1. Conceptos básicos y definiciones

Calidad de la energía:
En términos generales, la calidad de la energía se refiere a un suministro eléctrico de alta calidad. El sector eléctrico puede definir la calidad de la energía como los índices de cumplimiento de voltaje y frecuencia, así como las horas anuales de suministro eléctrico ininterrumpido, utilizando datos estadísticos para demostrar el funcionamiento seguro y fiable del sistema eléctrico.
Los consumidores de electricidad pueden definir la calidad de la energía simplemente como si la energía suministrada a los equipos cumple con los estándares requeridos. Desde una perspectiva técnica y práctica, este concepto se desglosa y explica con mayor detalle.
La calidad de voltaje mide la desviación entre los niveles de voltaje reales e ideales, lo que refleja si la energía suministrada por la compañía eléctrica cumple con los estándares. La calidad de voltaje generalmente abarca la desviación de voltaje, la desviación de frecuencia de voltaje, el desequilibrio de voltaje, los transitorios de voltaje, las fluctuaciones y el parpadeo de voltaje, las caídas (o sobretensiones) e interrupciones de voltaje, los armónicos de voltaje, la supresión de caídas de voltaje, el subvoltaje y el sobrevoltaje, entre otros.
Calidad de la corriente. La calidad de la corriente está estrechamente relacionada con la calidad de la tensión. La calidad de la corriente abarca los armónicos, interarmónicos o subarmónicos, el adelanto o retraso de fase y el ruido.
La calidad del suministro eléctrico abarca dos dimensiones: aspectos técnicos (como la calidad del voltaje y la confiabilidad del suministro) y aspectos no técnicos (incluida la velocidad de respuesta de los departamentos de suministro eléctrico a las quejas de los usuarios y la transparencia de los precios de la electricidad). También incluye la calidad actual e indicadores no técnicos, como si los usuarios pagan sus facturas de electricidad a tiempo y en su totalidad. II. Factores que afectan la calidad de la energía Los principales factores que influyen en la calidad de la energía incluyen los siguientes seis aspectos: desviación de voltaje, parpadeo y fluctuación de voltaje, caídas e interrupciones de voltaje, desviación de frecuencia, armónicos y subarmónicos, y desequilibrio de voltaje trifásico.
(1) Desviación de voltaje:

La desviación de voltaje se define como el porcentaje en que el voltaje real se desvía del voltaje nominal. La fórmula de cálculo es la siguiente:
Desviación de voltaje = [(Voltaje real - Voltaje nominal) / Voltaje nominal] × 100%

La principal causa de la desviación de voltaje es la carga reactiva. Las fluctuaciones en la carga reactiva dentro de la red eléctrica y los cambios en los modos de operación del sistema eléctrico provocan que el voltaje aplicado a los equipos se desvíe de su voltaje nominal. La desviación de voltaje afecta negativamente el rendimiento de los equipos y reduce su vida útil, y la gravedad depende del grado y la duración de la desviación con respecto al voltaje nominal. Generalmente, los motores y las luminarias son los más susceptibles a la desviación de voltaje.
(2) Parpadeo y fluctuación de voltaje

La fluctuación de voltaje se define como el grado de variación rápida o continua del valor cuadrático medio del voltaje. El parpadeo de voltaje refleja el impacto visual en los seres humanos causado por el parpadeo de la iluminación inducido por las fluctuaciones de voltaje. El fenómeno de fluctuación de voltaje que causa el parpadeo de la iluminancia se denomina parpadeo de voltaje. Las fluctuaciones y el parpadeo de voltaje son causados por variaciones en las cargas activas o reactivas debido a cargas no lineales e impulsivas en la red eléctrica; dichas cargas impulsivas incluyen hornos de arco eléctrico, máquinas de soldadura por arco y laminadoras. La amplitud del parpadeo y la fluctuación de voltaje cambia de forma regular o aleatoria dentro de un cierto rango. Generalmente, las cargas sensibles con altos requisitos de calidad de voltaje, como computadoras, PLC y motores de velocidad variable, son las más susceptibles a las fluctuaciones de voltaje. Un parpadeo de voltaje severo puede dejar inoperativos los equipos de iluminación, perjudicar la salud de los usuarios y, en casos extremos, dañar el propio equipo.
(3) Caídas de tensión y cortes de suministro eléctrico

La caída de tensión se define como una falla en el sistema eléctrico en la que la tensión cae por debajo del 90 % de su valor nominal en un corto período (de 10 ms a 1 minuto) y luego se recupera rápidamente a niveles normales. La interrupción de tensión es una falla más grave que la caída de tensión; se refiere a la pérdida prolongada de tensión para el usuario (>3 minutos) (U <1 % Un) tras una falla del sistema y la activación del interruptor automático. Las caídas de tensión y las interrupciones son problemas importantes que afectan la calidad de la energía, causando interrupciones en la producción, pérdida de datos informáticos, aumento de las tasas de defectos en la fabricación y mal funcionamiento de los equipos del sistema eléctrico. Los rayos, las fallas en las líneas de transmisión aéreas y el arranque a plena tensión de grandes motores asíncronos pueden inducir caídas de tensión o interrupciones en diversos grados.
(4) Desviación de frecuencia:

De forma similar a la desviación de voltaje, la desviación de frecuencia se mide como el porcentaje de desviación del valor real con respecto al valor nominal. La desviación de frecuencia admisible para sistemas de potencia es de 0,2 Hz; para sistemas de mayor capacidad, este rango puede extenderse de +0,5 Hz a -0,5 Hz. La causa principal de la desviación de frecuencia es el desequilibrio entre la potencia activa del generador y la carga activa. Las fluctuaciones de frecuencia afectan significativamente el funcionamiento normal de los motores en los sistemas de potencia, y las desviaciones de frecuencia severas pueden provocar accidentes críticos.
(5) Armónicos e interarmónicos:

En las redes eléctricas reales, las formas de onda de voltaje y corriente no son ondas sinusoidales estándar. En condiciones de estado estacionario, el análisis de series de Fourier de estas formas de onda produce múltiples ondas sinusoidales con distintas frecuencias, amplitudes y fases. Estas formas de onda representan armónicos de diferentes órdenes, interarmónicos, ruido y componentes de CC, respectivamente. Los armónicos se refieren a componentes de alta frecuencia cuyas frecuencias son múltiplos enteros del voltaje y la corriente de la frecuencia de la red eléctrica; los interarmónicos denotan componentes armónicos cuyas frecuencias no son múltiplos enteros de la frecuencia fundamental. Los cambios repentinos en las corrientes de la red o los voltajes de carga generan armónicos, y la mayoría de las cargas no lineales suelen inyectar componentes armónicos en la red durante su funcionamiento. Los armónicos representan el problema más frecuente en la calidad de la energía, persistiendo desde el inicio de la utilización de la energía eléctrica. Dado que las cargas del mundo real nunca son perfectamente lineales, inevitablemente introducen diferentes grados de armónicos en la red. Los armónicos indican distorsión de la forma de onda, lo que afecta negativamente a los equipos eléctricos, causando interferencias, daños, mayor generación de calor y reducción de la vida útil. Los dispositivos electrónicos de potencia y las cargas no lineales de gran escala, como los hornos de arco, son fuentes primarias de armónicos de orden superior. La adopción generalizada de la electrónica de potencia en los últimos años ha hecho que estas fuentes armónicas sean cada vez más dominantes. Los interarmónicos presentan riesgos equivalentes a los armónicos de orden entero, pero son significativamente más difíciles de suprimir. Surgen de fluctuaciones importantes o cargas no lineales impulsivas, como las que se producen en equipos como los hornos de arco.

(6) Desequilibrio de tensión trifásica:

El desequilibrio de tensión trifásica se refiere típicamente al desequilibrio de tensión en el punto de conexión común causado por componentes de secuencia negativa. En condiciones normales de funcionamiento del punto de conexión pública en los sistemas eléctricos, el valor admisible de desequilibrio de tensión trifásica es del 2 %, con un límite a corto plazo del 4 %. El desequilibrio trifásico afecta negativamente al funcionamiento seguro de toda la red eléctrica. Las principales causas del desequilibrio de tensión trifásica incluyen la conexión de cargas asimétricas de alta capacidad y componentes armónicas en la red. Las locomotoras eléctricas y los hornos de arco eléctrico son ejemplos típicos de cargas asimétricas. Además, las fallas transitorias en la red, como los cortocircuitos, también contribuyen al desequilibrio de tensión trifásica.

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