Gonzalo Sandoval* hace una revisión y comparación del cálculo de desbalance de corriente de la versión del Código de Red 1.0 y la versión del Código d Red 2.0. donde los límites pasan del 5% -Alta Tensión- y 10% -Mediana Tensión- al 15%, pero las mediciones y el cálculo cambian para cumplir con la norma. En su texto explica los patrones de medición y señala lo puntos clave para no rebasar los límites y caer en incumplimiento.
La publicación del Código de Red 2.0 (CdR V2.0) cambió el requerimiento de evaluación del desbalance de corriente de un conjunto de valores que dependen de la impedancia relativa y el nivel de tensión, que era el requerimiento del Código de Red 1.0 (CdR V1.0), a un valor fijo resultante de promediar todos los resultados del desbalance en intervalos de agregación de 10 minutos durante un periodo de siete días.
En el caso del CdR V1.0 los valores máximos permisibles de desbalance (sin tomar en cuenta los centros de carga (CC) conectados en baja tensión que quedaban fuera de su alcance) eran 10% para media tensión y 5% para alta tensión. Dado que el CdR V1.0 establecía porcentajes permisibles en términos de la impedancia relativa, los porcentajes del desbalance debían de calcularse respecto la corriente IL (valor promedio de las corrientes de carga máxima de los últimos 12 meses o valor nominal del primario de los TC en el Punto de Conexión), dado que lo que se buscaba era limitar el impacto del desbalance de corriente según el tamaño relativo del centro de carga respecto al sistema que le alimenta. El cálculo del desbalance de corriente respecto a los valores puntuales de los intervalos de agregación en secuencia positiva daba como resultado falsos positivos (incumplimientos de desbalance) en condiciones de baja carga porque en ese caso lo que se evalúa es la contribución de desbalance de la corriente respecto a sí misma, y no su impacto respecto a IL (que está relacionada con una condición de carga máxima) que es lo que buscaba limitar el CdR V1.0. El caso de la evaluación del requerimiento de desbalance de corriente tenía el mismo problema que la evaluación de la distorsión en corriente, que la figura de mérito utilizada comúnmente en forma incorrecta es la distorsión armónica total en corriente, la cual compara el valor eficaz del contenido armónico resultante de cada intervalo de agregación con el valor eficaz de la componente fundamental para el mismo intervalo, figura que da falsos positivos de incumplimiento en condiciones de carga baja, y que no era la figura requerida por el CdR V1.0, sino la distorsión armónica total de la demanda, la cual compara el valor eficaz del contenido armónico resultante de cada intervalo de agregación con la corriente IL, es decir, se compara el valor eficaz de las componentes que generan distorsión contra un valor de corriente que no cambia y es un valor representativo de una condición muy demandante de corriente del CC hacia el suministro.
El valor límite para el desbalance del CdR V2.0 es de 15% para el promedio de los desbalances obtenidos de todos los intervalos de agregación de 10 minutos medidos en el lapso de siete días.
El valor límite para el desbalance del CdR V2.0 es de 15% para el promedio de los desbalances obtenidos de todos los intervalos de agregación de 10 minutos medidos en el lapso de siete días. De acuerdo a la definición de cómo debe de calcularse el desbalance de corriente, ahora sí debe de hacerse dividiendo el valor de secuencia negativa entre el valor correspondiente de secuencia positiva para cada intervalo de agregación (como se hacía en la práctica en forma incorrecta para el CdR V1.0) y promediar el total de éstos para un periodo de siete días.
Si se hace una comparación entre los métodos de cálculo del desbalance de corriente solicitado por el CdR V1.0 y el CdR V2.0 es fácil ver que para un mismo CC el desbalance de corriente resultante es mayor para el método de cálculo de la V2.0 debido a que para la V1.0 el denominador era un valor fijo, la corriente IL, mientras que para la versión 2.0 el denominador son los valores resultantes de la secuencia positiva de los intervalos de agregación y como dichos valores en general van a ser menores que la máxima corriente de carga a 60 Hz, entonces los valores porcentuales de desbalance de corriente calculados para la V2.0 del CdR son mayores que los valores de desbalance de corriente calculados para la V1.0 del CdR, incluso tratándose del mismo CC, como se muestra en la Figura 1. Hay una posible excepción y no de carácter general (no revierte totalmente el caso anterior), la cual, dependiendo de cómo se obtenga IL, puede resultar en intervalos de agregación en donde algunos valores de secuencia positiva sean mayores que IL.
Figura 1
Para CC con carga constante o con variaciones relativamente pequeñas (factor de carga mayor al 75%) el límite del CdR V2.0 va a resultar más que adecuado si éstos operan con un valor de desbalance menor o igual a 15%, debido a que el desbalance calculado por los métodos del CdR V1.0 y V2.0 darán resultados casi idénticos o muy parecidos (dado que la carga es prácticamente constante o tiene poca variación).
En el caso de CC con carga altamente variable (factor de carga menor al 25%) en condiciones desbalanceadas mientras el desbalance de corriente máximo de los intervalos de agregación no sea superior a 15% no hay de qué preocuparse (al estar limitado el valor máximo de todos los intervalos de agregación a un valor no superior al límite exigido todos los demás valores permanecerán por debajo de dicho valor y el promedio es menor al límite), pero si existen intervalos de agregación en donde el desbalance de corriente sea mayor a 15%, entonces dichos CC deben de tener al menos un número igual de intervalos de agregación en donde el desbalance de corriente esté, por lo menos, el mismo número de unidades porcentuales por debajo de 15% que cuando se estuvo por arriba para cancelar el exceso sobre el límite permisible. Por ejemplo, si se tienen 200 intervalos de agregación con un desbalance del 20% (5 unidades porcentuales por encima del límite), debe haber al menos 200 intervalos de agregación con un desbalance del 10% (5 unidades porcentuales por debajo del límite) para que el promedio de esos 400 intervalos de agregación se mantenga en el límite del 15%. Entre más bajos sean los valores de desbalance de corriente de al menos un número de intervalos de agregación igual al número de intervalos en exceso, el promedio con los valores en exceso tiende a estar más por debajo del límite; continuando con el ejemplo anterior, si se tienen 200 periodos de agregación con un desbalance del 20% y 200 periodos con un desbalance del 5%, el promedio de éstos será 12.5%. El punto importante de destacar aquí es que con el método de cálculo requerido por el CdR V2.0 es más factible alcanzar valores de desbalance por encima del 15% con condiciones de carga baja, las cuales en realidad no serían de impacto en el sistema que alimenta al CC por la condición en que se presentan.
Para los CC que operen con valores de desbalance que excedan el 15% en condiciones de carga baja por periodos considerables de tiempo, como las noches o fines de semana, la contribución de los valores de dichos intervalos de agregación va a tener un peso muy importante en el promedio en siete días. Valores de desbalance de corriente del 30% van a ser de extremo cuidado, porque un intervalo de agregación con valores por encima de ese límite va a requerir de varios intervalos de agregación por debajo de 15% para que el promedio de todos los intervalos (los que tienen valores en exceso y los que tienen valores bajo el límite) se mantenga al menos en el 15%; entre más se sobrepase el 30% en un intervalo de agregación se van a requerir más intervalos de agregación con un valor por debajo de 15% para llevar la contribución de dicho intervalo al menos al límite establecido por la V2.0. Por ejemplo, si se tienen 200 intervalos de agregación con un desbalance del 35% entonces se requieren 800 intervalos de agregación con un desbalance del 10% para que el promedio de desbalance de corriente de los 1,000 intervalos sea de 15% (tómese en cuenta que en un periodo de siete días se tienen 1,008 intervalos de agregación de 10 minutos).
Los valores de desbalance de corriente del 30% van a ser de extremo cuidado, porque un intervalo de agregación con valores por encima de ese límite va a requerir de varios intervalos de agregación por debajo de 15% para que el promedio de todos los intervalos (los que tienen valores en exceso y los que tienen valores bajo el límite) se mantenga al menos en el 15%
La forma de limitar el desbalance de corriente del CdR V1.0 se caracteriza por tener valores en los intervalos de agregación menores al referir el cálculo del desbalance a IL que si se calcula por el método propuesto por el CdR V2.0 en donde el desbalance está referido a los valores de los intervalos de agregación de la secuencia positiva, sin embargo el método de cálculo para la versión del CdR V1.0 es mucho más susceptible a los valores extremos de desbalance dado que cada valor calculado tiene que estar por debajo del límite correspondiente al nivel de tensión e impedancia relativa (en la forma en la que está redactado dicho CdR en donde no se establece cumplimiento por percentiles), mientras que con el CdR V2.0 al promediar los valores de los intervalos de agregación se pueden atenuar los valores extremos, pero entre más se alejen los valores extremos del límite se requieren aún más intervalos de agregación por debajo del límite para atenuar dichos extremos.
Al limitarse el desbalance de corriente se busca limitar también el desbalance de tensión que pudiera causar un CC, especialmente aquellos de tamaño significativo. El punto interesante para el CdR V2.0 es que la forma de limitar el desbalance de tensión es diferente al desbalance de corriente ya que para el primero se debe de cumplir que los valores resultantes de los intervalos de agregación de 10 minutos durante un periodo de siete días deben ser menores al 2% para el percentil 95 de todos los intervalos, es decir, un incumplimiento de corriente en el CdR V2.0 no necesariamente traerá aparejado un incumplimiento en el requerimiento de desbalance de tensión. Adicionalmente, al no estar referido el desbalance de corriente al valor de IL, entonces los máximos valores del desbalance de tensión en forma puntual no se presentarán cuando ocurran los máximos valores del desbalance de corriente, y, al ser los métodos de evaluación distintos, por una parte cumplimiento de un valor promedio para el desbalance de corriente y por otra parte cumplimiento de un percentil para el desbalance de tensión, ambos con el mismo intervalo de tiempo, la limitación en una variable no necesariamente limitará la otra, especialmente si la mayor contribución al desbalance de corriente se encuentra en condiciones de carga baja.
Sin embargo, a pesar de lo anterior, sigue siendo necesaria la limitación del desbalance de tensión porque un CC de una baja impedancia relativa que opere en condiciones desbalanceadas pudiera generar desbalances apreciables de tensión si éste es una carga significativa dentro del sistema que le alimenta.
La conclusión es que el método de cálculo del desbalance de corriente del CdR V2.0 aunque arroja valores de desbalance más altos por intervalo de agregación que aquellos obtenidos con el método de cálculo del CdR V1.0, el requerimiento de promediar los valores de los intervalos de agregación de un periodo de siete días permite atenuar los valores por encima del límite del 15%, sin embargo valores de desbalance de corriente superiores al 30% constituyen focos rojos por el número de intervalos de agregación que se requieren para mitigar mediante el promedio los valores en exceso.
*Ingeniero eléctrico | Calidad energía eléctrica | Filtrado mitigación armónicas | Código de red | Compensación potencia reactiva | Profesor asignatura Facultad de Ingeniería UNAM
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