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PROYECTO DE NORMA TCNICA COLOMBIANA NTC 1340 (Tercera actualizacin) DE 230/07

CONTENIDO

Pgina 1. OBJETO .......................................................................................................................1 2. DEFINICIONES.............................................................................................................1 3. CARACTERSTICAS DE LA FRECUENCIA ...............................................................2 4. CARACTERSTICAS DE LA TENSIN .......................................................................2 BIBLIOGRAFA........................................................................................................................4 ANEXOS ANEXO A (Informativo) TENSIONES NO NORMALIZADAS EN USO POR ALGUNOS OPERADORES DE RED EN COLOMBIA..........................................................................................................5 ANEXO B (Informativo) IMPACTO DE LA CONEXIN DE LOS TRANSFORMADORES EN LA CONDUCCIN DE PERTURBACIONES DE CALIDAD DE POTENCIA .........................................................7 TABLAS Tabla 1. Frecuencia aceptable...............................................................................................2 Tabla 2. Clasificacin, denominacin y valores de la tensin nominal ............................3


1 de 12

ELECTROTECNIA. TENSIONES Y FRECUENCIA NOMINALES EN SISTEMAS DE ENERGA ELCTRICA EN REDES DE SERVICIO PBLICO 1. OBJETO 1.1 Esta norma establece los valores que caracterizan la tensin de alimentacin suministrada en cuanto a amplitud y frecuencia. 1.2 Esta norma es aplicable a sistemas de transmisin, subtransmisin, distribucin y a la utilizacin de energa elctrica de corriente alterna (c.a.) para tensiones con valor nominal mayor o igual a 25 V y menor o igual a 500 kV de corriente alterna (c.a.), con frecuencia de servicio nominal inferior a 1 000 Hz. Los equipos utilizados deben ser aptos para operar en tales sistemas 1.3 Esta norma no es aplicable en los siguientes casos: - A tensiones que representen o transmitan seales de medida o control, as como a

tensiones normalizadas de componentes y partes usadas dentro de dispositivos elctricos.

- Suministro que sigue a una falla o en condiciones provisionales de alimentacin,

previstas para mantener el suministro a los clientes durante trabajos de mantenimiento o de construccin en la red, o para limitar la extensin y la duracin de una interrupcin de alimentacin.

- Condiciones excepcionales, no controlables por el distribuidor, tales como condiciones

climticas excepcionales y otras catstrofes naturales; hechos provenientes de terceros; decisiones gubernamentales; fuerza mayor; interrupciones debidas a causas externas.

NOTA Las caractersticas de la tensin dadas en esta norma no estn destinadas a ser utilizadas como niveles de compatibilidad electromagntica. 2. DEFINICIONES Para los propsitos de este documento normativo, se establecen las siguientes definiciones. 2.1 Tensin nominal. Valor convencional de la tensin eficaz con el cual se designa un sistema, instalacin o equipo y para el cual ha sido previsto su funcionamiento y aislamiento. Para el caso de sistemas trifsicos, se considera como tal la tensin entre fases.


2

2.2 Tensiones mximas y mnimas de un sistema a) Tensin mxima de un sistema: valor eficaz mximo de tensin que ocurre bajo

condiciones de operacin normal en cualquier momento y punto del sistema.

b) Tensin mnima de un sistema: valor eficaz mnimo de tensin que ocurre bajo condiciones de operacin normal en cualquier momento y punto del sistema.

3. CARACTERSTICAS DE LA FRECUENCIA La frecuencia nominal de la tensin suministrada debe ser 60 Hz. En condiciones normales de suministro, el valor medio de la frecuencia fundamental medida durante 10 s en redes de distribucin debe estar de acuerdo con lo establecido en la Tabla 1. El intervalo de medida debe ser de una semana. Los valores de frecuencia tomados cada 10 min se agruparn para un perodo de una semana, de tal forma que el 95 % y el 100 % de stos, se encuentre dentro de los rangos permisibles de la Tabla 1, respectivamente.

Tabla 1. Frecuencia aceptable

Tipo de red Frecuencia aceptable

durante el 95 % de una semana

Frecuencia aceptable durante el 100 % de una semana

Redes acopladas por enlaces sncronos a un sistema interconectado

Desde 59,8 Hz

hasta 60,2 Hz

Desde 57,5 Hz

hasta 63 Hz

Redes sin conexin sncrona a un sistema interconectado (redes de distribucin en regiones no interconectada e islas)

Desde 58,8 Hz

hasta 61,2 Hz

Desde 51 Hz

hasta 69 Hz

NOTA 1 Estos niveles corresponden a la regulacin CREG 025/95 o la resolucin que la modifique o sustituya 4. CARACTERSTICAS DE LA TENSIN La clasificacin, denominacin y valores de la tensin nominal se establecen en la Tabla 2. En condiciones normales de suministro, el periodo de medida deber ser una semana con un periodo de agregacin de diez (10) minutos. El 100 % de los valores registrados en la semana debern estar en el intervalo definido por las columnas de tensin mxima y tensin mnima indicados en la Tabla 2. NOTA Sin embargo, se pueden presentar desviaciones del valor eficaz de la tensin fuera del rango de los valores de referencia con una duracin mayor a un (1) minuto que no se reflejan en el valor obtenido en el perodo de agregacin de diez (10) minutos. NOTA El mtodo de evaluacin es especficamente para seales de tensin cuasi - estacionarias, no es usado para la deteccin y medicin de perturbaciones como eventos de tensin (sags o swells), interrupciones o transitorios.


3

Tabla 2. Clasificacin, denominacin y valores de la tensin nominal

Tensin Nominal (V)

Clasificacin Nivel Sistemas Trifsico de 3 4

conductores

Sistemas Monofsico de 3 4 conductores

Tensin mxima (% de la nominal)

Tensin mnima(% de la nominal)

- 120

120/208 -

- 120/240

127/220 -

220 -

277/480 -

Baja Tensin Vn < 1 kV

Nivel 1 Vn < 1kV

480 -

4 160 -

- 7 620

11 400 -

13 200 -

Nivel 2 1 kV Vn < 30 kV

13 800 -

34 500

Media Tensin 1 kV Vn < 57,5 kV

Nivel 3 30 kV Vn < 57,5 kV 44 000

57 500 -

+5 -10

66 000 - Nivel 4

57,5 kV Vn < 220 kV

115 000 -

Alta Tensin 57,5 kV Vn 230 kV

- 230 000 - Extra Alta Tensin

230 kV < Vn

500 000 -

+5 -5

NOTA La clasificacin por niveles es de tipo informativo y corresponden con la regulacin CREG 082/2002 o la resolucin que la modifique o sustituya.


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BIBLIOGRAFA

Las siguientes normas pueden ser consultadas por el lector de esta norma como informacin adicional sobre el tema, objeto de esta norma. INSTITUTO COLOMBIANO DE NORMAS TCNICAS Y CERTIFICACIN. Compatibilidad electromagntica. Parte 1: Generalidades. Seccin 1: Aplicacin e interpretacin de definiciones y trminos fundamentales. Bogot: ICONTEC, 2000, 34p. (NTC-IEC 61000-1-1). INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMISIN. IEC Standard Voltages. Geneve: IEC, 2002, 21. p. (IEC 60038:2002). AMERICAN NATIONAL STANDARDS INSTITUTE. Electric Power Systems and Equipment. Voltage Ratings (60 HZ). Washington: ANSI, 2000, 23 p. (ANSI C 84.1). BRITISH STANDARDS INSTITUTE. Voltage Characteristics of Electricity Supplied by Public Distribution Systems. London: BSI, 2002, 22 p. (BS EN 50160).


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ANEXO A (Informativo)

TENSIONES NO NORMALIZADAS EN USO POR ALGUNOS OPERADORES DE RED EN COLOMBIA

Ciudad Empresa Niveles de tensin empleados Comentarios

120/240 Monofsico, 2 y 3 conductores Red secundaria - rural - urbana

214/123,5 Trifsico, 3 4 conductores Red secundaria - rural - urbana

4 160 Red primaria

13 200 Red Trifsica 3 conductores , Red primaria, rea o subterrnea, rural o urbano

13 200/7 620 Red monofsica 2 3 conductores, Red primaria, area o subterrnea, rural o urbana

33 000 Trifsico, 3 conductores Red primaria, area rural o urbana

CALDAS Y RISARALDA, EXCEPTUANDO PEREIRA CHEC

115 000 Trifsico, 3 conductores Red primaria

120/240 Monofsico, 2 conductores Red secundaria - rural - urbana

208/120 Trifsico, 3 4 conductores Red secundaria rural - urbana

13 200/7 621 Trifsico, 3 conductores Red primaria, area o subterrnea, rural o urbana.

44 000 Trifsico, 3 conductores Red primaria, area o subterrnea, rural o urbana

11 5000 Trifsico, 3 conductores Red primaria.

ANTIOQUIA EEPPM



6

(Final) Contina...

Ciudad Empresa Niveles de tensin empleados Comentarios

120/240 Monofsico, 2 conductores Red secundaria - rural - urbana 208/120 Trifsico, 3 o 4 conductores Red secundaria - rural - urbana

13 200/7 621 Trifsico, 3 conductores Red primaria, area o subterrnea, rural o urbana.

11 400/6 581 Trifsico, 3 conductores Red primaria, area o subterrnea, rural o urbana

34 500 Trifsico, 3 conductores Red primaria, area o subterrnea, rural o urbana

115 000 Trifsico, 3 conductores Red primaria.

BOGOTA CODENSA


230 000/115 000 Alta tensin

34 500/13 200 Media tensin, red trifsica en la mayora de los casos Ccuta y 40 Municipios del Norte de Santander; 5 del Sur del Cesar y 1 del Sur de Bolvar

Centrales Elctricas del Norte de Santander S.A. E.S.P. 220/110 Baja tensin, red monofsica 2 hilos; red bifsica 3 hilos; o trifsica 4 hilos

Versin Preliminar de la Norma 1340

Informacin recopilada, entre otros, de: Codensa S.A. E.S. P., Centrales Elctricas del Norte de Santander S.A. E.S.P, EPM.


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ANEXO B (Informativo)

IMPACTO DE LA CONEXIN DE LOS TRANSFORMADORES EN LA CONDUCCIN DE

PERTURBACIONES DE CALIDAD DE POTENCIA La conexin de los transformadores en las redes de distribucin y transmisin de energa elctrica afectan la conduccin y las caractersticas de las perturbaciones de calidad de potencia. El impacto de estas conexiones se puede observar claramente en la propagacin de perturbaciones como hundimientos (sags) y armnicos entre otros, donde las caractersticas propias de la perturbacin varan de acuerdo a la conexin del transformador. INFLUENCIA DE LAS CONEXIONES SOBRE LOS HUNDIMIENTOS (SAGS) En los sistemas de transmisin y distribucin de energa elctrica pueden ocurrir eventos tales como variacin de grandes cargas de los usuarios o fallas en las redes. Estos eventos ocasionan hundimientos de la tensin observada en otro punto del sistema, lo cual puede afectar de una u otra manera las cargas vulnerables que los usuarios tienen conectadas a la red. 1 Los hundimientos de tensin son caracterizados por la magnitud de la tensin, y por la duracin del evento. Sin embargo para sistemas trifsicos, los hundimientos pueden tener distintas caractersticas dependiendo de la variacin de tensin y ngulo en cada una de las fases. Para evaluar el impacto de las conexiones de los transformadores en la propagacin de los hundimientos, es necesario saber que tipos de hundimientos existen y luego observar como estos varan al pasar a travs de un transformador con una conexin determinada. Segn la falla que ocasione el hundimiento, este se puede clasificar en 4 tipos bsicos (A, B, C, D) o 3 tipos secundarios (E, F, G)2: - Tipo A Es un hundimiento en donde la tensin de cada una de las tres fases se reduce hasta cierto valor debido a la ocurrencia de una falla trifsica en el sistema. La tensin residual de las fases depende de la distancia entre la ubicacin de la falla y de la ubicacin donde se este observando el hundimiento. En este tipo de evento se puede observar sobre cargas con conexin delta o estrella.

Tipo A

321

21

321

21

jVVV

jVVV

VV

c

b

a

+=

==

1 La definicin exacta de hundimiento de tensin se encuentra en el documento Norma Tcnica Colombiana

NTC 5000, Calidad de la potencia. Definiciones y trminos fundamentales. 2 Understanding Power Quality Problems, Voltage Sags and Interruptions. Math H. Bollen. IEEE Press NJ.

P(190-196)


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- Tipo B Es un hundimiento en donde la tensin de solo una de las fases con respecto al neutro se reduce hasta cierto valor debido a la ocurrencia de una falla monofsica en el sistema. Este evento se puede observar en cargas conectadas en estrella.

Tipo B

321

21

321

21

jV

jV

VV

c

b

a

+=

==

- Tipo C Es un hundimiento en donde la tensin de dos fases se reduce hasta cierto valor debido a la ocurrencia de una falla monofsica o bifsica en el sistema. Adems de la reduccin de tensin, los vectores de las fases afectadas cambian su posicin haciendo que la diferencia angular difiera de los 120 entre fases. Este evento se puede observar en cargas conectadas en Delta si la falla fue monofsica o en cargas conectadas en estrella si la falla fue bifsica.

Tipo C

321

21

321

21

1

jVV

jVV

V

c

b

a

+=

==

- Tipo D Es un hundimiento en donde la tensin de cada una de las tres fases se reduce a valores distintos debido a la ocurrencia de una falla bifsica en el sistema. Adems de la reduccin de tensin, los vectores de las fases afectadas cambian su posicin haciendo que la diferencia angular difiera de los 120 entre fases. Este evento se puede observar en cargas conectadas en Delta.

Tipo D

321

21

321

21

jVV

jVV

VV

c

b

a

+=

==


9

- Tipo E Es un hundimiento en donde la tensin de dos fases se reduce hasta cierto valor debido a la ocurrencia de una falla bifsica a tierra en el sistema. Este evento se puede observar en cargas conectadas en estrella y sus caractersticas estn ligadas a las condiciones de puesta a tierra de la carga.

Tipo E

321

21

321

21

1

jVVV

jVVV

V

c

b

a

+=

==

- Tipo F Es un hundimiento en donde la tensin de cada una de las tres fases se reduce a valores distintos debido a la ocurrencia de una falla bifsica en el sistema. Adems de la reduccin de tensin, los vectores de las fases afectadas cambian su posicin haciendo que la diferencia angular difiera de los 120 entre fases. Este tipo de hundimiento se observa en el devanado de baja tensin, cuando ocurre un hundimiento tipo E en el devanado de alta si el transformador tiene conexiones Dy, Yd o Yz. La diferencia entre el evento Tipo F y el evento Tipo D radica en el clculo de las tensiones de cada fase.

Tipo F

361

21

331

361

21

331

VjVjV

VjVjV

VV

c

b

a

++=

==

- Tipo G Es un hundimiento en donde la tensin de las tres fases se reduce hasta cierto valor debido a la ocurrencia de una falla bifsica a tierra en el sistema. Adems de la reduccin de tensin, los vectores de las fases afectadas cambian su posicin haciendo que la diferencia angular difiera de los 120 entre fases. Este tipo de hundimiento se observa en el devanado de baja tensin, cuando ocurre un hundimiento tipo E en el devanado de alta si el transformador tiene conexiones Yy, Dd o Dz.

Tipo G

321

61

31

321

61

31

31

32

VjVV

VjVV

VV

c

b

a

+=

=

+=


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Los diagramas vectoriales para cada tipo de hundimiento se muestran en la siguiente figura.

Tipo A Tipo B Tipo C Tipo D

Tipo E Tipo F Tipo G

Figura 1. Diagrama fasorial de los diferentes tipos de hundimientos trifsicos De acuerdo a lo anterior, cada tipo de falla que ocurre en el sistema y dependiendo de la conexin de la carga, puede ocasionar diferentes tipos de hundimientos tal como se indica en la siguiente tabla.

Tabla B.1. Tipos de hundimiento segn la falla y la conexin de la carga.

Tipo de falla Carga conectada en Estrella Carga conectada en Delta

falla trifsica Tipo A Tipo A Bifsica a tierra Tipo E Tipo F

Bifsica Tipo C Tipo D

Monofsica Tipo B Tipo C

Cada hundimiento que se propaga por la red, cambia de un tipo a otro cuando pasa del devanado primario de un transformador al secundario de este. Tal variacin de las caractersticas del hundimiento depende directamente del tipo de conexin del transformador. En la Tabla 2 se observa como un hundimiento de tensin en el devanado primario se transforma en otro en el devanado secundario, segn el grupo de conexin.

Tabla B.2.Transformacin del tipo de hundimiento en el devanado secundario del transformador.

Hundimiento en el lado Primario conexin del

transformador Tipo A Tipo B Tipo C Tipo D Tipo E Tipo F Tipo G

YNyn A B C D E F G

Yy, Dd, Dz A D C D G F G

Yd, Dy, Yz A C D C F G F


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Influencia de las conexiones sobre los armnicos La definicin de un armnico de una seal de corriente o tensin, es una componente sinusoidal de una onda peridica, que tiene una frecuencia que es un mltiplo entero de la frecuencia fundamental. Con el objetivo de analizar seales que presentan varios componentes armnicos, se han desarrollados diferentes mtodos matemticos, uno de los ms empleados es la transformada de Fourier. Para un circuito trifsico, asumiendo una secuencia positiva (abc), para el armnico fundamental, se tiene que los armnicos de oren mayor tienen las caractersticas siguientes: - Con una diferencia de fase entre su componentes de 3/2 estn los armnicos 1, 4, 7,

10, 13, ... es decir, son sistemas trifsicos de secuencia positiva. - con una diferencia de fase entre sus componentes de 3/4 estn los armnicos 2, 5, 8,

11, 14, ... o sea sistemas trifsicos de secuencia negativa. - los armnicos triples 3, 6, 9, 12, 15, ... son armnicos de secuencia cero, puesto que no

tienen diferencia de fase El anterior patrn es generalizado para los dems armnicos, tal y como se muestra en la Tabla 3.

Tabla B.3. Secuencia de fase de los armnicos

Armnico Frecuencia (Hz) Secuencia

1 60 +

2 120 -

3 180 0

4 240 +

5 300 -

6 360 0

7 420 +

8 480 -

9 540 0

... ... ...

Dependiendo del tipo de conexin del transformador, pueden distinguirse ciertas caractersticas principales sobre la conduccin de armnicos, en la Tabla 4 se muestra la conduccin de armnicos de tercer orden dependiendo la conexin.


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Tabla B.4. Caractersticas de la conduccin de armnicos segn del tipo de conexin del transformador

Conexin

Primario Secundario

Supresin de corrientes de lnea primarias armnicas de

tercer orden

Delta Delta

Estrella Estrella - arterizada

si si si

Estrella Delta


si si si

Estrella - arterizada Delta


si no no

Delta Estrella

Estrella - arterizada Zig-zag

si si no

BIBLIOGRAFA DEL ANEXO B Understanding Power Quality Problems, Voltage Sags and Interruptions, Math Bollen, Wiley Interscience, 2000. Anlisis de Armnicos en Sistemas de Distribucin, Estrella E. Parra L. Universidad Nacional de Colombia, Facultad de Ingeniera, Departamento de Ingeniera Elctrica y Electrnica, 2004. IEEE C57.105 Guide for Application of Transformer Connections in Three-Phase Distribution Systems, 1978. IEEE Std. 519-1992 Recommended Practices and Requirements for Harmonic Control in Electrical Power Systems. Electric Power Distribution Handbook, Tom A. Short, CRC Press, 2004. Understanding Power System Harmonics, Mack Grady, Department of Electrical & Computer Engineering University of Texas at Austin, June 2006. Harmonics, Understanding the Facts, Richard P. Bingham, www.dranetz-bmi.com. PREPARADO POR: ____________________________

FRANCY M. RAMREZ rrc.

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