Evaluation of Passive Filters for the Management of Harmonics in Industrial Electrical Distribution Networks

Abstract

Es necesario gestionar armónicos para obtener calidad energética en sistemas de distribución. Por lo cual, este artículo tuvo como objetivo evaluar el uso de filtros pasivos como alternativa viable para la gestión armónica en redes de distribución eléctricas en media tensión con alta carga industrial, mediante el análisis de Índices de Distorsión Armónica Total que fueron calculados y graficados con el software Matlab. Así, primero se propuso un caso de estudio con base en la red de distribución IEEE 34 nodos, para posteriormente, definir cuatro escenarios de simulación que permiten la integración de bancos de condensadores, reactancias de rechazo y fuentes de armónicos. Partiendo de un diseño matemático se analizó el flujo de carga armónico diario para cada hora, y se propusieron mecanismos de diseño de reactancias de rechazo como complemento a las soluciones tradicionales de corrección de factor de potencia basadas en bancos de condensadores. Los resultados mostraron que, el uso de los filtros pasivos LC pueden ser altamente efectivos para la gestión de distorsión armónica de tensión, pero insuficientes para la eliminación de distorsión armónica de corriente. Sin embargo, esta clase de filtros sí muestran completa eficacia en la limitación de amplificación de armónicos (tanto de tensión, como de corriente) al utilizar bancos de condensadores para la corrección de factor de potencia en sistemas con problemáticas de armónicos. Concluyendo que los filtros pasivos LC con reactancias de rechazo mitigan armónicos de voltaje así se tengan bancos de condensadores y fuentes de armónicos, lo que los convierte en la forma más factible, eficaz y económica de obtener calidad energética.