Autor: Angelo Baggini e Zbigniew Hanzelka

Fonte: Manual da Qualidade de Energia Editado por Angelo Baggin, John Wiley & Filhos, Ltd

1.0 SELEÇÃO E CLASSIFICAÇÃO DE TRANSFORMERS de um conversor de seis pulsos [10]

Quando o espectro de harmónica é conhecido, ou, pelo menos, pode ser medida com uma certa confiança ou prevista, as perdas adicionais podem ser facilmente calculadas.

O processo de cálculo deve ser feito através dos seguintes passos:

1. Determinação de todos os coponents de perdas adicionais devido à presença de harmônicas.
2. Determinação do espectro de harmónica, quer por medição ou por estimativa, tendo em conta todos os equipamentos de geração de harmônicas, em especial os conversores eletrônicos.
3. O cálculo da contribuição de cada componente harmônico e determinação do total de perdas adicionais.

Na prática, é importante usar as reais magnitudes de correntes harmônicas em vez de valores teóricos.

Mesa 1 mostra as perdas adicionais calculados, para correntes harmônicas até a ordem 25, para dois transformadores à temperatura ambiente normal,, assumindo o espectro harmónica corrente ilustrada na figura 1.

Os resultados demonstram que as características do transformador desempenhar um papel importante na determinação das perdas de cargas harmônicas.

Os transformadores neste exemplo foram medidas a temperaturas ligeiramente diferentes (21.5°C para o primeiro e 22.8° C para o segundo); isso não vai mudar a confiabilidade dos resultados.

1.1 Cálculo do Fator K

Mesa 2 mostra o cálculo do factor de K para o espectro de A Figura harmónica 1 on a per unit Basi.

O primeiro passo é o cálculo dos r.m.s. valor do total corrente I, 1.0410 neste caso, após o que os quadrados dos valores proporcionais de cada corrente harmónica pode ser calculada, que conduz ao valor de K. Para uma tal carga, um transformador com uma classificação de K 9 seria adequado para um conversor de seis pulsos.

1.2 Cálculo do Fator K

O primeiro passo no estabelecimento de fator K (Mesa 2) é descobrir o valor de e, a proporção de perda de corrente parasita de perda total de carga na freqüência fundamental. O fabricante do transformador deve ser capaz de fornecer esta, caso contrário, é provável que se encontram no intervalo de 0.05 para 0.1. O expoente q depende criticamente da construção do transformador e também deve estar disponível a partir do fabricante. É provável que se encontram na faixa 1.5 para 1.7. Como anteriormente, os cálculos baseiam-se nos valores teóricos da Figura 1. Na prática, o transformador teria que ser reduzida para 84.75 % (1/1.18) de potência nominal ao fornecer um conversor de seis pulsos.

2.0 CABOS desclassificação

Conforme descrito na Seção 6.2, a amplitude da corrente no neutro devido ao terceiro harmônico poderia ultrapassar em amplitude a corrente de fase na freqüência fundamental. Neste caso, a corrente de neutro deve ser considerado em relação ao dimensionamento dos cabos do circuito. Este exemplo está relacionado com um edifício de escritórios, onde quatro espectros de harmónicas diferentes têm sido utilizados para avaliar o tamanho do cabo a ser instalado.

O sistema é um circuito trifásico com um 32 A carga nominal para ser instalado usando um EPR isolou o cabo de quatro núcleos colocado diretamente sobre a parede.

2.1 Cenários

Estes são como se segue:

1. A ausência de harmônicos. Para esta corrente, é prática comum o uso de um cabo condutor de cobre com um 4 mm² secção transversal com uma capacidade de 35 A [5] .
2. Um valor de 22 % da harmônica de terceira ordem (Figura 2). Para esse espectro a corrente de neutro será eu_N = 32·0,22·3 = 21,1A, Eu_N <Eu_F, de modo que o valor é selecionado em função da corrente de linha. Aplicando uma 0.86 fator de redução (Mesa 12), a corrente de carga é equivalente 32/0,86 = 37,2 A. Para este valor a hasa6mm seção do cabo² secção transversal com uma capacidade de 44 A [5].

Para um valor de 42 % da harmônica de terceira ordem (Figura 3), Eu_N = 32·0,42·3=40,3A, Eu_N >Eu_F, de modo que o valor é selecionado em função da corrente de neutro. Aplicando uma 0.86 fator de redução, a corrente de carga equivalente é 40,3 / 0,86 = 46,9 A. Para este valor a secção dos cabos tem um 10 mm² transversal, com uma capacidade de 60A [5].

Figura C7.4 onda de corrente e seu espectro

3. De terceira ordem, ambiente harmônico-rico, como na figura 4. A corrente de neutro será I_n= 32 1,31 3 = 125,76A, Eu_n>Eu_f, de modo que o valor é selecionado em função da corrente de neutro. A aplicação de um fator de redução igual a 1, a corrente de carga é equivalente 125.76/1 = 125,67 A. Para este valor a secção dos cabos tem um 35 mm² secção transversal com uma capacidade de 128 A [5].

3.0 HARMONIC local de origem

No caso de distorção significativa da tensão da rede de abastecimento no PCC entre o fornecedor de energia eléctrica e ao cliente, a fonte de perturbação deve ser localizado. Isto torna-se de particular importância na formulação de contratos de fornecimento de energia elétrica ou de carregamento para a piora da qualidade da determinação supply.Inmanycasesalsoaquantitative do fornecedor e cliente(s) contribuição para a distorção da voltagem total no PCC é necessária.

O método prático mais comum para a localização de fontes harmônicas é baseado na determinação da direção do fluxo de potência ativa para determinados harmônicos, embora muitos autores indicam suas limitações e propor outros métodos (investigação do sentido do fluxo de potência reativa e da "impedância crítica ', injeção inter-harmônica, determinar valores de tensão e de corrente relativos, etc. [34],[35]). Na maioria dos casos, estes métodos, para além da sua complexidade técnica, requerem informações precisas sobre valores de parâmetros equivalentes do sistema analisado, que são de difícil acesso, ou só pode ser obtida como resultado de medições dispendiosos.

De acordo com a direção do método de fluxo de potência ativa, a fonte dominante de um dado harmónica (de ordem n) pode ser localizado através da determinação da direção deste fluxo de potência ativa harmônica em vários pontos do sistema (Figura 5). Um valor diferente de zero de P_(n) = U_(n)Eu_(n) com(Φi_e(n)-Φi_Eu(n))é o efeito da interação de tensão e corrente com a mesma freqüência. Uma carga linear alimentado com tensão distorcida chama potência ativa para cada harmônica: P_(n) ≥ 0. Se existirem elementos não-lineares no lado do cliente, a potência ativa para besuppliedtothenetwork someharmonicscan: P_(n)<0. Thesignof P_(n) canbedetermined por meio da medição dos ângulos de fase de tensão e corrente da mesma ordem: Φi_e(n)e Φi(n)^.

O princípio deste método é explicado no exemplo de um circuito monofásico, mostrados na Tabela 4 (a fonte de tensão de alimentação é de U_S, O_S), onde a carga não-linear é o controlador de potência do tiristor (Tyr 1, Tyr2, resistência R_ONL, indutância L_ONL), que é a fonte de correntes harmônicas de ordem n = 2k ± 1 = 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15, (para k = 1,2,3,…). Lá casos, distingue-se pelo local da fonte da distorção da tensão, são discutidas para o controlador de energia localizado: (Eu) a montante do PCC, (ii) a jusante do PCC, e (iii) fontes de harmónicas em ambos os lados do PCC

 

BIBLIOGRAFIA

[1] Arrillaga J., Watson N. R., Chen S., Avaliação da qualidade do sistema de energia, John Wiley & Filhos, Ltd, Chichester, 2000.

[2] Arsenau R., Filipski P. S., Zelle J., O analisador de VA-meter erros. IEEE Transactions on Power Delivery, vôo. 6, não. 4, 1991.

[3] Baggini A., Zanoli F., Projeto de transformadores para a fonte de alimentação de unidades e cargas não lineares. VIII Seminário Interativo de inovações tecnológicas unidades elétricas e questões emergentes, Bressanone (BZ), 10-12 De março 1997.

[4] IEC 14-4/1983, Transformadores de Potência.

[5] CEIUNEL35024 / 1, Cabos elétricos isolados com material elástico ou termoplástico para tensões não superiores a 1000 V para corrente alternada e 1500 V DC. Atual levando capacidades de operação contínua para colocar no ar, 1997.

[6] Chapman D., Harmônicos - causas e efeitos. Guia de Aplicação Leonardo Power Quality - Parte 3.1, 2001.

[7] Correggiari F., Construção de máquinas elétricas, Cisalpino Goliardica, Milan.

[8] Datta S. K., Pessoa A., Desempenho relé de Distribuição em condições harmônicas. PQA'92, Atlanta, Georgia, EUA, 1992.

[9] Desmet J., Baggini A., Harmônicos - dimensionamento neutro em instalações ricos harmônicos. Guia de Aplicação Leonardo Power Quality - Parte 3.5.1, 2003.

[10] DesmetJ, DelaereG, Harmônicos-selectionandratingoftransformers.Leonardo Guia de Aplicação de Qualidade de Energia -.. Parte 3.5.2, 2005.

[11] Elmore W. A., Kramer C. A., Zocholl E., Efeito de distorção da forma de onda em relés de proteção. IEEE Transactions on Industry Applications, vôo. 29, não. 2, 1993.

[12] IN 50160, Características de tensão da eletricidade fornecida pelos sistemas de distribuição pública.

[13] Cooper S., Harmônicos - filtros passivos. Guia de Aplicação Leonardo Power Quality - Parte 3.3.1, 2003.

[14] Girgis A. A., Nims J. W., Jacomino J., Dalton J. G., Bispo A., Efeito de harmônicos de tensão sobre o funcionamento dos relés de estado sólido em aplicações industriais. IEEE Transactions on Industry Applications, vôo. 28, vôo. 5, 1992.

[15] Gruzs T. M., Um levantamento de correntes de neutro em sistemas de potência computador trifásicos. IEEE Trans-action em Aplicações Industriais, vôo. 26, não. 4, 1990.

[16] , Bien. Harmônicos, inter-harmônica, HanzelkaZ.. Guia de Aplicação Leonardo Power Quality - Parte 3.3.1, 2004.

[17] IEC 60364-5-523, Instalações eléctricas de edifícios - Parte 5-52: Seleção e eleição de equipamentos elétricos - sistemas de cabeamento.

[18] IEC 61000-1-4, Justificativa histórica para a limitação do poder de freqüência conduzido emissões de correntes harmônicas de equipamentos na faixa de freqüência de até 9 kHz, Relatório Técnico.

[19] IEC 61000-2-1, Compatibilidade electromagnética (EMC) Parte 2-1: Meio Ambiente - Descrição do ambiente: Ambiente eletromagnético de baixa freqüência perturbações conduzidas e sinalização em sistemas públicos de abastecimento de energia, 1990.

[20] IEC 61000-2-2, Compatibilidade Eletromagnética (EMC) - Parte 2-2: Meio Ambiente - Os níveis de compatibilidade para distúrbios de baixa freqüência realizadas e sinalização em público de baixa tensão de fornecimento de energia.

[21] IEC 61000-3-2, Limites para emissões de correntes harmônicas (entrada do equipamento ≤ 16 Por fase).

[22] IEC 61000-4-7, Compatibilidade electromagnética (EMC) Parte 4: Teste e medição Seção tech-nicas 7: Guia geral sobre harmônicos e inter-harmónicos medições e instrumentação para sistemas de fornecimento de energia e os equipamentos conectados à mesma.

[23] IEC TC 64 WG 2, Atual capacidade de transporte e proteção de sobrecorrente relacionado, Revisão da seção 523″, Setembro 1996.

[24] IEEE 519-92, Práticas Recomendadas IEEE e Requisitos para Controle de Harmônicos em Sistemas Elétricos de Potência, 1992.

[25] IEEE 1159, A prática recomendada para monitorar a qualidade da energia elétrica.

[26] Karve S., Harmônicos - ativos condicionadores de harmônicas. Guia de Aplicação Leonardo Power Quality - Parte 3.3.3, 2001.

[27] Norma CEI 64-8/5, Os sistemas eléctricos com uma tensão nominal não superior a 1000 V de corrente alternada e em 1500 V DC. Parte 5: Escolha e instalação de componentes elétricos, 1992.

[28] Harmônicos Power System, Power Technologies, Inc., 1989.

[29] Purkayastha I., Savoce P. J., Efeito de harmônicos na medição de energia. IEEE Transactions on Industry Applications, vôo. 26, não. 5, 1990.

[30] Pastor W., Zakikhani P., Fluxo de energia e fator de potência em circuitos não-senoidais, Cambridge University Press, Nova Iorque.

[31] Stade D., Shau ​​H., Influência de harmônicos de tensão em correntes de falha terra monofásicos. PQA'91.

[32] Tsukamoto M., Kouda I. N., Minowa Y., Nishimura S., Método avançado para identificar harmônicos característicos entre rede elétrica e de fontes de correntes harmônicas. 8ª Conferência Internacional sobre Harmônicos e Qualidade de Energia, Atenas, Grécia, 14-16 Outubro, 1998.

[33] Ocidente K., Harmônicos - True RMS - a única medida verdadeira. Guia de Aplicação Leonardo Power Quality - Parte 3.2.2, 2001.

[34] Xu Wilsun, Liu Yilu, Um método para determinar os clientes e utilitários contribuições harmônicas no ponto de acoplamento comum. IEEE Transactions on Power Delivery, vol.15, no.2, 2000.

[35] Xu Wilsun, Liu Xian, Liu Yilu, Uma investigação sobre a validade do poder de direção método para determinação de fonte harmônica. IEEE Transactions on Power Delivery, vôo. 18, não. 1, 2003.

[36] Yacamini R., Chang S. C., Ruído e vibração de máquinas de indução alimentados a partir de fontes harmônicas. Proceedings of IEEE ICHPS VI, Bolonha, 21-23 Setembro, 1994.

[37] ˙ I Zelenko. W., Harmônicos em sistema de fornecimento de energia cargas industriais, Elektroatomizdat, Com ˙ Moscou, 1994 (em russo).