Código de red y el regreso de los filtros de armónicas de baja tensión.

En este blog hablaremos del Código de red y el regreso de los filtros de armónicas de baja tensión.

Con la entrada en vigor del Código de Red, los sistemas eléctricos que no cumplan con los límites establecidos de contaminación por corrientes armónicas, no podrán seguir utilizando las soluciones clásicas de corrección del factor de potencia con bancos de capacitores convencionales o filtros de rechazo (también llamados desintonizados), ya que estos elementos no disminuyen la contaminación armónica. 

En los años 90s, se empezó a documentar de manera extensiva los problemas de Calidad de Voltaje o Power Quality relacionados con contaminación por corrientes armónicas y fallas en bancos de capacitores convencionales, con la emisión del estándar IEEE-519, el cual a su vez proponía soluciones para disminuir los niveles de contaminación y problemas relacionados, asimismo empezó un boom de fabricantes de filtros de armónicas sintonizados de baja tensión, muchos de los fabricantes de bancos de capacitores convencionales empezaron a fabricar filtros sintonizados.

Los filtros sintonizados se caracterizan porque se selecciona el valor de Ohms de un reactor conectado en serie con un banco de capacitores tal que se comporta como un corto circuito para una corriente armónica específica (en los filtros más simples, la 5ta armónica), la corriente armónica generada por el sistema eléctrico fluye entre las cargas contaminantes y el filtro sintonizado, en lugar de fluir en dirección de la acometida del sistema eléctrico (dejando de contaminar al sistema). 

Cuando se utiliza un banco de capacitores convencional, la corriente armónica dentro del sistema eléctrico fluye hacia el banco y hacia la acometida, en algunos sistemas, la corriente armónica puede amplificarse (hacia el banco y la acometida) por un comportamiento natural del sistema eléctrico denominado respuesta a la frecuencia, que depende del nivel de falla de corto circuito en el punto donde está conectado el banco de capacitores y el tamaño en KVAR del mismo.

Filtro de armónicas sintonizado
Fig. 1 Principio de operación de un filtro de armónicas sintonizado  

Desde un principio empezaron a tener problemas de garantías por fallas en los elementos principales de los filtros (reactores y capacitores). Muchos de los fabricantes e integradores minimizaron el efecto del “tremendo” estrés eléctrico y térmico al que se ven sometidos los equipos por los cuales circula corriente armónica.  

Los problemas que se presentaban en el sistema eléctrico contaminado se “quitaban” temporalmente del mismo pero se manifestaban en los elementos “principales” de los filtros sintonizados y los hacían fallar: 1) En los reactores de sintonía la alta temperatura generada por la circulación de corriente armónica disminuía de manera exponencial la vida útil del aislamiento y 2) En los capacitores, sobrecarga permanente de corriente armónica generando altas temperaturas en combinación con sobrevoltaje permanente disminuían su vida útil a tiempos inusualmente cortos. 

La mayoría de los fabricantes e integradores optaron por bancos de capacitores protegidos por reactores de rechazo (también llamados filtros de rechazo o desintonizados). En los filtros de rechazo se selecciona un valor de Ohms de un reactor conectado en serie con un banco de capacitores tal que el banco entrega su potencia reactiva nominal y la corriente armónica generada en el sistema eléctrico es “rechazada” o “bloqueada” por el filtro en dirección hacia la acometida, manteniendo al filtro de rechazo libre de estrés eléctrico y térmico, asimismo manteniendo en nivel de contaminación existente. Se resolvió el problema de las fallas en los bancos de capacitores convencionales operando en presencia de corrientes armónicas, pero no los niveles de contaminación armónica. 

Durante el boom de los fabricantes mexicanos de filtros de armónicas, varias marcas de E.U y europeas que ya habían superado los problemas de calidad de los componentes, no pudieron competir con el nivel de precios de las marcas integradas en México y abandonaron el mercado mexicano.  

Los requerimientos del Código de Red en sistemas altamente contaminados por corrientes armónicas, no permiten las soluciones con filtros de rechazo, las cuales mantienen los niveles de contaminación tal y como están. Se requiere la aplicación de filtros sintonizados automáticos tanto para corregir el factor de potencia así como para limitar los niveles de contaminación armónica. En poco tiempo regresarán las marcas de E.U. y europeas, y de nuevo el reto para las marcas mexicanas que fabrican filtros de rechazo y que quieran proveer filtros de armónicas sintonizados. 

Filtro sintonizado
Fig. 2 
Filtro sintonizado automático fabricado en E.U.  

ESTÁNDARES DE REFERENCIA: 

  1. DOF Resolución 151 2016 Código de Red 2016. Manual Regulatorio de Requerimientos Técnicos para la Conexión de Centros de Carga. 
  2. IEEE Std 519™-2014 – IEEE Recommended Practice and Requirements for Harmonic Control in Electric Power Systems. 

ACERCA DEL AUTOR: 

Ing. Fernando Pérez Ross 

Director de operaciones 

Analista senior de sistemas eléctricos industriales. 

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