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Filtros Armónicos para alta tensión.

Antes de iniciar este interesante y actual tema, recordemos que los sistemas de distribución tanto la alta media y baja tensión fueron diseñadas para operar con ondas de tensión y corriente sinusoidales a una frecuencia constante (sin deformaciones). Pero cuando aparecen cargas no lineales como las utilizadas por los puentes de tiristores, convertidores y hornos de arco, conectadas al sistema, se generan corrientes armónicas excesivas que causan distorsión en la corriente y en la tensión. El filtrado de armónicos es la mejor manera de contrarrestar esta distorsión del sistema de transmisión. La distorsión armónica es un problema en aumento

Los problemas de distorsión armónica son cada vez más comunes e irónicamente, su causa se puede atribuir a la revolución de la electrónica. Los modernos elementos electrónicos principalmente las de control de potencia ofrecen muchas ventajas sobre los métodos de control convencionales y son ampliamente usados en procesos industriales. Su mayor desventaja sin embargo es que también generan armónicos.

Los principales problemas que aparecen en el sistema son los generados por los armónicos de orden 3º, 5º, 7°, 11° y 13°

Las corrientes armónicas de alta frecuencia a menudo causan problemas inesperados. Se producen altas pérdidas en transformadores, cables y otros componentes. Sistemas de control, protección y medida no funcionan de la forma en que deberían. Las telecomunicaciones y las redes de datos están sujetas a interferencias y distorsiones, es por eso que con el filtrado de armónicos se consigue que la potencia eléctrica sea más eficiente.

Cuando la red contiene condensadores para la corrección del factor de potencia pueden aparecer problemas. Los condensadores y la inductancia de la red pueden formar un circuito resonante en paralelo a la frecuencia armónica, amplificando los armónicos de forma que la tensión se hace inadecuada para la mayoría de las aplicaciones.

Mantienen la distorsión dentro de los límites permitidos: los filtros armónicos son la mejor solución a los problemas de distorsión. Compuesto por condensadores, reactancias y resistencias, los circuitos de filtro proveen una baja impedancia para los armónicos. La distorsión se reduce a los niveles requeridos, filtros de sintonía simple, doble y de paso alto están disponibles. El filtro actúa a la frecuencia fundamental sean estas 50 o 60 Hz, como un condensador y produce potencia reactiva, funcionando de la misma forma que una batería de condensadores convencional.

Para obtener buenos resultados, condensador y reactancia deben ser diseñados conjuntamente. Existen ya hoy día, empresas que se dedican exclusivamente a la fabricación de filtros e incluso fabricando sus propios condensadores como sus reactancias, utilizando componentes normalizados, de tal manera que el filtro montado funcione sin ningún problema.

Para obtener un filtrado efectivo, se requiere de un gran conocimiento sobre transmisión y distribución de potencia. Durante muchos

años los profesionales dedicados a estos menesteres ya cuentan con suficiente experiencia, como para solucionar este inconveniente. Es decir que cuando se produzcan anormalidades sin aparente razón en su sistema, se debe contactar con profesionales dedicados a los cálculos, fabricación y montaje de los filtros contra los armónicos.

Es importante resaltar que cada filtro deberá estar diseñado, para cada caso que se presente, en otras palabras los filtros contra los armónicos se deberán fabricar a medida. Filtros armónicos en la práctica

Los filtros armónicos se usan en casos donde se requiere potencia reactiva, pero donde el uso de baterías de condensadores convencionales amplificaría la distorsión existente a niveles excesivos.

En una aplicación práctica típica como la que se indica en el esquema de abajo, los filtros fueron diseñados a medida por una empresa, el cual fue la mejor solución a los problemas de potencia reactiva y distorsión en una papelera. En el sistema mencionado, varios rectificadores de 6 pulsos (en total 10,5 MW) fueron conectados a un sistema de barras de 11 KV alimentado por un transformador de 31,5 MVA. Tres filtros (dos de sintonía simple para los armónicos 5o y 7o más uno de de paso alto para los armónicos de orden más elevado) fueron conectados a las barras.

Juntos los filtros produjeron una potencia reactiva total de 13 Mvar, a la vez que los armónicos entrando al sistema se redujeron en un 70 %. Este problema no se podría haber resuelto usando solo baterías de condensadores, porque la resonancia en paralelo resultante habría amplificado los armónicos e incrementado el problema de la distorsión.