Armónicas en los Sistemas Eléctricos


Planteamiento General del Problema

Idealmente, tanto la tensión en una barra de suministro de energía eléctrica como la corriente resultante presentan formas de onda perfectamente sinusoidales. En la práctica estas formas de onda están distorsionadas, expresándose su desviación con respecto a la forma ideal en términos de distorsión armónica.

Las cargas conectadas a la red que consumen corrientes no-sinusoidales, específicamente los conversores estáticos de potencia (rectificadores, variadores de frecuencia..entre otros), introducen o dan origen a la aparición de armónicas de tensión y/o corriente en las redes de corriente alterna. Esto provoca una serie de efectos negativos a los demás elementos que se encuentran conectados a la red. A continuación se presenta una clasificación de estos problemas:

  • Deterioro de la capacidad dieléctrica en materiales aislantes por sobretensión.
  • Fallas de aislación y aumento de pérdidas debido a corrientes armónicas excesivas.
  • Mal funcionamiento de equipos de protección, control y medida.

En general, es difícil identificar la causa de los primeros dos problemas mencionados, ya que por tratarse de fenómenos de régimen permanente, sus efectos dependen de la historia de operación, son acumulativos en el tiempo y cuando ocurre una falla no son directamente asociados a su causa real.

En la figura Nº1, se muestra un esquema simplificado de un sistema cualquiera, donde una de las cargas es un conversor estático de potencia. El conversor en este caso actúa como una fuente que inyecta corrientes armónicas (Ih) al sistema, distorsionando la tensión en el punto común de conexión con otros consumidores (Pcc), así como también la de otros nudos en la red que se encuentran más alejados.


Figura Nº1: Esquema de un Sistema Eléctrico simplificado

NOTA

Las armónicas son simplemente múltiplos de la frecuencia fundamental (50 Hz). Valores típicos para las armónicas en un sistema eléctrico real corresponden a la: 5ª (250 Hz), 7ª (350 Hz) y 11ª (550 Hz) armónicas, etc. Sus magnitudes se expresan como porcentaje de la magnitud fundamental.


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