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.
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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
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5
Normas relativas a harmônicos e
fator de potência: IEC 61000-3-2
• NORMA IEC 61000-3-2 (2005)
ƒ Equipamentos com correntes de entrada menores que 16 A por
fase
ƒ Tensão nominal fase-neutro entre 220 V e 240 V, operando em
50 Hz ou 60 Hz
ƒ Válida desde Janeiro/2001 na Europa
ƒ 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
ƒ “IEEE Recommended Practices and Requirements for Harmonic
Systems”
Control in Electrical Power Systems
ƒ Descreve os principais fenômenos causadores de distorção
harmônica, indica métodos de medição e limites de distorção
ƒ Limita harmônicos de tensão produzidos pelas concessionárias
ƒ Para os consumidores, limita os harmônicos de corrente em
regime permanente no ponto de acoplamento comum (PAC) com
a rede
ƒ As recomendações não se aplicam para equipamentos
individuais
ƒ Os limites para harmônicos pares são 25% dos limites para
harmônicos ímpares
ƒ 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
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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!
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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
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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 %
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