Poluição Harmônica do Sistema e Distorção Harmônica Total

"Seu sistema de distribuição de energia sofre de grave poluição harmônica. A taxa de distorção harmônica chega a mais de 30% e requer tratamento!"

 

Nos últimos anos, à medida que a questão dos harmônicos nos sistemas de potência tem sido amplamente discutida, todo gestor elétrico adquiriu conhecimento suficiente dos harmônicos. Contudo, como avaliar o grau de poluição harmónica num sistema parece ser claro e ambíguo.

É claro porque o padrão nacional de Qualidade de Energia - Harmônicos em Redes de Fornecimento Público fornece definições claras e critérios de julgamento para níveis de poluição harmônica, e os medidores de qualidade de energia podem medir parâmetros harmônicos específicos.

 

É ambíguo porque a taxa de distorção harmônica comumente usada-uma porcentagem que pode ser medida fácil e diretamente por medidores de qualidade de energia-nem sempre pode refletir definitivamente a poluição harmônica.

 

Distorção Harmônica Total (THD)é o indicador mais utilizado para avaliar o grau de poluição harmônica em sistemas de energia. É adotado em normas técnicas e instrumentos elétricos como a principal métrica para poluição harmônica de potência. O THD é intuitivo e de fácil compreensão: de forma simples, é a porcentagem do conteúdo harmônico em relação ao conteúdo fundamental, semelhante ao teor alcoólico das bebidas alcoólicas.

THD é um termo geral. Em aplicações práticas, a qualidade da energia de um sistema de energia é avaliada sob duas perspectivas:tensãoeatual, representado porDistorção Harmônica de Tensão Total (THDu)eDistorção Harmônica de Corrente Total (THDi)respectivamente. Suas definições são refinadas para a porcentagem do conteúdo harmônico de tensão/corrente em relação ao conteúdo fundamental de tensão/corrente.

Vejamos primeiroTHDu.Normalmente, a tensão de um sistema de energia é fixa, com diferentes níveis de tensão para diversas aplicações, como baixa-tensão 400 V, média- e alta-tensão 10 kV, 35 kV, etc. Para uma rede com um determinado nível de tensão, o valor de THDu pode refletir de forma científica e clara seu nível de poluição harmônica. Isso ocorre porque o denominador na fórmula THDu-a tensão fundamental U₁-é constante. Assim, quanto maior a tensão harmônica U_H, maior será o THDu. Os padrões nacionais usam THDu como indicador intuitivo para limitar a tensão harmônica.

Tensão nominal da rede (kV)	Distorção Harmônica de Tensão Total (%)	Conteúdo de Tensão Harmônica Individual (%)
		Harmônicos-de ordem ímpar	Harmônicos-de ordem uniforme
0.38	5.0	4.0	2.0
6	4.0	3.2	1.6
10
35	3.0	2.4	1.2
66
110	2.0	1.6	0.8

Qualidade de Energia - Harmônicos em Redes Públicas de Fornecimento Limites para Tensão Harmônica

 

A seguir, vamos examinarDistorção Harmônica de Corrente Total (THDi).Com base em sua definição e fórmula, THDi parece semelhante ao THDu. Mas será que o THDi pode medir a poluição harmónica de um sistema de forma tão científica e clara como o THDu?

Veja um exemplo:Um motor de 37 kW / 380 V equipado com conversor de frequência.

Sob carga normal: corrente fundamental=50 A, corrente harmônica=15 A, então THDi=30%.

Sob carga leve: corrente fundamental=10 A, corrente harmônica=5 A, então THDi=50%.

A partir deste exemplo, podemos ver queO THDi muitas vezes não consegue refletir de forma completa e precisa a condição real da corrente harmônica.Isso ocorre porque o denominador no cálculo do THDi-a corrente fundamental-não é fixo. Portanto, a distorção harmônica da corrente total calculada só é significativa sob uma taxa de carga específica, semelhante à analogia da concentração de álcool.

Um indicador mais importante para avaliar o dano da corrente harmônica ao sistema é omagnitude real da corrente harmônica, que reflete o quanto uma fonte harmônica contribui para a poluição do sistema. Limites razoáveis ​​também podem ser definidos para a corrente harmônica injetada na rede de acordo com a escala do sistema de potência. Os padrões nacionais usam ovalores de corrente harmônica permitidospara restringir a corrente harmônica injetada pelos usuários no ponto de acoplamento comum.

Tensão Nominal (kV)	Capacidade-de circuito curto (MVA)	Ordem Harmônica e Corrente Harmônica Admissível (A)
		2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19
0.38	10	78	62	39	62	26	44	19	21	16	28	13	24	11	12	9.7	18	8.6	16
6	100	43	34	21	34	14	24	11	11	8.5	16	7.1	13	6.1	6.8	5.3	10	4.7	9.0
10	100	26	20	13	20	8.5	15	6.4	6.8	5.1	9.3	4.3	7.9	3.7	4.1	3.2	6.0	2.8	5.4
35	250	15	12	7.7	12	5.1	8.8	3.8	4.1	3.1	5.6	2.6	4.7	2.2	2.5	1.9	3.6	1.7	3.2
66	500	16	13	8.1	13	5.4	9.3	4.1	4.3	3.3	5.9	2.7	5.0	2.3	2.6	2.0	3.8	1.8	3.4
110	750	12	9.6	6.0	9.6	4.0	6.8	3.0	3.2	2.4	4.3	2.0	3.7	1.7	1.9	1.5	2.8	1.3	2.5

Qualidade de Energia - Harmônicos em Redes Públicas de Fornecimento Limites para Corrente Harmônica

 

 

Depois de ler o conteúdo acima, você deverá ter uma compreensão mais clara do conceito e da aplicação deDistorção Harmônica Total (THD).THD é amplamente utilizado em medição e análise harmônica, formulação padrão, avaliação de efeito de filtro e outros cenários. Compreender corretamente as características e limitações deTHDueTHDina análise harmônica de tensão e corrente nos ajuda a julgar cientificamente os níveis de poluição harmônica, selecionar métodos de filtragem de maneira razoável e implementar uma avaliação precisa do efeito.