emc en instalaciones de potencia sergio david araujo c

EMC en Instalaciones de

Potencia

Sergio David Araujo C.

Clasificación de las señales y ambientes

Red de alimentación en equipos e instalaciones.

EMC en convertidores EMI en algunos tipos de cargas

industriales y domesticas EMC en instalaciones de alta tensión EMC en grandes instalaciones

Agenda





A continuación…

Clasificación de las Señales y Ambientes

Clase Características

I TTL ó similar, de bajo V y con f de 1 a 20 MHz.

II Analógicas, V del orden de 10mV y f hasta 1 kHz (Sensores), y digitales de f hasta 100 kHz.

III

Analógicas de instrumentación y regulación con V de 1 a 10 V ó 4 a 20 mV y f < 1 kHz; y digitales con I entre 5 y 10 mA, V > 10 V. (Se incluyen también señales analógicas con V del orden de 10 mV, si estas pueden ser filtradas con rechazo a partir de unos pocos Hz).

IV Analógicas de baja f con V e I del orden de 10 V y 100 mA (Tx de medida); y digitales (Relés, contactores, etc).

V Asociadas a equipos de comunicaciones a larga distancia con P en torno a 1 W y 20 MHz < f < 50 MHz.

Clases de señales según su susceptibilidad

Clasificación de las Señales y Ambientes

Tipo de ambiente

Características

A Partes de la instalación con señales de tipo digital Clase I, que generan bajos niveles de interferencia y, en cambio, son susceptibles a ser distorsionadas

B Partes de la instalación con señales analógicas sensibles Clase II, tales como equipos de regulación y control

C Partes de la instalación con señales Clase III, que generan bajos niveles de interferencia y con nivel medio de sensibilidad (Instrumentación)

D Partes de la instalación con señales Clase IV, que generan niveles de de interferencia relativamente altos y son poco sensibles a perturbaciones externas (Relés, motores, interruptores, etc.)

E Partes de la instalación que manejan señales de control remoto o comunicaciones, Clase V, que deben ser transmitidas a largar distancias

Clasificación de ambientes según su nivel de perturbación


Red de alimentación en equipos e instalaciones



A continuación…

Principios generales de diseño de la red de alimentación

Reducción de acoplamientos por impedancia común (Interferencias conducidas)

a. Perturbaciones conducidas con f < 10 kHzb. Perturbaciones conducidas entre 10 kHz y 30

MHzc. Reducción de EMI conducidas por la red

Reducción de EMI acopladas por la red Reducción de acoplamiento por radiación

Red de alimentación en Equipos e Instalaciones


Prever desde la fase de diseño los problemas de compatibilidad

Considerar en el diseño el origen de las interferencias simétricas y asimétricas

Separar los equipos por clases de señales y prever una línea de ramificación Independiente para cada una de las zonas o ambientes

Considerar para cada zona las medidas peculiares para reducir lo tres mecanismos de propagación

Principios generales de diseño de la red de alimentación


Reducción de acoplamientos por impedancia común (Interferencias conducidas)

PCC: Point of Common Coupling Las impedancias de cortocircuito,

diferencial y modo común en el PCC lo más bajas posible, es decir:

a. Elevada potencia de corto circuito en el punto común

b. Toma de tierra con baja impedancia


ZC << Z1R

ZG << ZGR1

ZC + Z1L << Z2R

ZG + Z1L << ZGR2

Condiciones para minimizar el acoplamiento por impedancia común en la red


De baja frecuencia (Armónicos y fluctuaciones de V, con f < 10 kHz)

De alta frecuencia(f entre 10 kHz y 30 MHz)

Cargas domesticas(P < 2 kW)

Cargas industriales (P > 2 kW)

Tipos de Perturbaciones

Tipos de Cargas


Modelo equivalente de la red para evaluación de la impedancia a bajas frecuencias

Perturbaciones conducidas con f < 10 kHz

Impedancia de corto circuito de la red


R = U2 / P50

Tg = Q50 / P50

Xp = R / (6.7 Tg - 0.74)

Xcc = U2 / Scc

X1 = Xcc Xp / (Xcc + Xp ) = f / 50 Yc = Qc / U2

csc

s

YXXXjYXR

RjXXZ

12

112

12

11



Zcc = U2 / Scc

: Orden del armónico Yc: Admitancia de los

condensadores Qc: Potencia reactiva

de los condensadores

Zn: Impedancia equivalente de la red a la frecuencia:


Donde: U: Tensón nominal entre

fases P50: Potencia activa del

conjunto de cargas a 50 Hz Q50: Potencia reactiva del

conjunto de cargas a 50 Hz Xcc: Reactancia de

cortocircuito, considerada igual a impedancia de cortocircuito (Zcc) en vacío

Scc: Potencia de cortocircuito

)1;50(* Hzff




Limites de perturbación en el punto de conexión a la red pública según IEC – 555 y EN – 60.555 (Aplicable a receptores

domésticos)


Limites de perturbación


Limites de perturbación por armónicos

en el punto de conexión a la red pública según

UNIPEDE (Aplicable a las instalaciones

industriales hasta 30 kV)

THD % = Valor eficaz de las componentes armónicas Valor eficaz Total

Red de alimentación en Equipos e InstalacionesReducción de EMI conducidas por la red

Sobredimensionar la potencia de instalación para reducir la Zcc

Detallar en las especificaciones del sistema:a. El trazado de cableadob. Los puntos de conexión de cada una de las clases de equipos

Colocar filtros adecuados a cada una de las ramificaciones de red en puntos lo más próximos posible a las cargas

Disponer para la alimentación de cargas críticas:a. Tx de aislamientob. Estabilizadores de tensión o fuentes ininterrumpidas

No confundir lo conductores de tierra de protección con las masas de alta frecuencia


Reducción de EMI acopladas por la red

Reducir la capacidad parásita entre conductores de red y partes susceptibles

Proteger cada entrada de red con limitadores de sobretensiones

Reducir la inductancia mutua entre conductores de red y partes susceptibles


Reducción de acoplamientos por radiación

Filtrar las tomas de red en cada uno de los recintos con señales de distinta clase

Apantallar convenientemente los recintos con señales de distinta clase

Evitar en el origen los frentes abruptoss de dv/dt y di/dt





A continuación…

EMC en Convertidores

Problemática de los disipadores

Evitar, si es posible que los disipadores estén bajo tensión. En caso contrario, conectarlos a masa para radiofrecuencias, mediante condensadores de filtro

Procurar el empleo de semiconductores encapsulados Estudiar cuidadosamente la disposición mecánica para

aprovechar las capacitancias parásitas en beneficio del filtrado

EMC en Convertidores

Problemática de los disipadores

Disposición de los elementos de filtrado respecto a los disipadores de calor




industriales y domésticas EMC en instalaciones de alta tensión EMC en grandes instalaciones

A continuación…

EMI en algunos tipos de cargas industriales y

domesticas

Las medidas de protección pueden resumirse en:

Empleo de máquinas de cortocircuito

En máquinas de DC, introducir X’s en serie

Utilizar mangueras de cable con blindaje

Realizar una conexión a tierra con la mínima Z posible

Instalar los cables en tubos metálicos y unidos a tierra en varios puntos

Maquinas eléctricas rotativas

Los peligros de EMI en las máquinas proceden de:

La conducción de perturbaciones de baja frecuencia a través de la red

Los campos de dispersión a través de las aberturas de la carcasa

Radiación de los cables

EMI en algunos tipos de cargas industriales y

domesticas

Equipos de arco

Equipos domésticos

Otras cargas





A continuación…

EMC en instalaciones de alta tensión

Descargas por efecto corona

Descargas y perforaciones en regiones de fuerte solicitación mecánica de los aisladores

Perforaciones en contactos flojos o defectuosos

Reemisión por radiación de perturbaciones RF captadas por las líneas

Origen y espectro de frecuencias de las perturbaciones

Espectros de EMI generados por líneas de A.T. (Referidos a 0.5 MHz)

EMC en instalaciones de alta tensiónMedidas de protección

Campo de perturbación provocado por líneas de alta tensión a una distancia Do = 20 m

EMC en instalaciones de alta tensión

Medidas de protección de líneas aéreas Protección contra descargas atmosféricas mediante

descargadores Asegurar conexiones a tierra mediante descargadores Evitar cambios bruscos de dirección y cantos vivos en partes

conductoras Asegurar un buen mantenimiento de aisladores y tomas de tierra Asegurar un buen contacto en los empalmes de cables

Medidas de protección de parques y subestaciones Cubículos cerrados para aparatos de maniobra Tierra a base de parrilla enterrada en el parque Conexión a base de accesorios (botellas) y cables de doble

pantalla





A continuación…

EMC en grandes instalaciones

Partición de la instalación en diversas ubicaciones Particiones a nivel de cubículos o armarios Distribución adecuada de alimentaciones,

conductores de protección y tomas de masa para cada zona o cubículo

Elección de la inmunidad necesaria de los bloques dentro de cada zona o cubículo

Protecciones en cada zona o cubículo Interconexiones de señales entre zonas o

cubículos de distinta clase


Ejemplo de partición por zonas de la instalación de una central eléctrica


Ejemplo de identificación de zonas y tipo de señal en una instalación industrial


Distribución de alimentación y tomas de masa en instalación tipo A


Tipo deInstalació

n

Alimentación Señales Tierra Masas Pantallas

ATx exclusivo

2º sin conexión a otros equipos

(Ventilación, aire

acondicionado)

Separación de 2 mentre líneas de

señal y alimentación

(solo para tramos largos)

Disponer de malla de

tierra local y exclusiva

Los chasis (racks) han de estar lo mas

próximos posible,

unidos entre si por

conexiones en paralelo

Unidas a masa por ambos extremos y

utilizar acopladores ópticos para evitar bucles

B

Tx Generalsolo conexión

de equipos protegidos

con supresores y filtros en cada

chasis

Separación de 0.3 a 1 m

entre líneas de señal y

alimentación

Los chasis se conectaran

a la barra de masa de cada cubículo

en paralelo, y estos conectados

entre si para llevar una única conexión

a tierra

Conectadas en paralelo al

punto de toma de tierra de

cubículo

Unidas a masa por un solo

extremo, de ser posible del lado de entrada del

cubículo


C

Tx Generalsolo conexión

de equipos protegidos

con filtros los clase III

con supresores los clase IV

Separación de 0.3 a 1 m

entre líneas de señal y

alimentación

Los cubículos pueden conectarse a la toma de tierra

general de protección

Conectadas en paralelo al

punto de toma de tierra de

cubículo

Señales clase III simplemente

trenzadas y en caso de

recorridos largos con pantallas

Unidas a masa por un solo

extremo, de ser posible del lado de entrada del

cubículo

D

Sin precauciones

especialesSeparación de 0.3

a 1 mentre líneas de señal clase III

Los cubículos pueden conectarse a la toma de tierra

general de protección

Conectadas mediante

barras bus a la toma de tierra del cubículo

Señales clase III con doble

pantalla, la exterior de

seguridad unida a tierra por

ambos extremos y ya interior por

uno

E

Preverse filtros y supresores

de sobretensiones

a la entrada

Mantenerse lo más alejadas posible

de señales clase IV y alimentación

Independiente en cada uno de los

extremos a tierra

Independientes en cada uno

de los extremos y

aisladas mediante

acopladores ópticos o Tx’s

Unidas a tierra por ambos

extremos por razones de

seguridad, el aislamiento evita

que pueda cerrarse el

circuito de modo común


Distribución en cubículos con señales tipo II y III

Distribución de masas en cubículos de instalaciones tipo B, C, y D

emc en instalaciones de potencia sergio david araujo c

Documents