(fonte : Eaton Folha 35007 sete 2011)

Considerações harmônicas

Uma discussão de harmônicos no sistema de potência é incompleta sem discutir os efeitos de capacitores para correção de fator de potência. Em uma planta industrial que contenha capacitores para correção de fator de potência, correntes harmônicas e tensões podem ser ampliados consideravelmente, devido à interação dos capacitores com o transformador de serviço. Isto é referido como ressonância harmônica ou ressonância paralela. Para uma planta típica contendo capacitores para correção de fator de potência, a freqüência de ressonância (freqüência em que ocorre a amplificação) normalmente cai nas proximidades do 5 º para o 13 º harmônico. Como as cargas não-lineares normalmente injetar correntes na 5 ª, 7ª, 11ª e 13 ª harmônicas, uma condição de ressonância ou quase-ressonante, muitas vezes, resultar se as unidades e capacitores são instalados no mesmo sistema, produzindo os sintomas e problemas com fusíveis, capacitores danificados ou falhas em outras partes do sistema de distribuição elétrica.

Nota: Capacitores próprios não causam harmônicos, mas apenas agravar os problemas potenciais harmônicos. Freqüentemente, problemas relacionados com harmônicas não "mostrar-se" até que os capacitores são aplicados para correção do fator de potência.

É um equívoco comum que o problema da aplicação de capacitores em ambientes harmônicos se limita aos problemas causados ​​para o capacitor em si, que reduzem a impedância do capacitor em freqüências mais altas provoca uma sobrecarga de corrente no capacitor e, portanto, deve ser removido. Contudo, o problema de capacitores / harmônicos deve ser encarada do ponto de vista do sistema de energia. O aumento induzido pelo capacitor de tensões harmônicas e correntes no sistema de uma planta pode estar causando problemas, enquanto o próprio capacitor permanece dentro de sua classificação atual aceitável.

Bancos de capacitores e transformadores pode causar Ressonância

Capacitores e transformadores podem criar condições de ressonância perigosas quando os bancos de capacitores são instalados na entrada de serviço. Sob estas condições, harmónicas produzidas por dispositivos não lineares podem ser amplificados muitas vezes.

Amplificação problemática das harmónicas se torna mais provável quanto mais kVAR é adicionado a um sistema que contém uma quantidade significativa de carga não-lineares.

Uma estimativa da freqüência harmônica de ressonância é encontrado usando a seguinte fórmula:

• kVA_sys = Capacidade de curto-circuito do sistema de
• kVAr = Quantidade de Capacitor
• kVAr na Linha
• h = Número Harmonic encaminhado para um 60 Base de Hz

Se h está perto dos valores dos principais harmónicas geradas por um dispositivo não linear, isto é,, 3, 5, 7, 11-Então o circuito de ressonância vai aumentar muito a distorção harmônica.

Por exemplo, se uma planta tem uma 1500 kVA transformador com um 5-1/2% impedância eo rating de curto-circuito do utilitário é 48,000 kVA, então kVA_sys seria igual 17,391 kVA.

Se 350 kVAr dos capacitores foram usados ​​para melhorar o fator de potência, h seria:

 

Porque h cai para a direita no 7 º harmônico, esses capacitores poderia criar uma condição de ressonância prejudicial se os dispositivos não-lineares estavam presentes na fábrica. Neste caso, os condensadores devem ser aplicados conjuntos de filtragem apenas como harmónicas.

Diagnosticar um potencial Harmônicos Problema Relacionado

Os sintomas negativos da harmônicos em equipamentos de planta incluem fusíveis queimados em capacitores, redução da vida útil do motor, operações falsas ou espúrias de fusíveis ou disjuntores, diminuição da vida ou um aumento de ruído em transformadores ou mal funcionamento de controles eletrônicos ou microprocessador. Se um ou mais destes sintomas ocorre com regularidade, em seguida, devem ser tomadas as seguintes medidas.

1. Se a planta contém capacitores de correção do fator de potência, a corrente para os capacitores deve ser medida usando um medidor de corrente "True RMS". Se este valor for maior do que a corrente nominal do capacitor na tensão do sistema (por >5% ou então), a presença de distorção harmônica de tensão é provável.
2. Realizar uma auditoria papel de cargas produtoras de harmônicas da planta e configuração do sistema. Esta análise começa com a coleta de dados ou kVA de potência em todos os principais dispositivos não-lineares na planta, todos os capacitores, e informações de classificação no serviço de entrada do transformador(s). Estes dados são analisados ​​para determinar se estão presentes as condições para criar níveis desfavoráveis ​​de harmónicas.
3. Se o sistema de distribuição de energia eléctrica é complexo, por exemplo,, várias entradas de serviço, capacitores ou distribuídos se a auditoria papel é incompleta ou considerada demasiado onerosa, a forma mais definitiva para determinar se harmônicos estão causando um problema é através de uma auditoria da planta no local. Esta auditoria envolve uma inspeção do layout do sistema elétrico e cargas conectadas, , bem como as medições harmónicas tomadas em locais estratégicos. Estes dados podem ser reunidos e analisados ​​para se obter uma compreensão clara e concisa do sistema de energia.

Eliminando Harmonic Problemas

Quando é necessária a correção do fator de potência na presença de cargas não-lineares, ou a quantidade de distorção harmônica deve ser reduzida para resolver problemas de qualidade de energia ou evitar penalidades, o mais confiável, solução de custo mais baixo é geralmente realizado com a utilização de filtros de harmónicas.

Filtros harmônicos passivos e Comutado

Um filtro de harmônicas shunt (ver Figura 1) é, essencialmente, uma correção de fator de potência capacitor combinado com um núcleo do reator série de ferro. Um filtro fornece correção de fator de potência na freqüência fundamental e torna-se uma indutância (como um motor) em freqüências mais altas do que o seu "ponto de ajuste." A maioria dos filtros de harmônicas estão sintonizados abaixo da quinta harmônica. Portanto, o filtro proporciona um percurso de impedância indutiva para essas correntes com frequências harmónicas criada por quase todas as três fases de cargas não-lineares (5ª, 7ª, 11ª, 13ª, etc). Porque o filtro não é capacitiva nestas freqüências, o sistema elétrico da planta já não pode ressoar nestas freqüências e não pode aumentar as tensões e correntes harmônicas.

 

Portanto, um filtro harmônico shunt realiza três coisas:

1. Fornece correção do fator de potência.
2. Previne sobretensões harmônicas devido a ressonância.
3. Reduz tensão harmônica distorção harmônica e transformador de carga em freqüências acima de seu ponto de ajuste.

Em algumas circunstâncias, uma condição de ressonância harmônica pode aumentar progressivamente ao longo do tempo como os condensadores e as cargas não-lineares são instalados em uma planta. A substituição desses capacitores com filtros de harmônicas, a fim de corrigir um problema pode ser proibitivamente caro. Filtros de harmônicas Custom-concebidas que são capazes de eliminar os problemas associados com ressonância em qualquer freqüência particular, proporcionando uma quantidade extremamente baixa de correção do fator de potência de capacitância. Estes filtros kVAR baixas são, por conseguinte, capaz de fornecer a mesma quantidade de capacidade de filtração como um filtro convencional muito maior, mas a um custo menor.

Soluções para Sistemas com alta Harmônicos

Se as cargas das plantas variam, em seguida, recomenda-se um banco de capacitores / filtro ligado. Para sistemas com muito diferentes cargas que cancelamento harmônico é o principal objetivo, uma Unidade de Correção Harmônica (HCU) Recomenda.