Harmonicas

O SISTEMA ELÉTRICO BRASILEIRO, E AS ALTERNATIVAS PARA CONSERVAÇÃO

DE ENERGIA

CONSERVAÇÃO DE ENERGIA

Conservar energia elétrica ou combater seu desperdício é a fonte de produção mais barata e mais limpa que existe, pois não agride o meio ambiente.

Melhorar a maneira de utilizar a energia, sem abrir mão do conforto e das vantagens que ela proporciona.

Racionalizar o consumo, reduzindo custos, sem perder a eficiência e a qualidade dos serviços.

GERAÇÃO:

TRANSMISSÃO:

DISTRIBUIÇÃO:

Gestão da fonte primária de energia: água

Tecnologias de operação ou desenvolvimento

Operação e desenvolvimento

Sistema e seus componentes

CONSUMIDORES FINAIS

A CONSERVAÇÃO DE ENERGIA NO SISTEMA

MEDIDAS DE INCENTIVO À CONSERVAÇÃO MAIS ADOTADAS

Combate ao consumo: kW.h Sobretaxas Multas Racionamento

Utilização de equipamentos ou dispositivos de alta eficiência energética ???????

Equipamentos eficiêntes

Instalações residenciais: Eletroeletrônicos com fontes chaveadas de baixa

qualidade. Utilização de LFC (reatores eletrônicos)

Instalações Comercias e Industriais. Iluminação com lâmpadas de descarga Controladores de velocidade com eletrônica de

potência

Cargas lineares e não lineares

Cargas lineares

Cargas não lineares

comparação

QUALIDADE DE ENERGIA

Graph0

(V)

-150.0

-100.0

-50.0

0.0

50.0

100.0

150.0

t(s)0.0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2 0.22 0.24 0.26 0.28 0.3 0.32 0.34 0.36

Normal NormalNormalNormal

Interrupção

SWELL

SAG

Graph0

(V)

-150.0

-100.0

-50.0

0.0

50.0

100.0

150.0

t(s)0.3 0.32 0.34 0.36 0.38 0.4 0.42 0.44 0.46 0.48 0.5 0.52 0.54 0.56

NormalNormalNormalSurtos

Harmônicos

Alterações na tensão

curva

COMPONENTES HARMÔNICAS

“A presença de harmônicas é sinônimo de uma onda de tensão ou de corrente deformada”.

“A deformação da onda de tensão ou de corrente significa que a distribuição de energia elétrica é perturbada e que a Qualidade de Energia não é ótima”.

Origem das harmônicas

"As correntes harmônicas são geradas pelas cargas não-lineares conectadas a rede. A circulação das correntes harmônicas geram tensões harmônicas através das impedâncias da rede, e então uma deformação da tensão de alimentação".

Áreas com presença de informática

Ambientes de redes No breaks Computadores Copiadoras/impressoras

Processos automatizados. PLC’s

Harmonicas ex 1

Fig. 1: exemplo de correntes comportando harmônicas, e decomposição da

corrente global em seus componentes harmônicos de ordem 1 (fundamental),

3, 5, 7 e 9.

Graf harm.

Graph0

-100.0

-80.0

-60.0

-40.0

-20.0

0.0

20.0

40.0

60.0

80.0

100.0

t(s)0.0 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 0.006 0.007 0.008 0.009 0.01 0.011 0.012 0.013 0.014 0.015 0.016 0.017

Fundamental

Harmonicas ex 2

Exemplos de HarmônicosExemplos de HarmônicosGeração de Harmônicos por Fontes ChaveadasGeração de Harmônicos por Fontes Chaveadas

Forma de onda da corrente medidaForma de onda da corrente medida

100

90,02

71,5

48,1

26,7

8,92,9

7,9

128,03

1 3 5 7 9 11 13 15 n

Ordem harmônica - n e DHI (%)

0

20

40

60

80

100

120

140DII (%)

Decomposição harmônicaDecomposição harmônica

DHI

ex1

100

26,2

5,33 8,213,14

4,892,53

28,68

1 5 7 11 13 17 19 n

Ordem harmônica - n e DHI (%)

0

20

40

60

80

100

120

Exemplos de HarmônicosExemplos de HarmônicosGeração de Harmônicos por “NoGeração de Harmônicos por “No--Break’sBreak’s””

Forma de onda da corrente medidaForma de onda da corrente medida Decomposição harmônicaDecomposição harmônica

DHI

ex2

Exemplos de HarmônicosExemplos de HarmônicosGeração de Harmônicos por uma Lâmpada Fluorescente Geração de Harmônicos por uma Lâmpada Fluorescente Compacta (9W/220V) com Reator EletrônicoCompacta (9W/220V) com Reator Eletrônico

Forma de onda da corrente medidaForma de onda da corrente medida Decomposição harmônicaDecomposição harmônica

DHI

100

86,44

71,5

45,76

22,0314,56 12,47

124,62

1 3 5 7 9 11 13 DTI

Ordem harmônica - n e DHI (%)

0

20

40

60

80

100

120

140

DHI (%)

ex3

tabela

THD

HarmônicosHarmônicos◆◆ Causas:Causas:✯Cargas de conexão direta ao sistema

•Geradores/motores CA

•transformadores;

•lâmpadas de descarga;

•fornos a arco;

•Compensadores tipo reator saturado

•computadores;

•Etc..

✯Cargas conectadas via conversores

•retificadores/motores CC controlados;

•inversores/motores de indução;

•Eletrólise p retificação;

•cicloconversores/motores síncronos;

•fornos de indução;

•Etc...

Harmônicas causas

Efeitos e conseqüências dos harmônicos

Aquecimentos excessivos Disparos de dispositivos de proteção Ressonância Vibrações e acoplamentos Aumento da queda de tensão e diminuição do fator de potência

✯Aumento do consumo de energia elétrica.Aumento do consumo de energia elétrica.

redução da vida útilredução da vida útil;;

Indicadores monitorados

(DEC, FEC, DIC e FIC) relativos à duração e à freqüência das interrupções, por conjunto de consumidores e por consumidor individual; e os de níveis de tensão

(DRP,DRC e ICC) relativos à entrega de energia com tensões fora dos padrões de qualidade definidos pela ANEEL.

O consumidor brasileiro apresenta, em média, 14,8 interrupções, num total de 18 horas.

- o fator de potência,

- o fator de crista,

- a potência de distorção,

- o espectro em freqüência,

- a taxa de distorção harmônica.

Estes indicadores são indispensáveis para determinação das

ações corretivas eventuais".

Indicadores de PQ

Existem indicadores que permitem quantificar e avaliar a distorção harmônica das ondas de tensão e de corrente.

sistema

harmexe1

100

48,5

20,0

5,7 3,03

53,0

1 3 5 7 9 11 13 DTI

Ordem harmônica - n e DTI (%)

0

20

40

60

80

100

120

140

DII (%)

HarmônicosHarmônicosCorrente de Alimentação de um transformador à vazioCorrente de Alimentação de um transformador à vazio

Forma de onda da corrente medidaForma de onda da corrente medidaDecomposição Decomposição

harmônicaharmônica

◆ Cargas de conexão direta ao sistema• geradores e motores CA;• transformadores;• lâmpadas de descarga;• fornos a arco;• compensadores tipo reator saturado• etc.

✯ Cargas conectadas via conversores• retificadores/motores CC controlados;• inversores/motores de indução;• eletrólise por retificação;• cicloconversores/motores síncronos;• fornos de indução;• etc.

✯ Reguladores• fornos de indução controlados por reatores

saturados;• cargas de aquecimento controladas por tiristores;• velocidade dos motores CA controlados por tensão

de estator;• reguladores de tensão a núcleo saturado;• computadores;• eletrodomésticos com fontes chaveadas• etc.

Harmonicos: causas

◆◆ ConsequênciasConsequências::

✯✯ Sobrecargas e sobreaquecimentos Sobrecargas e sobreaquecimentos

em equipamentos e subsequente em equipamentos e subsequente

redução da vida útilredução da vida útil;;

✯✯ Sobretensões harmônicas e Sobretensões harmônicas e

solicitações do isolamento dos solicitações do isolamento dos

dispositivos com subsequente dispositivos com subsequente

“stress” e redução da vida útil“stress” e redução da vida útil;;

✯✯ Operação indevida de Operação indevida de equipamenequipamen--

tos elétricos;tos elétricos;

✯✯ Aumento do consumo de energia Aumento do consumo de energia

elétrica.elétrica.

HarmônicosHarmônicosconseq

Circulação de harmônicos na rede

Dimensionamento de condutores

disparo

Queda de tensão

Fator de potencia

Soluçoes para atenuar harmônicos

medição

fc

ind

Filtro ativo

compensado

Ligação filtro ativo

ex

trafo

5 e 7

thdv

thdi

Ressonância