Análisis de la distorsión armónica en la red eléctrica de media tensión ante la inclusión de estaciones de carga para vehículos eléctricos

Abstract

Este informe resume la situación con respecto al conocimiento y desafíos relacionados con la introducción a gran escala de la electromovilidad en la red eléctrica. El contenido abarca una perspectiva sistémica en cuanto a los desafíos y efectos que la creciente cantidad de cargas asociadas a la electromovilidad plantea al sistema eléctrico actual. A partir de esto, se abordan una pregunta importante con el fin de prever los impactos futuros positivos y negativos.

El enfoque se centra en los posibles efectos en las redes de media tensión, principalmente explorando comportamientos de calidad de la potencia eléctrica de la red. Para ello se aborda el siguiente problema: distorsión de forma de onda (armónicos de tensión y de corriente) y estabilidad del sistema eléctrico.

A partir de las evidencias encontradas por medio de una simulación en el software etap, se observa que el contenido armónico de la corriente inyectada por los vehículos eléctricos durante la carga no es despreciable, aunque su magnitud es baja, puede agregarse a los armónicos producidos por otras cargas conectadas en el sistema. Puntualmente, la distorsión total armónica de la onda de tensión cumple con los límites de la norma (Committee of the IEEE Power & Society, 2014). Por otro lado, la distorsión armónica total de la onda de corriente no cumple con estos límites establecidos en la norma debido a las magnitudes de las corrientes armónicas 7 y 13. Por tal razón, se podría presentar fallas en el sistema como deterioro en los aislamientos eléctricos por aumento en la temperatura de operación nominal. Otras evidencias de este informe proporcionan apoyo adicional para futuras discusiones y debates sobre los impactos de la electromovilidad en el sistema eléctrico.

This report summarizes the situation regarding knowledge and challenges related to the large-scale introduction of electromobility into the electricity grid. The content covers a systemic perspective regarding the challenges and effects that the growing number of loads associated with electromobility poses to the current electrical system. From this, an important question is addressed in order to foresee future positive and negative impacts.

The focus is on the possible effects on medium voltage networks, mainly exploring network electrical power quality behaviors. To do this, the following problem is addressed: waveform distortion (voltage and current harmonics) and stability of the electrical system.

From the evidence found through a simulation in the etap software, it is observed that the harmonic content of the current injected by electric vehicles during charging is not negligible, although its magnitude is low, it can be added to the harmonics produced by other connected loads in the system. Specifically, the total harmonic distortion of the voltage wave meets the limits of the standard (Committee of the IEEE Power & Society, 2014). On the other hand, the total harmonic distortion of the current wave does not comply with these limits established in the standard due to the magnitudes of the 7th and 13th harmonic currents. For this reason, failures could occur in the system such as deterioration in the insulation. electrical due to increase in the nominal operating temperature. Other evidence from this report provides additional support for future discussions and debates on the impacts of electromobility on the electricity system.