ANALIZADOR DE REDES ELÉCTRICAS GENERALIDADES Con el fin de conocer el estado y la operación de las instalaciones eléctricas, se realiza el monitoreo de parámetros eléctricos en circuitos alimentadores y derivados. El monitoreo se realiza con un Analizador Analizado r de Redes Eléctricas, el cual es capaz c apaz de medir y registrar parámetros de circuitos monofásicos, bifásicos y trifásicos en alta y baja tensión, con corriente hasta de 2,000 amperes. El análisis de datos se realiza tomando en consideración la NOM-001-SEDE inherente a las instalaciones eléctricas, así como la norma IEEE-519 para límites de distorsión armónica.
MODOS DE MEDIDA PARA EXAMINAR EN DETALLE 1.
Tension Tensi ones es de fase. Deben ser similares al valor nominal. Las formas de onda de tensión deben ser del tipo sinusoidal, es decir, suavizadas y sin distorsiones. Compruébelo con la función de osciloscopio. Utilice el modo Fluctuaciones para registrar cambios repentinos de tensión. Capture anomalías de la tensión con el modo Transitorios.
2.
Cor r i entes de f ase. ase. Utilice Volt./Amp./Hz. y Fluctuaciones para comprobar las relaciones de corriente/tensión. Utilice Corriente de arranque para registrar aumentos repentinos de la corriente como la corriente de arranque de motores
3.
F actor de cresta. cresta. Un factor de cresta de 1,8 o superior supone una distorsión notable en la forma de onda. Compruebe la distorsión en la pantalla de osciloscopio. Utilice el modo Armónicos para identificar armónicos y la distorsión armónica total (THD).
Página 19
4.
Armónicos. Utilice el modo Armónicos para comprobar armónicos de tensión y corriente, y la THD por fases. Utilice la tendencia para el registro de armónicos a lo largo del tiempo.
5.
F li cker cker (Par padeo). padeo). El modo Parpadeo le permite comprobar los parpadeos de tensión a corto y largo plazo, así como otros datos relacionados por fases. Utilice la tendencia para el registro de estos valores a lo largo del tiempo.
6.
Fluctuaciones. Utilice el modo Fluctuaciones para registrar cambios repentinos de tensión como de corto y medio ciclo.
7.
Frecuencia. La frecuencia debe ser similar al valor nominal. Por lo general, se trata de un factor bastante estable. Seleccione Volt./Amp./Hz. para mostrar la frecuencia. La variación de la frecuencia durante un período determinado se registra en la pantalla de tendencias.
8.
Desequilibrio. La tensión de cada fase no debe diferir más de un 1% de la media obtenida a partir de las tres, y el desequilibrio de corriente no debe ser superior al 10%. Utilice el modo Osciloscopio para examinar los desequilibrios en un diagrama fasorial, o bien el modo Desequilibrio.
9.
T r an smisión smi sión de señ al es. es. Se puede utilizar para analizar el nivel de señales de control remotas que con frecuencia se encuentran en los sistemas de alimentación eléctrica.
10.
Registrador.
Página 19
Permite almacenar varias lecturas de alta resolución en la memoria.
ANALIZADOR DE REDES Un Analizador de Redes es un instrumento capaz de analizar las propiedades de las redes eléctricas, especialmente aquellas propiedades asociadas con la reflexión y la transmisión de señales eléctricas, conocidas como parámetros de dispersión (Parámetros-S). Los analizadores de redes son más frecuentemente usados en altas frecuencias, que operan entre los rangos de 9 kHz hasta 110 GHz. Este tipo de equipo es ampliamente utilizado en la fabricación de amplificadores de alta potencia y en filtros para señales de radiofrecuencia para obtener la precisión requerida en los parámetros de respuesta a las señales.
Existen también algunos tipos de analizadores de redes especiales que cubren rangos más bajos de frecuencias de hasta 1 Hz. Estos pueden ser usados por ejemplo en el análisis de estabilidad de lazos abiertos o para la medición de audio y componentes ultrasónicos.
Página 19
11.
Parámetros S (Scattering) Los parámetros de dispersión S o "Scattering" permiten la caracterización de elementos en alta frecuencia, mediante el sensado y medición de ondas de tensión incidentes y reflejadas, hacia y desde los puertos de señal de los dispositivos activos o pasivos empleados en los distintos sistemas que emplean señales de Radiofrecuencia o Microondas. Estos parámetros son obtenidos utilizando Analizadores de Redes, los cuales son instrumentos que permiten la medición directa de los mismos.
12.
Flicker
El flicker de la línea de distribución eléctrica a las fluctuaciones de tensión que son percibidas por el ojo humano como un parpadeo molesto de la iluminación. Estas fluctuaciones pueden ser causadas por cargas pesadas intermitentes tales como soldadoras de arco, o pueden deberse a oscilaciones del sistema interconectado. Existen normas que regulan el nivel de flicker aceptable. Para medir el flicker , se utiliza generalmente un sistema basado en el diagrama en bloques siguiente. Página 19
En forma resumida, los bloques realizan las siguientes funciones: 1.
La señal se normaliza en amplitud.
2.
Se obtiene la envolvente de la tensión.
3.
Se filtra la envolvente con un filtro pasabanda que incorpora la dependencia de la sensibilidad del ojo humano con respecto a la frecuencia del parpadeo.
4.
Se integra la magnitud de la envolvente filtrada, para incorporar el efecto acumulativo del parpadeo en el cerebro.
5.
Se clasifican las fluctuaciones en forma estadística, durante u n intervalo típico de 10 minutos.
Arquitectura básica de un analizador de redes Los modelos que se pueden encontrar más frecuentemente son los de dos puertos, pero también existen modelos de cuatro puertos en el mercado, y algunos cuentan con algunas mejoras para su fácil operación, como pantalla sensible al tacto y la posibilidad de conectarle un ratón o teclado por medio de puertos PS/2 o USB, inclusive los modelos más modernos cuentan con una plataforma en base Windows por lo que su operación se simplifica considerablemente. Página 19
CONSIDERACIONES PARA UN ANALIZADOR DE REDES ELÉCTRICAS
El Analizador de redes eléctricas deberá ser para funcionar con tensiones de 120, 220, 380 o 440 V., para servicio trifásico, del tipo programable mediante software, de clase 0,5 según IEC 60687, con Memoria para almacenamiento de la información, con displays tipo LCD, pantalla de alta luminosidad, retroiluminada; con capacidad de mostrar hasta 5 variables a la vez, incluirá un puerto serial para comunicación con PLC, el cual mostrará las variables eléctricas que se indican más adelante. El Analizador de redes eléctricas deberá contar con batería tipo recargable para brindar una autonomía de 2 meses. - Tensión de línea o fase - Intensidad de línea - Potencia activa, reactiva y aparente - Factor de potencia - Frecuencia - Energía activa positiva y negativa - Energía reactiva inductiva y capacitiva Deberá incluir los transformadores de corriente Características Generales:
- Medición: 30 Parámetros eléctricos con Display LCD - Contador de energía - Comunicaciones RS-485 - Salidas analógicas de 4 a 20 mA c/escala programable.
Página 19
- Salidas discretas tipo Relé, programable como alarmas - Comunicación con distintos periféricos y ordenador PC y/o PLC. - Lectura Digital: Cristal líquido para 3 1/2 dígitos - Operación: 24 VDC ó VAC - Precisión: Clase 0,5 según IEC 60687 para energía
CARACTERÍSTICAS DE ENTRADA
Tensión nominal
: Hasta 480 VAC.
Consumo
: 1 mA por fase.
Margen de medida
: 50 á 120% Vn.
Intensidad nominal
: 5 o 1 Amp.
Precisión de corriente y tensión: 0,5% Circuito a medir
: Específicamente trifásico.
Programable
: Mediante software. Página 19
Memoria de almacenamiento de datos
: Incluida, que brinde una autonomía mínima de 2 meses de almacenamiento, programable.
Entradas digitales
: 01 de naturaleza programable.
Capacidad de procesamiento
: 128 muestras/ciclo.
Capacidad de Calculo
: Inclusive para THD
CARACTERÍSTICAS DE SALIDA
Displays Tipo de pantalla
: Pantalla Digital, retroiluminada. : De alta luminosidad LCD, antireflejos. Salidas de impulso programable para informar al PLC del flujo de energía.
Puerto de comunicación
: Serial RS 485.
Salida analógica
: mínima 02
: 02,
Mediciones - Parámetros Eléctricos en Verdadero valor eficaz - Tensión de línea o de fase. - Intensidad de línea. - Potencia activa, reactiva y aparente. - Factor de potencia. - Frecuencia. Página 19
- Energía activa positiva y negativa. - Energía reactiva inductiva y capacitiva. - Armónicas y Flykers - Tensión de línea o fase - Intensidad de línea - Potencia activa, reactiva y aparente - Factor de potencia - Frecuencia - Energía activa positiva y negativa - Energía reactiva inductiva y capacitiva
TIPOS DE ANALIZADOR DE REDES Los principales de analizadores de redes: 1.
SNA (Scalar Network Analyzer) Analizador de redes escalar, tiene la prioridad de medir propiedades de amplitud y cualidades solamente; las señales de un circuito digital que serían demasiado rápidas para ser observadas por el ojo humano. Un analizador lógico captura los datos digitales de un sistema digital que tiene demasiados canales para ser examinados con un osciloscopio. También permiten visualizar los datos obtenidos para así verificar el correcto funcionamiento del sistema digital.
2.
VNA (Vector Network Analyzer)
Analizador de redes vectoriales, mide propiedades de amplitud y fase. VNA también puede ser llamado Medidor de Ganancia y Fase o Analizador de Redes Automático. Un analizador del tipo SNA es funcionalmente idéntico a un analizador de espectro combinado con un generador de barrido. Hasta el año 2007, los analizadores VNA son los más comunes y frecuentemente calificados como los de menor calidad.
Página 19
3.
LSNA (Large Signal Network Analyzer)
Analizador de redes de señales largas. que significa analizador de redes de señales grandes, los cuales miden amplitud y fase de las armónicas fundamentales.
4.
MTA (Microwave Transition Analyzer)
El primero significa analizador de transición de microondas. El MTA fue comercializado primero que el LSNA, pero en el primero estaban faltando algunas opciones para una fácil calibración que si están disponibles en la versión LSNA.
Página 19
CALIBRACIÓN DE ANALIZADOR DE REDES La calibración de un analizador de redes es un proceso de alta precisión en el cual, se deben tener en cuenta tanto la impedancia en la que se está operando (50 Ohms, en la telefonía celular o 75 Ohms para otras aplicaciones) como las condiciones en las que está operando el equipo. Por este motivo, y dependiendo de la cantidad de Parámetros-S que se requiera medir el proceso puede resultar largo y tedioso por la cantidad de veces que se tuviera que repetir. El estándar de calibración usa tres dispositivos de prueba llamados: 1. 2. 3.
OPEN (red abierta) SHORT (red en corto circuito) THRU (red conectada) Los cuales deben ser conectados a los puertos del analizador para que este pueda comparar y establecer la diferencia entre estos tres modos, estos datos son guardados en un registro y cada registro debe ser calibrado independientemente y en el momento en que se le haga una modificación a la red en estudio. Otro tipo de instrumento para la calibración de analizadores de redes es el módulo de calibración eléctrico (E-Cal), el cual se conecta a este y es automáticamente reconocido y posee una mayor precisión que el equipo de calibración manual mencionado anteriormente. La única desventaja aparente de este dispositivo es que se debe esperar a que alcance su temperatura de operación antes de usarlo.
Página 19
ANALIZADORES DE REDES EN BAJA, MEDIA Y ALTA TENSIÓN. Los analizadores tienen como misión la medida de los principales parámetros eléctricos, las 24h. Las redes de media tensión, se utilizan principalmente para realizar el suministro de energía a los clientes de tipo industrial y para acercar aun más la energía a los clientes de baja; a los que se distribuirá mediante las segundas, redes de baja tensión desde los centros de transformación. Es evidente que, el diseño y operación de todo el sistema de energía eléctrica requiere una adecuada planificación para garantizar su correcto funcionamiento en todo momento y en el futuro.
La planificación de redes de distribución implica la obtención del programa de actuaciones futuras a realizar en la red, de modo que permitan alcanzar unos determinados objetivos, para tener un funcionamiento adecuado de la red. El objetivo principal consiste en dar un suministro de calidad optimizando costes
Detector de defectos en pararrayos de redes de alta tensión
Analizador de red Modelo Kainos Modelo K21
Página 19
Según modelo, tiene posibilidad de captar señales procedentes del centro de transformación, ya sean de tipo analógico odi gital: 1. 2. 3. 4. 5. 6.
Estado interruptor alta y baja tensión Temperatura del centro Temperatura, presión y nivel líquido del transformador Estado clima, sistema ventilación, incendios, etcétera. Detección de acceso, ocupación e intrusión. Etcétera
PARÁMETROS DE MEDICIÓN DE UN ANALIZADOR 1.
Tensión promedio por fase (V)
2.
Tensión promedio por fase (V)
3.
Tensión máxima por fase (V)
4.
Tensión mínima por fase (V)
5.
Corriente promedio por fase (A)
6.
Corriente máxima por fase (A)
7.
Potencia activa trifásica (kW)
8.
Potencia inductiva trifásica (kvar)
9.
Potencia capacitiva trifásica (kvar)
10.
Factor de potencia trifásico
11.
Energía activa (kWh)
12.
Energía reactiva inductiva (kvarh) Página 19
13.
Energía reactiva capacitiva (kvarh)
14.
Frecuencia del sistema (Hz)
15.
Distorsión Armónica (THD)
ANALIZADOR DE RED ESPECÍFICA:
M ARCA: SATEC - PM130 El PM130 es un medidor de parámetros eléctricos de bajo costo diseñado para reemplazar los medidores analógicos existentes. El panel frontal está comprendido por diodos emisores de luz como indicadores para su total visibilidad a pesar de ausencia de luz, además, que cuenta con una barra grafica que muestra el total de la carga en uso. El total de parámetros y características son alrededor de 57.
Página 19
DIMENSIONES:
CARACTERISTICAS: El PM-130 viene con “PAS”, un software fácil de usar y programar, ademá s de ver en tiempo real las mediciones de los parámetros.
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17.
Mediciones máximos y mínimos. Máximo y mínimo de la medición. Máx. /Min. Voltaje por fase. Máx. /Min. Corriente por fase. Máx. /Min. Corriente neutral. Máx. /Min. Frecuencia. Máx. /Min. Factor de potencia. Máx. /Min. KW, Kvar, KVA. Máxima demanda de voltaje por fase. Máxima demanda de Amperes por fase. Status de la información. Rotación de fase.Status del relevador. Contadores.Comunicación TXD, RXD. Mediciones en tiempo real. Voltaje L-L. Voltaje L-N por fase. Corriente por fase. Página 19
18. 19. 20. 21. 22. 23. 24.
Corriente neutral. Frecuencia. Factor de potencia. Potencia activa. Potencia reactiva. Potencia aparente. KW, Kvar, kVA, FP por fase.
DESCRIPCION FRONTAL DEL ANALIZADOR PM 130
Página 19
DESCRIPCION POSTERIOR DEL ANALIZADOR PM130 Y CONEXIÓN AL PLC Y A LA LAPTOP Página 19
Página 19
MODELO DE CONEXIÓN A LA RED TRIFASICA:
Página 19
Página 19
Diferentes tipos de analizadores interconectados
PROPIEDADES Y/O VENTAJAS DE LOA ANALIZADORES 1.
Personal técnico especializado
2.
No interrupción del suministro de energía eléctrica.
3.
Equipos de medición y prueba calibrados.
4.
Sensores de corriente flexibles.
5.
Informe de Servicio impreso y en CD.
Página 19
6.
7.
8.
La ventaja de comprar un analiador de energia es que puedes obtener datos que basicamente te lleven a detectar y preveer problemas de calidad de energia (armonicos, sags, notching, swells). La mayoria te permite grabar datos en su memoria y luego manipularlos en algun software como matlab o incluso excel.
El analiador siempre y cuando se use por personas que tengan experiencia en redes electricas, ayuda a definir si existen necesidades, de red de tierras, de compensacion de voltaje, de regulación, de balanceo, o de equipo (sobre todo de computo) que este ocasionando estos disturbios.
APLICACIONES 1.
Medición en empresas eléctricas
Página 19
2.
Medición comercial
3.
Sub estaciones
4.
Medición industrial y generación
5.
Medición en campus
6.
Sub medición
7.
Reemplazo de medición análoga
8.
9.
El servicio de monitoreo es aplicable a cualquier circuito alimentador o derivado en alta y baja tensión, con el fin de detectar problemas de regulación, desbalanceo, bajo factor de potencia, armónicas, así como conocer la demanda y consumo de energía. Lectura de la maxima demanda
10.
Hacer ampliaciones de potencia
11.
Compensar la potencia reactiva y eliminar la energia reactiva que viene en facturas
Página 19
BENEFICIOS DE ANALIZADOR DE REDES 1.
Ahorrar
1. 2. 3.
Detectar y prevenir el exceso de consumo (kW h) Analizar curvas de carga para ver donde se produce la maxima demanda de energia Dimensionar baterias de condensadores que compensen la reactiva (consumo de kvar) Detectar fraude en los contadores de energia Prevenir
4. 5.
・
1.
Nuestros equipos son ideales para realizar mantenimientos periodicos del estado de la red electrica tanto en baja como en media tension, ver curvas de arranque de motores, detectar posibles saturaciones del transformador, cortes de alimentacion, pobre calidad de suministro, etc.
2.
Solventar
3.
Poder analizar donde tenemos un problema en una red electrica para poder solucionar problemas de disparos intempestivos, fugas diferenciales, calentamiento de cables, resonancias de la bateria con el transformador, armonicos, perturbaciones, fl icker, desequilibrios de fases, etc. Al mismo tiempo, nos permite disenar los tamanos adecuados para los fi ltros activos o pasivos de armonicos, fi ltros para variadores de velocidad, etc.
Página 19
RECOMENDACIONES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO Se recomienda realizar el monitoreo a circuitos alimentadores y derivados anualmente o cuando se presenten problemas de sobrecalentamiento, cargos por bajo factor de potencia, cargos inesperados por consumo de energía, entre otros.
ATENCIÓN EN EL USO DEL ANALIZADOR DE RED / AVISO DE SEGURIDAD: 1.
No use ni el analizador de redes, las pinzas ni el cable cuando sea evidente que están dañadas.
2.
Tenga mucho cuidado sobre todo cuando efectúe mediciones en conductores de platinas y de conductores de Bus.
3.
Para evitar daños en el analizador de red, efectúe por favor únicamente mediciones dentro de los rangos de especificados (evitando los límites de los rangos). Tenga siempre en cuenta las indicaciones de advertencia.
4.
No exponga el analizador de red a temperaturas extremas, a la radiación solar directa, a humedad relativa extrema o al agua.
5.
Evite sacudidas extremas. Coloque el analizador de red siempre con cuidado.
6.
Antes de encenderlo debería estabilizar el an alizador de red a la temperatura ambiental (importante cuando se transporta de lugares fríos a calientes y viceversa).
7.
Los trabajos de reparación y manutención, así como la simple apertura del analizador de red eléctrica deben ser efectuados únicamente por técnicos cualificados de PCE-Group. Página 19
8.
No apoye el analizador de red con su parte frontal contra la superficie de trabajo para evitar posibles daños en el dispositivo de mando.
9.
Use el analizador de red en interiores de edificios. En caso que lo haga en el exteriorúnicamente cuando las condiciones ambientales sean secas.
10.
No exponga el analizador de red mientras lo está usando a radiación solar directa, altas temperaturas, alta humedad o humedad de condensación.
11.
El analizador de red no está protegido contra polvo y agua (tenga esto muy en cuenta).
12.
No exponga el analizador de red en áreas corrosivas o de gases explosivos.
13.
No use nunca el analizador de red con manos húmedas.
14.
Utilice siempre los trajes de seguridad (guantes especiales...).
15.
Antes de conectar las líneas de prueba o las pinzas, desconecte siempre con anterioridad el medidor.
16.
Para evitar daños o un corto circuito, deje el objeto a medir sin corriente antes de conectarlo al analizador de red o a las pinzas.
17.
Las entradas de medición no están separadas unas de otras. Cuando conecta una parte, las demás también están en funcionamiento.
18.
Retire todas las líneas de medición que no desee usar de las instalaciones.
19.
Conecte primeramente el cable de prueba al analizador de red y después a la pieza acomprobar.
20.
Sitúe con cuidado las líneas de prueba.
BIBLIOGRAFIA
Página 19
1.
CATALOGO DE CIRCUTOR – Analizador de redes portátiles
2.
SCHNEIDER ELECTRIC – Manual y Catálogo del Electricista
3.
http://es.wikipedia.org/wiki/Analizador_de_redes_(electr%C3%B3nica)
4.
http://www.evisos.com.pe/servicios/otros-servicios/analizador-de-redes-electricastrifasico
5.
http://www.arqhys.com/construccion/analizador-redes-electricas.html
Página 19
