Condutores Elétricos - Sustentabilidade - Edição 122 da Revista Potência
Artigo Sobre Harmônicos Em Sistemas Elétricos de Potência
1
Equipe de Engenharia de Aplicação – Eng. Flávio R. Garcia / Eng. Alexandre C. Naves – Tel: (16) 2109-2925/2926 E-mail: [email protected] / [email protected] - Compensação Reativa e QEE – SADEFEM S/A HARMÔNICOS EM SISTEMA ELÉTRICOS DE POTÊNCIA O crescente emprego das cargas eletroeletrônicas (inversores, iluminação, no-breaks, etc.) em consumidores residenciais, comerciais e industriais, gera “ruídos” nas formas de onda de tensão e corrente, denominados harmônicos (vide figura 01), trazendo efeitos prejudiciais para a vida útil e para o funcionamento dos equipamentos e para as instalações elétricas em geral. 1.a) 1.b) Figura 01 – Forma de Onda e Espectro Harmônico de Inversor de Freqüência (a) e No-break(b). Dentre os principais efeitos das componentes harmônicas citam-se: solicitações dielétricas (por sobretensão), solicitações térmicas (por sobrecorrente), operação indevida ou erro em diversos equipamentos de controle, proteção e medição (relés, medidores, controles eletrônicos, dentre outros) e perda de vida útil acelerada ou queima precoce de capacitores, cabos, motores e transformadores. 2.a) 2.b) 2.c) Figura 02 – Efeitos: a) Perdas Elétricas no Motor; b) Perda de vida útil nos transformadores; c) Erros nos medidores. Os limites técnicos para as distorções harmônicas de tensão e corrente no âmbito industrial estão mais bem definidos na norma IEEE 519/1992, que recomenda o limite de 5% para a distorção total de tensão e uma análise caso a caso para os limites de distorção total e individual das harmônicas de corrente. Dentre as diversas medidas possíveis para a redução e controle das harmônicas, uma das mais soluções eficazes e importantes, levando em consideração o binômio custo versus benefício, consiste na instalação de filtros harmônicos em derivação nos circuitos de potência. O objetivo fundamental de um filtro harmônico consiste na redução da amplitude de uma ou mais correntes harmônicas (e, por conseqüência, das distorções harmônicas na tensão) em uma determinada parte do sistema, através da geração de um caminho de baixa impedância para as freqüências desejadas. 3.a) 3.b) Figura 03 – Forma de onda da corrente no sistema elétrico sem o filtro (a) e com o filtro de harmônicos (b). Para complicar um pouco mais a situação dos harmônicos no sistema elétrico nacional, os documentos preliminares do PRODIST - Procedimentos da Distribuição de Energia Elétrica apresentam valores limites permitidos para as distorções harmônicas muito mais flexíveis do que os recomendados atualmente pela norma IEEE-519/1992 (aumentando o principal limite de distorção de tensão DHTv (%) permitido de 5% para 10%). Tal incremento nos limites de distorção permitidos levará os equipamentos elétricos a terem que suportar condições muito mais adversas de trabalho, sem perda de vida útil e sem erros significativos em suas tolerâncias operativas. 100 65,33 28,47 20,44 15,33 11,68 10,58 7,66 8,03 6,57 5,84 5,11 4,74 78,92 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25DTI Ordem harmônica - n e DTI (%) 0 20 40 60 80 100 120 DII (%) 100 26,2 5,33 8,21 3,14 4,89 2,53 28,68 1 5 7 11 13 17 19 DTI Ordem harmônica - n e DTI (%) 0 20 40 60 80 100 120 DII (%) 0 6 12 18 24 30 36 Distorçao Harmônica Total de Corrente (%) 0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000 Tempo de Vida Útil (horas) 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Distorção Harmônica Total de Tensão - (%) 0 2 4 6 8 10 12 14 Perdas Elétricas [%]
-
Upload
rodrigo-javier-romay -
Category
Documents
-
view
8 -
download
0
Transcript of Artigo Sobre Harmônicos Em Sistemas Elétricos de Potência
Equipe de Engenharia de Aplicação – Eng. Flávio R. Garcia / Eng. Alexandre C. Naves – Tel: (16) 2109-2925/2926
E-mail: [email protected] / [email protected] - Compensação Reativa e QEE – SADEFEM S/A
HHAARRMMÔÔNNIICCOOSS EEMM SSIISSTTEEMMAA EELLÉÉTTRRIICCOOSS DDEE PPOOTTÊÊNNCCIIAA O crescente emprego das cargas eletroeletrônicas (inversores, iluminação, no-breaks, etc.) em consumidores residenciais, comerciais e industriais, gera “ruídos” nas formas de onda de tensão e corrente, denominados harmônicos (vide figura 01), trazendo efeitos prejudiciais para a vida útil e para o funcionamento dos equipamentos e para as instalações elétricas em geral. 1.a) 1.b)
Figura 01 – Forma de Onda e Espectro Harmônico de Inversor de Freqüência (a) e No-break(b).
Dentre os principais efeitos das componentes harmônicas citam-se: solicitações dielétricas (por sobretensão), solicitações térmicas (por sobrecorrente), operação indevida ou erro em diversos equipamentos de controle, proteção e medição (relés, medidores, controles eletrônicos, dentre outros) e perda de vida útil acelerada ou queima precoce de capacitores, cabos, motores e transformadores. 2.a) 2.b) 2.c)
Figura 02 – Efeitos: a) Perdas Elétricas no Motor; b) Perda de vida útil nos transformadores; c) Erros nos medidores. Os limites técnicos para as distorções harmônicas de tensão e corrente no âmbito industrial estão mais bem definidos na norma IEEE 519/1992, que recomenda o limite de 5% para a distorção total de tensão e uma análise caso a caso para os limites de distorção total e individual das harmônicas de corrente. Dentre as diversas medidas possíveis para a redução e controle das harmônicas, uma das mais soluções eficazes e importantes, levando em consideração o binômio custo versus benefício, consiste na instalação de filtros harmônicos em derivação nos circuitos de potência. O objetivo fundamental de um filtro harmônico consiste na redução da amplitude de uma ou mais correntes harmônicas (e, por conseqüência, das distorções harmônicas na tensão) em uma determinada parte do sistema, através da geração de um caminho de baixa impedância para as freqüências desejadas. 3.a) 3.b)
Figura 03 – Forma de onda da corrente no sistema elétrico sem o filtro (a) e com o filtro de harmônicos (b). Para complicar um pouco mais a situação dos harmônicos no sistema elétrico nacional, os documentos preliminares do PRODIST - Procedimentos da Distribuição de Energia Elétrica apresentam valores limites permitidos para as distorções harmônicas muito mais flexíveis do que os recomendados atualmente pela norma IEEE-519/1992 (aumentando o principal limite de distorção de tensão DHTv (%) permitido de 5% para 10%). Tal incremento nos limites de distorção permitidos levará os equipamentos elétricos a terem que suportar condições muito mais adversas de trabalho, sem perda de vida útil e sem erros significativos em suas tolerâncias operativas.
100
65,3328,47
20,4415,33
11,6810,58
7,668,03
6,575,84
5,114,74
78,92
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25DTIOrdem harmônica - n e DTI (%)
0
20
40
60
80
100
120DII (%)
100
26,2
5,33 8,213,14
4,892,53
28,68
1 5 7 11 13 17 19 D T I
O rdem harm ônica - n e D T I (% )
0
20
40
60
80
100
120D II (% )
0 6 12 18 24 30 36Distorçao Harmônica Total de Corrente (%)
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
Tem
po d
e V
ida
Úti
l (h
oras
)
5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16Distorção Harmônica Total de Tensão - (%)
0
2
4
6
8
10
12
14
Per
das
Elé
tric
as [
%]
