I t d ã Introdução • Grandes instalações, ç , com um elevado número de cargas g não lineares, apresentam um baixo fator de potência devido à distorção harmônica de corrente • A IEEE 519 519-1992 1992 limita li it os h harmônicos ô i d de corrente t em regime i permanente injetados por consumidores no ponto de acoplamento comum (PAC) com a rede • Uma alternativa para reduzir os harmônicos da corrente de entrada de um conjunto de cargas é a utilização de filtros sintonizados para diferentes dif t ffreqüências üê i Prof. Cassiano Rech 1 I t d ã Introdução • São constituídos por uma combinação de resistências, indutâncias e capacitâncias, fornecendo um caminho de baixa impedância para determinados harmônicos Prof. Cassiano Rech 2 Tensão senoidal e corrente distorcida FP = 1 1 + THD 2 i cos φ1 Fator de distorção (kd) Fator de deslocamento (kφ) Como o fator de potência é afetado pela defasagem entre as componentes fundamentais de tensão e corrente, e pela distorção harmônica d corrente, de t é comum di dividir idi a potência tê i reativa ti em duas parcelas: S Q Æ devido à defasagem entre as fundamentais de tensão e corrente H Æ produzida pela distorção harmônica S = P 2 + Q2 + H 2 Prof. Cassiano Rech Q H P Tetraedro de potências 3 T Tensão ã e corrente t di distorcidas t id “Nada está tão ruim que não possa piorar!” Somente é transferida potência ativa para a carga quando a tensão e a corrente possuem termos (harmônicos) na mesma freqüência. ∞ P = ∑VnIn cos φn n =1 1 Fonte: Cortizo, P. C. Prof. Cassiano Rech 4 Normas relativas a harmônicos e fator de potência: Resolução 456 RESOLUÇÃO 456 – ANEEL Condições Gerais de Fornecimento de Energia Elétrica FATOR DE POTÊNCIA ( FP ): razão entre a energia elétrica ativa e a raiz quadrada da soma dos quadrados das energias elétricas ativa e reativa, consumidas id num mesmo período í d especificado. ifi d FP = kWh kWh 2 + kVAr 2 P Æ potência ativa; Q Æ potência reativa; SÆp potência total ou aparente. p Prof. Cassiano Rech 5 Normas relativas a harmônicos e fator de potência: IEC 61000-3-2 • NORMA IEC 61000-3-2 (2005) Equipamentos com correntes de entrada menores que 16 A por fase Tensão nominal fase-neutro entre 220 V e 240 V, operando em 50 Hz ou 60 Hz Válida desde Janeiro/2001 na Europa Equipamentos são divididos em 4 categorias: • Classe A: Equipamentos trifásicos equilibrados e todos os demais não inclusos nas classes seguintes • Classe B: Ferramentas portáteis • Classe Cl C C: Iluminação Il i ã • Classe D: – Até 2005: Equipamentos q p com forma de onda especial p da corrente de entrada (75 W < P < 600 W) – Após 2005: TV, PC e monitor de PC (75 W < P < 600 W) Prof. Cassiano Rech 6 Normas relativas a harmônicos e fator de potência: IEC 61000-3-2 • 95% do semi-período no interior da envoltória • A linha central coincide com o valor de pico da corrente Prof. Cassiano Rech 7 Normas relativas a harmônicos e fator de potência: IEC 61000-3-2 • As tabelas a seguir indicam os valores máximos para os harmônicos de corrente, com o equipamento operando em regime permanente 1 5 vezes • Limites são 1,5 maiores que os da Classe A Harmôn. pares Harmô ônicos ímp pares • Classe menos restritiva Limites absolutos Prof. Cassiano Rech Limites absolutos 8 Normas relativas a harmônicos e fator de potência: IEC 61000-3-2 • Classe mais restritiva,, pois p grande parte das cargas é para iluminação Harmôn n. pares Harrmônicos s ím mpares FP Limites absolutos Limites relativos (% da fundamental) Limites relativos FP: fator de potência Prof. Cassiano Rech 9 Normas relativas a harmônicos e fator de potência: IEEE 519-1992 • IEEE 519 519-1992 1992 “IEEE Recommended Practices and Requirements for Harmonic Systems” Control in Electrical Power Systems Descreve os principais fenômenos causadores de distorção harmônica, indica métodos de medição e limites de distorção Limita harmônicos de tensão produzidos pelas concessionárias Para os consumidores, limita os harmônicos de corrente em regime permanente no ponto de acoplamento comum (PAC) com a rede As recomendações não se aplicam para equipamentos individuais Os limites para harmônicos pares são 25% dos limites para harmônicos ímpares Distorções de corrente que resultem em nível cc não são Prof. Cassiano Rech admissíveis 10 Normas relativas a harmônicos e fator de potência: IEEE 519-1992 • Os limites O li i dif diferem d de acordo d com o nível í ld de tensão e com o nível í ld de curto-circuito do PAC • A amplitude da corrente de curto-circuito, curto circuito, em relação à corrente de carga, depende da impedância do sistema • Quanto maior for a corrente de curto-circuito (menor impedância), maiores são distorções de corrente i ã as di t õ d t admissíveis, d i í i uma vez que elas l distorcerão em menor intensidade a tensão no PAC • À medida q que se eleva o nível de tensão,, menores são os limites aceitáveis Prof. Cassiano Rech 11 Normas relativas a harmônicos e fator de potência: IEEE 519-1992 Limites de Distorção da Corrente para Sistemas de Distribuição (120V a 69kV) Valores máximos dos harmônicos de corrente em percentual de IL Ordem dos harmônicos (harmônicos ímpares) ICC/IL < 11 11≤h<17 17≤h<23 23≤h<35 35≤h TDD < 20* 4,0 2,0 1,5 0,6 0,3 5,0 20 < 50 7,0 3,5 2,5 1,0 0,5 8,0 50 < 100 10,0 4,5 4,0 1,5 0,7 12,0 100 < 1000 100 < 1000 12,0 5,5 5,0 2,0 1,0 15,0 > 1000 15,0 7,0 6,0 2,5 1,4 20,0 onde: ICC = máxima corrente de curto-circuito no PAC IL = componente fundamental da máxima corrente de demanda na carga TDD = distorção harmônica da corrente em % da máxima demanda da corrente na carga * Todos equipamentos de geração são limitados a estes valores de distorção de corrente, independentemente da relação ICC/IL. Prof. Cassiano Rech 12 Normas relativas a harmônicos e fator de potência: IEEE 519-1992 Limites de Distorção da Corrente para Sistemas de Sub-distribuição (69001 V a 161 kV) Valores máximos dos harmônicos de corrente em percentual de IL Ordem dos harmônicos (harmônicos ímpares) ICC/IL < 11 11≤h<17 17≤h<23 23≤h<35 35≤h TDD < 20 < 20 2,0 1,0 0,75 0,3 0,15 2,5 20 < 50 3,5 1,75 1,25 0,5 0,25 4,0 50 < 100 5,0 2,25 2,0 0,75 0,35 6,0 100 < 1000 100 < 1000 60 6,0 2 75 2,75 25 2,5 10 1,0 05 0,5 75 7,5 > 1000 7,5 3,5 3,0 1,25 0,7 10,0 Os limites foram reduzidos pela metade em relação aos limites estabelecidos para os sistemas de distribuição! Prof. Cassiano Rech 13 Normas relativas a harmônicos e fator de potência: IEEE 519-1992 Limites de Distorção da Corrente para Sistemas de Transmissão (> 161 kV), Sistemas de Geração Isolados e Sistemas de Co-geração Valores máximos dos harmônicos de corrente em percentual de IL Ordem dos harmônicos (harmônicos ímpares) ICC//IL < 11 11≤h<17 17≤h<23 23≤h<35 35≤h TDD < 50 2,0 1,0 0,75 0,3 0,15 2,5 ≥ 50 3,0 1,5 1,15 0,45 0,22 3,75 Prof. Cassiano Rech 14 Normas relativas a harmônicos e fator de potência: IEEE 519-1992 • Os objetivos de limitar os harmônicos de corrente injetados na rede é reduzir os harmônicos de tensão. • A tabela abaixo apresenta os valores limites dos harmônicos individuais e da distorção total de tensão no PAC em regime permanente. • Em situações transitórias, estes limites podem ser excedidos em 50%. Limites de Distorção de Tensão Prof. Cassiano Rech Nível de tensão no PAC Distorção individual Distorção total 69 kV e abaixo 69 kV e abaixo 30% 3,0 % 50% 5,0 % 69.001 V até 161 kV 1,5 % 2,5 % 161.001 V e acima 1,0 % 1,5 % 15
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