Análisis de la instalación de filtros activos de armónicos en el lado de potencia y en el lado de carga

La elección entre instalar un Filtro activo de armónicos (AHF) La decisión de elegir entre el lado de la potencia (en el Punto de Acoplamiento Común - PCC) y el lado de la carga (en la fuente de armónicos) es una decisión de diseño crítica con importantes implicaciones técnicas y financieras.

Aquí tenéis un análisis detallado que compara ambas estrategias de instalación.

Resumen ejecutivo

• Instalación en el lado de la carga (compensación local): Se centra en cargas no lineales específicas y problemáticas. Es como tratar una enfermedad en el órgano afectado. Es altamente eficaz para la carga protegida, evita la propagación de armónicos y suele ser la solución más eficiente.

• Instalación del lado de la energía (Compensación global): Trata todo el sistema eléctrico en su punto de entrada. Es como purificar la sangre de todo el cuerpo. Protege el suministro eléctrico y los equipos aguas arriba, simplifica la gestión de múltiples armónicos desconocidos, pero puede ser menos eficiente y más caro.

1. Instalación en el lado de la carga (en la fuente de armónicos)

Esto implica la instalación de un dedicado AHF directamente en los terminales de, o en la misma rama de distribución que, una carga no lineal específica (por ejemplo, un VFD grande, UPS, SMPS).

Cargas típicas: Variadores de frecuencia (VFD) de gran tamaño, PC industriales, servidores de alta potencia, sistemas UPS de gran tamaño, rectificadores.

Ventajas:

1. Alta eficiencia y compensación específica: El AHF Compensa los armónicos justo en el lugar donde se generan. Esto evita que los armónicos se propaguen al sistema de distribución principal, reduciendo las pérdidas (I²R) y la distorsión de tensión en todo el cableado.

2. Impide la interacción del sistema: Al contener los armónicos en la fuente, se elimina el riesgo de resonancia armónica entre la carga y la impedancia del sistema, lo que puede provocar fallos catastróficos.

3. Óptimo para cargas de problemas individuales: Ideal cuando uno o dos equipos grandes son responsables de la mayor parte de la distorsión armónica.

4. Clasificación AHF más pequeña: Dado que solo compensa la carga específica a la que está conectado, un modelo más pequeño y menos costoso AHF a menudo se puede utilizar.

5. Simplifica la expansión del sistema: ¿Quieres añadir una nueva carga no lineal? Simplemente añade otra dedicada. AHF a su circuito. No es necesario redimensionar un central AHF .

Desventajas:

1. Mayor coste inicial para cargas múltiples: Si tiene docenas de cargas pequeñas, distribuidas y no lineales (por ejemplo, una oficina llena de PC), instalar un AHF Cada una de ellas resulta poco práctica y costosa.

2. Complejidad de la instalación: Requiere tender cables y encontrar espacio cerca de cada carga importante, lo que puede resultar complicado en una instalación concurrida.

3. Gastos generales de gestión: Múltiple AHF "s" significa múltiples unidades que monitorear y mantener.

2. Instalación del lado de la potencia (en el punto de acoplamiento común - PCC)

Esto implica instalar una sola unidad más grande. AHF en la entrada principal de servicio o en un panel de distribución clave que alimenta múltiples cargas.

Escenarios típicos: Edificios con muchas cargas no lineales distribuidas (por ejemplo, centros de datos, hospitales, torres de oficinas), plantas industriales con numerosos variadores de frecuencia pequeños, o cuando la fuente exacta de armónicos es difícil de aislar.

Ventajas:

1. Protección de todo el sistema: Una sola unidad compensa la corriente armónica combinada de todas las cargas aguas abajo. Garantiza que la compañía eléctrica reciba una onda sinusoidal pura, evitando penalizaciones y protegiendo los transformadores y generadores aguas arriba.

2. Gestión y supervisión centralizadas: Todo mitigación de armónicos Se gestiona en un único lugar, lo que facilita el seguimiento del rendimiento y la realización del mantenimiento.

3. Prepararse para el futuro: El central AHF Puede soportar nuevas cargas armónicas añadidas al sistema, siempre que no se exceda su capacidad total.

4. Ideal para cargas distribuidas: La solución más rentable cuando los armónicos son generados por muchas cargas pequeñas y dispersas.

Desventajas:

1. Potencial de menor eficiencia general: Las vibraciones armónicas procedentes de las cargas individuales siguen propagándose a través de todo el cableado del circuito derivado, provocando pérdidas y calentamiento antes de ser filtradas en el panel principal. AHF Debe trabajar más para cancelar la distorsión combinada.

2. Se requiere un AHF más grande y costoso: La unidad debe tener el tamaño adecuado para total posible la corriente armónica de todas las cargas, que a menudo es mayor que la suma de las corrientes armónicas individuales del lado de la carga. AHF s sería.

3. Riesgo de resonancia interna: Mientras que el AHF Si bien evita la resonancia con la red eléctrica, las corrientes armónicas procedentes de diferentes cargas aún pueden interactuar entre sí y con la impedancia del sistema. dentro de la red de la instalación .

4. Punto único de fallo: Si el centro AHF Si falla, todo el sistema pierde la protección armónica.

Tabla de análisis comparativo

Enfoque híbrido: Lo mejor de ambos mundos

En muchas instalaciones modernas y complejas, un enfoque híbrido es la solución más óptima desde el punto de vista técnico y económico.

Estrategia:

• Instalar Grandes AHF centrales en los tableros de distribución principales para gestionar la mayor parte de los armónicos de fondo procedentes de innumerables cargas pequeñas y proporcionar una protección básica en todo el sistema.

• Instalar AHF dedicados, del lado de la carga, para generadores de armónicos grandes y específicos (Por ejemplo, una gran planta enfriadora con variadores de frecuencia, un gran sistema SAI, un horno de arco eléctrico). Esto contiene localmente sus grandes corrientes armónicas.

Beneficios:

• Maximiza la eficiencia general del sistema.

• Reduce la calificación requerida del central AHF .

• Proporciona una mitigación armónica robusta y de defensa en profundidad.

Factores clave para la decisión

La elección no es simplemente "A o B", sino una decisión estratégica basada en su entorno eléctrico específico.

Elegir Instalación en el lado de carga cuando:

• A una o pocas cargas grandes son las fuentes armónicas dominantes.

• Necesitas prevenir la propagación armónica y maximizar la eficiencia energética.

• Las cargas son críticas y requieren protección específica.

Elegir Instalación del lado de la alimentación cuando:

• Los armónicos se generan mediante muchas cargas pequeñas y distribuidas .

• Tu objetivo principal es proteger el suministro de servicios públicos y evitar sanciones.

• Quieres gestión centralizada y sencilla .

Comience siempre con una auditoría profesional de la calidad del suministro eléctrico. Medir el espectro armónico, identificar las fuentes específicas y comprender la impedancia del sistema son pasos esenciales antes de decidir la estrategia óptima de instalación de AHF.