Estudio de la Distorsión Armónica en una Planta Minera, sus Causas y Mitigaciones

Abstract

En los últimos años, el Complejo Metalúrgico Altonorte ha sufrido una expansión acelerada de sus instalaciones, incluyendo nuevas plantas y procesos industriales; consecuencia directa de este crecimiento, ha sido la incorporación de mayor cantidad de equipos de Electrónica de Potencia. Estos equipos presentan la desventaja de demandar corrientes no-sinusoidales de la red, originando distorsiones en las tensiones y corrientes, provocando desde pérdida de calidad y confiabilidad del sistema eléctrico, hasta incluso causar graves fallas de alto costo. No existen estudios previos en relación a las perturbaciones armónicas del sistema eléctrico de Altonorte, por lo que se ha propuesto un primer estudio con los siguientes objetivos: evaluar el grado actual de contaminación armónica de la red; identificar las principales fuentes de distorsión; evaluar mediante software posibles condiciones de resonancia u otras potenciales operaciones de riesgo, y establecer recomendaciones acerca de soluciones viables a los problemas de perturbaciones armónicas encontrados. De acuerdo a los objetivos indicados, en este trabajo se realizó mediciones de distorsión en las distintas barras del sistema, y se compararon los resultados obtenidos con los límites propuestos por la Norma Chilena respectiva. Asumiendo características asociadas a un sistema balanceado, se desarrolló un modelo computacional usando el software PCFLOH, con el que fue posible realizar un análisis armónico, monofásico y de régimen permanente del sistema eléctrico. Considerando las características topológicas de la red, fue posible dividir el análisis en dos subsistemas independientes. En forma general, de los resultados obtenidos, se puede afirmar que en relación a la distorsión armónica, ambos subsistemas cumplen con las exigencias de la Norma Chilena, aplicables en el Punto de Conexión Común. Al interior de ambos sistemas se encontraron algunos casos de distorsión excesiva, los cuales se demostró que no se asocian a resonancias, sino que principalmente a la operación de determinados equipos. El análisis del subsistema Subestación 1, se enfoca principalmente en evaluar la mejor manera de incrementar el factor de potencia, y se comprueba la conveniencia de retirar la Planta de Ácido Nº2. El análisis del subsistema Subestación 1A, se centra en estudiar el impacto que tendrá la incorporación de una nueva Planta de Ácido, se analiza el funcionamiento de algunos equipos interesantes, y se identifica las principales fuentes de distorsión. Apoyado en argumentos teóricos y en algunos casos en simulaciones, se propone alternativas de solución para los distintos problemas de distorsión armónica y factor de potencia encontrados. Se recomienda realizar un estudio técnico-económico para determinar las mejores alternativas de solución; un análisis de los efectos transientes de distorsión, que se producen por la conexión o desconexión de algunos equipos; un estudio trifásico de armónicas para el sistema asociado a la Subestación 1A.