Fenômenos transitórios

Avaliação das Distorções

Estratégia para Redução

Onde se deve Controlar

Harmônicos Aplicados

Samir Walker

Fernandes

Silas Martins Sousa

Avaliações de distorção harmônica

Interação das correntes harmônicas com o

sistema da concessionária;

Limite para a distorção harmônica de tensão e

corrente - IEEE 519-1992;

Usuários finais – limite no PCA;

Concessionária – Ressonâncias;

Usuários finais e concessionárias compartilham a

responsabilidade por limitar a injeção de corrente

harmônica.

Silas; Samir;Qualidade de Energia Elétrica - Harmônicos

Aplicados2

Avaliação da distorção harmônica:


Aplicados3

Medições das correntes injetadas pela carga;

Cálculos da resposta em frequência da

impedância do sistema;

Medições continuas ao longo do tempo;

Evitar medições esporádicas;

Conceito de PAC

As avaliações de distorção harmônica são

normalmente realizadas em um ponto entre o

cliente e o sistema da concessionária, onde outro

cliente pode ser servido. Este ponto é conhecido

como ponto de acoplamento comum.

O PAC pode estar do lado primário ou secundário

Medição das correntes;


Aplicados4

PAC


Aplicados5

Avaliações de Harmônicos no Sistema da

Concessionária

Avaliações de harmônicos no sistema da concessionária

envolvem procedimentos para determinar a

aceitabilidade da distorção da tensão para todos os

clientes.

Os limites recomendados são especificados para o

componente individual máximo harmônico e para o THD.


Aplicados6

Avaliações de Harmônicos no

Sistema da Concessionária

O valor do THD é expresso como uma função da

tensão nominal do sistema.

A definição usada permite a avaliação da

distorção da tensão em relação a limites

fixos, em vez de limites que variam com a tensão

do sistema.


Aplicados7

Avaliações de Harmônicos no

Sistema da Concessionária


Aplicados8

Há dois componentes importantes para limitar os

níveis de distorção de tensão no sistema geral da

concessionária:

Correntes harmônicas injetadas por usuários finais

no sistema devem ser limitadas;

Os níveis totais de distorção de tensão podem ser

excessivamente elevados, mesmo que as injeções

de corrente harmônicas estejam dentro dos limites

– Ressonância.

Procedimento de avaliação de limite

de tensão

Procedimento geral para a avaliação dos

harmônicos no sistema da concessionária:

1. Caracterização das fontes harmônicas;

2. Modelagem do sistema;

3. Resposta de frequência do sistema;

4. Avaliar os níveis de distorção esperados;5. %

6. Avaliar esquema de controle de harmônicos.


Aplicados9

Avaliações de Harmônicos para

Instalações do usuário final

Problemas com harmônicas são mais comuns em

instalações de usuários finais do que no sistema de

abastecimento da concessionária.

Os mais altos níveis de distorção de tensão ocorrem

perto de fontes de harmônicas.

Os problemas mais significativos ocorrem quando

existem cargas não lineares e capacitores de

correção do fator de potência que resultam em

condições de ressonância.


Aplicados10

IEEE 519-1992 estabelece os limites de distorção

harmônica de corrente no PAC, estes dependem da

carga do consumidor em relação a capacidade de

curto-circuito do PAC.


Aplicados11

[1]

Procedimentos para determinar a

relação de curto-circuito


Aplicados12

Avaliação dos harmônicos gerados por

cargas dos usuários finais (norma IEEE)

1. Definir o Ponto de Acoplamento Comum;

2. Calcular a relação de curto-circuito no PAC e os

limites harmônicos individuais e o TDD;

3. Caracterizar as fontes harmônicas. Medir IL no PAC.

4. Avaliação dos harmônicos gerados por cargas

individuais de usuários finais em relação aos

padrões limites da norma IEEE.


Aplicados13

Princípios para Controle de

Harmônicos

É preciso controlar os harmônicos somente quando

se tornam um problema.

Causas mais comuns de problemas com

harmônicos:

1. Fonte de harmônico é muito grande;

2. A linha onde essas correntes harmônicas fluem

é muito longa, resultando em distorção de alta

tensão;

3. A resposta do sistema amplia um ou mais

harmônicos em um grau maior do que se pode

ser tolerado. Silas; Samir;Qualidade de Energia Elétrica - Harmônicos

Aplicados14

Estratégias para reduzir os

harmônicos

1. Reduzir as correntes harmônicas produzidas

pelas cargas;

2. Adicionar filtros para bloquear as correntes que

entram no sistema;

3. Modificar a resposta de frequência do sistema

por meio de indutores ou capacitores.


Aplicados15

1. Redução das Correntes Harmônica

nas Cargas

Pouco se pode fazer por equipamentos de cargas

já existentes.

Dispositivos a arco e conversores de potência

estão presos em suas características de projeto.

Conexão do transformador em delta pode ser

empregado para reduzir as correntes harmônicas

em sistemas trifásicos balanceados.


Aplicados16

2. Filtragem


Aplicados17

Filtro de derivação: curto-circuito de correntes harmônicas perto da fonte de distorção.

Vantagens: econômico, também corrigir o fp;

Filtro série bloqueia as correntes harmônicas, oferecendo alta impedância para essa corrente distorcida.

Aplicação: Neutro de um capacitor estrela-aterrado para

bloquear o fluxo de harmônicos;

Filtros ativos trabalham fornecendo eletronicamente o componente harmônico da corrente em uma carga não-linear.

3. Modificando a Resposta em

Frequência do Sistema


Aplicados18

Adicionar filtros de derivação;

Adicionar reatância para dessintonizar o sistema;

Alterar o valor do capacitor;

Mover o banco de capacitor a um ponto com

impedância de curto-circuito diferente ou perdas

superiores;

Retirar o capacitor e aceitar perdas por baixa

tensão e pena por baixo fp. Pode ser

economicamente mais viável;

Onde Controlar os Harmônicos


Aplicados19

As estratégias para resolver os problemas de

distorção harmônica diferem um pouco em

relação sua localização:

• Nos Alimentadores de Distribuição da

Concessionária;

• Nas instalações dos usuários finais;

Nos Alimentadores de Distribuição

da Concessionária


Aplicados20


da Concessionária


Aplicados21

Instalação de filtros em alimentadores de

distribuição.

[1]


da Concessionária


Aplicados22

Nos alimentadores de distribuição apenas as

cargas leves causam problemas com

harmônicos; aumento da tensão; transformador

entrega mais corrente, mas terá menos carga

para amortecer as ressonâncias.

Estudos de fluxo harmônico sempre devem ser

realizados quando grandes bancos de

capacitores são instalados nas subestações de

distribuição.

Nas instalações dos usuários finais


Aplicados23

Determinar se a causa principal é a ressonância

com o banco de capacitor de correção de fp.

Solução: Mudar o valor dos capacitores.

Em edifícios e escritórios, transformadores em

delta ou ziguezague e também filtros harmônicas

podem reduzir o impacto das correntes de

triplens correntes harmônicas no neutro.

Transformador - Ligação em ziguezague


Aplicados24

Esta ligação serve para eliminar

as tensões de terceiro

harmônico do enrolamento de

baixa tensão bem como produzir

uma operação satisfatória com

carga desequilibrada [2].

Nas instalações dos usuários

finais


Aplicados25

Quando a ressonância coincide com a frequência

harmônica, esta que muito presente na corrente

de carga, a distorção de tensão resultante é

bastante severa.

Conclusões


Aplicados26

Para solucionar os problemas com harmônicos é

necessário primeiramente a análise dos limites

das distorções (Norma IEEE).

Encontrar as fontes de distorção harmônica no

sistema.

Aplicar soluções, como filtros e certas ligações de

transformador, para atenuar as distorções

harmônicas.

Bibliografia


Aplicados27

1. Surya Santoso Robert C. Dugan, Mark F.

McGranaghan and H. Wayne Beaty. Electrical

Power Systems Quality, McGraw Hill, 2012.

2. LOPES,Márcio; IF-Instituto Federal Sul-Rio-

Grandense, Curso Técnico de Eletrotécnica

Engineering

Fenômenos transitórios