¿Cómo dimensionar un Filtro Armónico Activo y un Generador Estático de Vares?

En los entornos industriales y comerciales actuales, mantener una calidad de energía óptima es fundamental. Las cargas no lineales, como los variadores de frecuencia y los rectificadores, introducen armónicos y problemas de potencia reactiva que pueden comprometer la eficiencia del sistema y la vida útil del equipo. Implementar Filtros Armónicos Activos (AHF) y Generadores Estáticos de Vares (SVG) ayuda a mitigar estos desafíos, pero un dimensionamiento preciso es clave para su efectividad.

Comprendiendo lo Básico

Filtros Armónicos Activos (AHF): Los AHF están diseñados para detectar y compensar las corrientes armónicas en tiempo real, asegurando que la forma de onda de la corriente se mantenga lo más cercana posible a una senoide. Son especialmente eficaces en entornos con altos niveles de distorsión armónica.

Generadores Estáticos de Vares (SVG): Los SVG ofrecen compensación dinámica de potencia reactiva, estabilizando los niveles de voltaje y mejorando el factor de potencia. Son esenciales en sistemas donde las fluctuaciones de voltaje y las demandas de potencia reactiva son significativas.
Ikonmac Active Harmonic Filter (AHF) device

Determinación de la Capacidad del Filtro Armónico Activo

Según la experiencia en la industria de la calidad de energía, se utilizan comúnmente dos fórmulas para estimar la capacidad de supresión armónica.

(1) Gobernanza centralizada: Estimar la capacidad de configuración para la compensación armónica según la clasificación de la industria y la capacidad del transformador.

\[ I_h = \frac{S \times K}{\sqrt{3} \times U \times \sqrt{1 + \text{THD}_i^2}} \times \text{THD}_i \]

S ─── Capacidad nominal del transformador

U ─── Voltaje nominal en el lado secundario del transformador U

Ih ─── Corriente armónica

THD ─── Tasa total de distorsión de corriente, con un rango de valores determinado según las diferentes industrias o tipos de carga

K ─── Tasa de carga del transformador

Tipo de Industria

Tasa típica de distorsión armónica (%)

Subterráneos, Túneles, Trenes de alta velocidad, Aeropuertos

15%

Comunicación, Edificios comerciales, Bancos

20%

Industria Médica

25%

Fabricación de automóviles, Fabricación de barcos

30%

Química / Petróleo

35%

Industria Metalúrgica

40%

(2) Gobernanza in situ: Estimar la capacidad de configuración para la compensación armónica según los diferentes dispositivos de carga.

$$ I_h = K \times I_N \times \frac{\mathrm{THD}_i}{\sqrt{1 + \mathrm{THD}_i^2}} $$
Ih ─── Corriente armónica
THDi ─── Tasa total de distorsión de corriente, con un rango de valores determinado según las diferentes industrias o cargas

K ─── Tasa de carga del transformador

Tipo de carga

Contenido armónico típico (%)

Tipo de carga

Contenido armónico típico (%)

Inversor

30~50

Fuente de alimentación de calentamiento por inducción de media frecuencia

30~35

Ascensor

15~30

Rectificador de seis pulsos

28~38

Luces LED

15~20

Rectificador de doce pulsos

10~12

Lámpara de bajo consumo

15~30

Máquina de soldadura eléctrica

25~58

Balasto electrónico

15~18

Aire acondicionado de frecuencia variable

6~34

Fuente de Alimentación conmutada (SMPS)

20~30

UPS

10~25
Ikonmac Static Var Generator product thumbnail image for reactive power compensation

Determinación de la Capacidad del Generador Estático de Vares

(1) Estimación basada en la capacidad del transformador:

Se utiliza del 20% al 40% de la capacidad del transformador para configurar la capacidad de compensación de potencia reactiva, siendo el valor comúnmente seleccionado el 30%.

Qcompensar = 30% × S

Qcompensar ─── Capacidad de compensación de potencia reactiva
S ─── Capacidad del transformador

Por ejemplo, un transformador de 1000 kVA está equipado con una compensación de potencia reactiva de 300 kvar.

(2) Calcular en función del factor de potencia y la potencia activa del equipo:

Si se disponen de parámetros detallados de carga, como la potencia activa máxima P, el factor de potencia COSθ antes de la compensación y el factor de potencia objetivo COSθ después de la compensación, se puede calcular directamente la capacidad de compensación reactiva necesaria para el sistema:

Qcompensar = K × P × (tanθ1 - tanθ2)
Qcompensar ─── Capacidad de compensación de potencia reactiva

P ─── Potencia activa máxima

Q ─── Coeficiente de carga promedio (generalmente se toma como 0.7–0.8)

In today’s industrial and commercial environments, maintaining optimal power quality is essential. Non-linear loads, such as variable frequency drives and rectifiers, introduce harmonics and reactive power issues that can compromise system efficiency and equipment lifespan. Implementing Active Harmonic Filters (AHF) and Static Var Generators (SVG) helps mitigate these challenges, but accurate sizing is key to their effectiveness.

Comprendiendo lo Básico

Filtros Armónicos Activos (AHF): Los AHF están diseñados para detectar y compensar las corrientes armónicas en tiempo real, asegurando que la forma de onda de la corriente se mantenga lo más cercana posible a una senoide. Son especialmente eficaces en entornos con altos niveles de distorsión armónica.

Generadores Estáticos de Vares (SVG): Los SVG ofrecen compensación dinámica de potencia reactiva, estabilizando los niveles de voltaje y mejorando el factor de potencia. Son esenciales en sistemas donde las fluctuaciones de voltaje y las demandas de potencia reactiva son significativas.
Ikonmac Active Harmonic Filter product thumbnail image for power quality solutions

Determinación de la Capacidad del Filtro Armónico Activo

Según la experiencia en la industria de la calidad de energía, se utilizan comúnmente dos fórmulas para estimar la capacidad de supresión armónica.

(1) Gobernanza centralizada: Estimar la capacidad de configuración para la compensación armónica según la clasificación de la industria y la capacidad del transformador.

\[ I_h = \frac{S \times K}{\sqrt{3} \times U \times \sqrt{1 + \text{THD}_i^2}} \times \text{THD}_i \]
S ─── Capacidad nominal del transformador

U ─── Voltaje nominal en el lado secundario del transformador U

Ih ─── Corriente armónica

THD ─── Tasa total de distorsión de corriente, con un rango de valores determinado según las diferentes industrias o tipos de carga

K ─── Tasa de carga del transformador

Tipo de Industria

Tasa típica de distorsión armónica (%)

Subterráneos, Túneles, Trenes de alta velocidad, Aeropuertos

15%

Comunicación, Edificios comerciales, Bancos

20%

Industria Médica

25%

Fabricación de automóviles, Fabricación de barcos

30%

Química / Petróleo

35%

Industria Metalúrgica

40%

(2) Gobernanza in situ: Estimar la capacidad de configuración para la compensación armónica según los diferentes dispositivos de carga.

$$ I_h = K \times I_N \times \frac{\mathrm{THD}_i}{\sqrt{1 + \mathrm{THD}_i^2}} $$
Ih ─── Corriente armónica

K ─── Tasa de carga del transformador

THDi ─── Tasa total de distorsión de corriente, con un rango de valores determinado según las diferentes industrias o cargas

Tipo de carga

Contenido armónico típico (%)

Inversor

30~50

Fuente de alimentación de calentamiento por inducción de media frecuencia

30~35

Ascensor

15~30

Rectificador de seis pulsos

28~38

Luces LED

15~20

Rectificador de doce pulsos

10~12

Lámpara de bajo consumo

15~30

Máquina de soldadura eléctrica

25~58

Balasto electrónico

15~18

Aire acondicionado de frecuencia variable

6~34

Fuente de Alimentación conmutada (SMPS)

20~30

UPS

10~25
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Determinación de la Capacidad del Generador Estático de Vares

(1) Estimación basada en la capacidad del transformador:

Se utiliza del 20% al 40% de la capacidad del transformador para configurar la capacidad de compensación de potencia reactiva, siendo el valor comúnmente seleccionado el 30%.

Qcompensar = 30% × S

Qcompensar ─── Capacidad de compensación de potencia reactiva
S ─── Capacidad del transformador

Por ejemplo, un transformador de 1000 kVA está equipado con una compensación de potencia reactiva de 300 kvar.

(2) Calcular en función del factor de potencia y la potencia activa del equipo:

Si se disponen de parámetros detallados de carga, como la potencia activa máxima P, el factor de potencia COSθ antes de la compensación y el factor de potencia objetivo COSθ después de la compensación, se puede calcular directamente la capacidad de compensación reactiva necesaria para el sistema:

Qcompensar = K × P × (tanθ1 - tanθ2)
Qcompensar ─── Capacidad de compensación de potencia reactiva

P ─── Potencia activa máxima

Q ─── Coeficiente de carga promedio (generalmente se toma como 0.7–0.8)