planiUas debido a la demanda de energ�a el�ctrica pueden ser extremadame!nte grandes debido a la .gran carga que poseen. Precisamenteestas grandescargas sonlas que necesitan mayor atenci�ny controi, ya que las posi'bilidades de que el comportamiento del sistema se altere, sm que se lo haya previsto; sonmayores. Uno de los problemas m�s graves que suelen presentarse y que repercuten en el aspecto econ�mico, son las variaciones bruscas de voltaje, una de estas son los sobrevoltajestemporales que ocurren en los sistemasde energ�ael�ctrica, por una variedad de razones tales como fhllas, operaci�n de interruptores; y normalmente estas anomal�as son producidas en las empresas generadoras o - transformadoras de energ�ael�ctrica.
  • 8. Escuela Superior PoUtecnka de/L h m l Sm embargo los sobrevoltajes mas severos son los que multan de las descargas atmosEricas que inciden en el sistema de energ�a. Es posible que los sobrevoltajespuedan ser muy altosy den lugar a faUasdel aislamiento del aparato de energ�a con resultados destructivos. Es por tanto imperativo que se dise�en los sisteri.ias de energ�a el�ctrica de tal manera que los sobrevoltajes esperados queden por debajo de la capacidad de soporte del aislamiento del aparato de energ�a el�ctrica. Muchas veces, este requisito b�sico se traduce en un costo excesivo. Por esta raz�n, se busca una soluci�n de compromiso en la que los sistemas de energ�a se d'ii�en de tal manera que se pueda ser m�nima la posibilidad & �dhdestnictivadel aparato de energ�a debido a sobrevoltajes. Otro de los problemas que suele presentarse es la variaci�n de la frecuencia, que d w e exclusivamente del sistema de generaci�nel�ctrica, pero que perjudica a los equipos electr�nicos digitales, espec��camente los relojes digitales, contadores electr�nicos y otros dispositivos controlados por microprocesadores (controladores industriales y computadoras personales), adem�sde unidades motrices de velocidad ajustable. Estos son solamente dos de los par�metros que deben supeMsarse y controlarse, existen otros de vital importancia tal como potencia y capacidad nominal de un sistema el�ctrico, ya sea en la carga o en la fuente. - En el caso de Empresas, Industrias, Instituciones, etc. en que generalmente a los transformadores se los puede considerar como el elemento principal generador & energ�a, excepto en el caso & que se tenga adem�s
  • 9. Escuek Superior Politecnka del Litoral generacgnpropia que obviamenteen la mayor parte del a�o seemmtmen m by; se debe prestar mucha atenci�n en la capacidad nominal o p h carga& los transformadores, para estar segurosde que no seencuentrensobredimeasioriados, inclusive considerando a ftturo la carga, ya que de no ser as�, estos pmddrh consumos extras de energ�a el�ctrica que no son ~vw:haMes,y que son tariMos por lasEmpresasel�ctricasencargadasde prestar servicio. Los equipos que senecesitaronpara realizar la supervisi�ny control de un sistema e k t r h (monitores de redes) se llaman Arializadores de Redes, los mismos que frieron facilitados gracias al tramite que se hizo por parte del Ing. Carlos V i e r t e , Decano de la Facultad de Ektrica y Computaci�n con las autoridades encargadas de sunwrstro . . para la Instituci�n . Adem�s, nuestro sincero reconocimientoal Ing. Alberto Manzur Hanna por la gran ayuda prestada para poder lograr la adquisici�n de los equipos .
  • 10. INDICE GENERAL CAPITULOS CAPITULO 1 1.1 Justifkaci�n del Proyecto 1.2 Aspectos Generales del Sistema El�ctrico de la ESPOL CAPITULO 2 2.1 Descripci�n de los Equipos utilizados para realizar las mediciones 2.2 Equipos utilizados 2.2.1 Analizadores de Redes 2.2.1.a Generalidades 2.2.1.b Caracter�sticas 2.2.2 Funcionamiento 2.2.3 Programaci�n 2.2.3.a Tensiones Simples o Compuestas 2.2.3.b Primario del Transformador de Tensi�n 2.2.3.c Secundario del transformador de Tensi�n 2.2.3.d Primario del Transformador de Comente P AGS.
  • 11. CAPITULOS 2.2.3.eProgramaci�nde Par�metros 2.2.3.fProgramaci�np�ginapreferente 2.2.3 g Pantalla de Programaci�n mediante m�dulosde energiay reloj 2.2.3.hComunicaci�ncon el Ordenador 2.3 Convertidor(RS-23URS-485) 2.4 Sohare :CIRNET 2.5 PerifericoMemoria(CVM- M) 2.5.1 Comideraciones que se debe tener 2.5.2 Caracter�siicas de la tarjeta de memoria 2.5.3 Indicadores luminosos de la memoria 2.6 S o h e :SET -MEM 2.7 Conexionesde los equipos 2.7.1 Conexi�nCVMk - CVM -M 2.7.2Conexi�n CVM - My Ordenador PC 2.7.3 Conexi�n RED RS - 485 a un OrdenadorPC (RS -232 ) 2.7.4 C o d n RED de baja tensi�n conCVMk
  • 12. CAPITULOS
  • 13. Escuela Superior PoIlt�cnica del Lbtal RESUMEN E 1presente proyecto consta de cinco csp��ulos : el p r k m trata de la justi�caci�n del mismo, en el se mencionan aspectos generales del sistema ektrko de la Escuela Superior Polit�cnica del Litoral, en el segundo cap�tulo se expone la descripci�nde los equipos utilizados para realizar las mediciones de los par�metros el�ctricos seleccionados del sistema en estudio, as� como el uso de eiios: instalaci�n, manejo, programaci�n, etc .Adem�s se presentan las diversas conexiones que se utilizaron para la instalaci�n de los equipos. En el tercer cap�tulo se presentan los diagramas irnifilaresde baja tensi�n de nueve Bancos de transformadores pertenecientes a la ESPOL. Seguidamente se realizan los an�lisis individuales de las lecturas obtenidas por los equipos de medici�n que fueron instaladosen cada Banco transformadores. Estas kcturas tambi�n son representadas gr��camente para permitir con mayor �kilidad el an�lisis. Y por �ltimo tenemos las conclusiones y recomendaciones t�cnicas, que se pueden aplicar en base a los cap�tuios precedidoS anteriormente. -
  • 14. La Justificaci@~-delProyecto se basa en hacer conocer el comportamiento que actualmente posee el Sistenia El�ctrico en baja tensi�n de h Instituci�n . Mediante el an�iisia de los principales par�metros el�ctricos, se podr� conocer las condiciones en la que se encuentran operando todos los bancos de transhrmadores de la ESPOL . El presente proyecto persigue como �nico �n, dejar ks�lidasa nuestra querida Instituci�n, entreg�ndole un Informe T�cnico sobre el comportamiento k i actualdel sistemael�ctricode la Universidad, poniendo as�un granito de arenade F nuestra parte y dejar las puertas abiertas para que se contin�e con el estudio y Ilegar a obtenerconclusiones m�s concretas . Se espera que nuestra petici�n tenga la acogida necesaria para la - continuaci�ndel Proyecto por parte de estudianies, autoridades de la Instituci�ny personasintemwh en continuar con elmismo .De antemaflo les agradecemos.
  • 15. Escuela Superior Polit�cnica tH Litoral P rimeramente la Empresa El�ctrica del Ecuador Inc. , es la encargada de suministrar la energ�a el�ctrica a la Instituci�n en nivel de Alta Tensi�n a 13.8 KV. a 29 Bancos de Transformadores Trif�sicos formados por transformadores de distribuci�n monof�sicos convencionalesa nivel de 110 y 220 V. con capacidades nominales que se encuentran entre 45 KVA. el de menor capacidad y 750 KVA. el de mayor capacidad. La conexi�n en que se encuentran los Bancos de Transformadores trif�sicos es estrella-estrella, aterrizados tanto en el lado de alta como en baja tensi�n. Una observaci�n especial es que en ninguna parte del sistema se encuentran instaladosBancos de Capacitores. Los Bancos de Transformadores, alimentan a Laboratorios, Administraci�n de Unidades Acad�micas, Bibliotecas, Taller de Fundici�n, Imprenta, as� como el Reservorio de agua. Por lo general para cada edificio se tiene un Banco deTransformadores.
  • 16. CAPITULO 2 A continuaci�n se hace una descripci�nmuy detabda de los equipos utilizad'is m la reainaci�n &l Proyecto, tales como manejo, htalaci�n, conexi�n y progizmmci�n .Se espera que la inhrmaci�n presentada en este trabajo sea de mucho inter�s para los lectores, as� como tambi�nsirva de gu�a y referencia para futuros Proyectos o continuaci�n del mismo . En este cap�tulo se presentan adem�s caracter�sticas,consideraciones que se deben tomar, generalidades, comunicaci�n entre equipos, etc . Tanto el Analizador de Redes ( CVMk ), como la MEMORIA y el CONVERSOR sonalimentadoscon 220 V a.c. ,los mismos que fberonubicados, instalados y energizados directamente de las l�neas del banco de transformadores por medio de conductores calibre # 16y de aproximadamente 6 metros de largo, para que las p�rdidas sean m�nimas .
  • 17. Escuela Superior PoliteCn�ca del L�toral L os equipos necesarios para poder realizar los monitoreos de redes en Baja Tensi�n de la ESPOL, son los Analizadores de Redes, que fueron comprados por la ESPOL a Redelec, los mismos que fueron importadosdesdeEspa�a.. Adem�s se facilit� los transformadores de comente de n�cleo partido (CT), de 3 clases diferentes de relaci�n de transformaci�n, para los usos4 correspondientes. Se necesit� adem�s de un perif�rico (memoria) para guardar informaci�n permanentemente hasta que sean recuperados, por medio de un programa llamado SET-MEM.
  • 18. Escuela Superior Polit�cnica del Litoral ara optimizar la explotaci�n de una Instalaci�n El�ctrica, es necesario combinar simult�neamente : El conocimientoexacto de las variedades de la instalaci�n . Rapidez en la detecci�n y an�lisis de las anormalidades. Precisi�n en los controlesy �rdenes . Preveer situaciones conflictivas . Todo ello est� condicionado a la posibilidad de obtener, analizar y seguir la evoluci�n de los principales par�metrospresentes en una instalaci�n el�ctrica de baja tensi�n . Un Analizador de Redes es una buena alternativa a estas exigencias Gracias a su microprocesador incorporado y a la potencia de sus entradas y salidas, un Analizador de Redes permite, en cualquier instalaci�n el�ctrica, Gestionar, Dialogar y Actuar .
  • 19. Escuela Superior Polit6cnica del Litoral Gestionar Un Analizador de Redes es una unidad aut�noma de gesti�n que asegura simult�neamente : La medida en valores eficaces verdaderos de todos los par�metros el�ctricos : tensi�n, intensidad y factor de potencia por fase, as� como la frecuencia de la red . El c�lculo de las potencias y energ�asactivasy reactivas por fasey globales . La memorizaci�n y fechado de las incidencias (maniobras, disparos, sobrevalores, ejm : sobrevoltajes) respecto a los valores prefijados . La econom�a y continuidad de servicio previendo las anormalidades y la adaptaci�n de los consumos a las tarifas horarias, as� como la imputaci�n exacta de los costos por consumo de energ�a . DIALOGAR Informar de todo lo que acontece en la instalaci�n el�ctrica, es la especialidad de un Analizador de Redes Muestra permanentemente los valores de las tres intensidadesde corriente Muestra los valores de los tres voltajes Adem�s, el Analizador puede conectarse con un ordenador personal, lo que - permite la consulta a distancia .
  • 20. j. I Escuela Superior Polit�cnica del Litoral La programaci�n es f�cil e intuitiva, el acceso a ella tiene doble seguridad : por medio de una llave que es conectadaal p�rtico paralelo del CPU del computador, y por palabra clave de entrada ( pass word ) cuando se programa por medio del ordenador . ACTUAR Asociando a un contador o un interruptor autom�tico y conectado a una red inform�tica, el CVMk dinarniza la actuaci�n sobre una instalaci�n el�ctrica mediante : El control permanente de las entradasy salidas . El mando en tiempo real de los interruptores . El reparto de las cargas en funci�n de valores prograrnables . La posibilidad de di�logo con otras instalaciones . Puede adaptarse f�cilmente, no s�lo a las instalaciones nuevas, sino tambi�n a cualquieinstalaci�nya existente . El CVMk mide en valor eficaz verdadero, por cada una de las tres fases : La intensidadde corriente - La medici�n se realiza por entradas 1 5 A ., no aisladas, es decir ;relaci�n de transformaci�n de los transformadores de corriente . Esta relaci�n es obligatoria .
  • 21. Escuela Superior Polit�cnica del Litoral La tensi�n Se toma directamente de las fases de la red . El conexionado del neutro es optativo . La frecuencia se toma de la fase 1 La precisi�n de la lectura depende de los transformadoresde comente . El factor de potencia Las medidas de los valores eficaces se muestran en valor medio por segundo, actualiz�ndosecada minuto . A partir de estas medidas, el CVMk calcula : 1. La potencia activa . 2. La potencia reactiva . 3. Las potencias activasy reactivastotales . 4. Las potencias activa y reactiva demandadas por fase a partir de una fecha de inicializaci�n . 5. Las potencias activa y reactiva totales demandadaas, calculadas a partir de datos precedentes . h t El equipo est� formado por tres display, y cada uno dispone adem�s de tres leds o indicadores luminosos ( rojo, verde y amarillo ) . Seg�n est� iluminado > ? i' uno u otro indicar� el par�metro que muestra el display en este momento . t Cuando se conecta la alimentaci�n del equipo CVMk, durante unos- segundos, se iluminan los 9 leds del aparato y en el display aparece Circutor
  • 22. Escuela Superior Polit�cnica del Litoral xxxx ( indica versi�n del programa ) y a continuaci�n se puede leer Card Type m (identificaci�nm�dulos conectados ) .Tras unos segundos, el aparato est� preparado para su funcionamiento, mostrando una de las pantallas posibles .Se enciende al lado de cada display uno de los le&, mdicando el par�metro que se est� midiendo . DISPLAY Cuando el primer led ( rojo ) de cadapantalla est� encendido, signi�caque aparecen en cada display los valores de voltaje . Es decir, la primera pantalla muestra el voltaje de la fase L1 ( V1 ), la segundael voltaje de la fase L2 ( V2 ) y la tercera de la fase L3 ( V3 ) . A continuaci�n al pulsar la tecla " display " se encender�n los tres leds verdes, apag�ndose los rojos, indicando que en cada pantalla se muestran los valores de la comente de cada fase " L1,L2,L3 " . Sm embargo, se puede programar estapantalla para visualizarotrostres par�metros distintos. Al pulsar de nuevo la tecla " display " se encender�n los leds amarillos y las pantallas nos mostrar�n los tres par�metros anteriores . Si se continua pukando "display" se va repitiendo la secuencia de le& y par�metro sucesivamente . MAX Al pulsar la tecla " max " aparecen los valores m�ximos, en las-tres pantallas del par�metro que se est� visualizando en aquel momento seg�n la
  • 23. Escuela Superior Polit�cnica del Litoral Est� fiinci�n s�lo es v�lida mientras se est� pulsando la tecla, una vez se deja de pulsar aparecen de nuevo los valores instant�neos . Durante el tiempo que se muestran los valores m�ximos los leds activos se mantienen parpadeando . Al pulsar la tecla " min " aparecen los valores m�nimos, en las tres pantallas del par�metro que se est� visualizando en aquel momento seg�n la indicaci�n luminosa . Esta fiinci�n s�lo es v�lida mientras se est� pulsando la tecla, una vez que se deja de pulsar aparecen nuevamente los valores instant�neos . Durante el tiempo que se muestran los valores m�nimos los leds activos se mantienen parpadeando RESET Al pulsar la tecla " reset " el sistema se inicializa, desconexi�n del aparato, la consecuencia m�s directa de un autom�tico de la memoria de valores m�ximos y m�nimos . es equivalente a la reset es el borrado Dentro de la programaci�n si se pulsa " reset " se sale autom�ticamente de la misma sin grabar las modificaciones realizadas y produci�ndose una *iriicializaci�ndel sistema .
  • 24. Escuela Superior Polit�cnica del Litoral Para acceder al men� de la programaci�n del equipo se deben seguir los siguientes pasos : a ) Conectar ( alimentar ) el equipo . b )Pulsar los dos botones verdes ( max, min ) a la vez . A continuaci�n se visualiza unos segundos, la palabra " set ",indicando que nos encontramos en programaci�n . Seguidamente pasamos a las distintas opciones de forma secuencia] : Despu�s de la palabra " set " se visualiza en los tres displays las tensiones de las fases L1, L2, L3 .
  • 25. Escuela Superior Polit6cnica del Litoral Tensiones simples (entre fase y neutro ) : U1, U2, U3 Tensiones compuestas( entre fase y neutro ) : U12, U23, U31 a. Para seleccionaruna de las dos tensionesbasta con pulsar la tecla verde "max " y se ir�n alternandolas dos opciones . b. Cuando en los displays se tenga la opci�n deseada basta con pulsar la tecla "display " para validar y acceder al paso siguientede programaci�n . En pantalla nos aparece la palabra " SET U P " seguido de 6 d�gitos, nos permiten programar el primario del transformadorde tensi�n . El �ltimo d�gito del primer display muestra una " U " ( voltaje ) y el - primer d�gito del segundo display muestra una " P " (primario), indicando que se programa el primario del transformador de tensi�n, adem�s se mantiene iluminado el led rojo de tensiones para evitar confusiones .
  • 26. Ecuela Superlor Polit�cnka del Lbtal a. Para escribir o modificar el valor del primario del transformador basta con pulsar repetidamentela tecla "max ";se incrementar� el valor del d�gito que est�parpadeando en aquelmomento . b. Cuando el valor en pantalla sea el deseado podemos pasar al siguiente d�gito pulsando la tecla "min ",as� permitir� modificar los restantesvalores . c. Cuando el digito a modificar ( parpadeando ) es el �itimo, al pulsar la tecla " min ",pasamos otra vez al inicio de la pantalla : se puede m
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