O documento discute avaliações de distorções harmônicas, estratégias para redução e onde controlar harmônicos. É apresentado o conceito de ponto de acoplamento comum para medições e limites de corrente harmônica. São descritas estratégias como filtros e modificação da resposta do sistema para reduzir harmônicos.

1. Avaliação das Distorções
Estratégia para Redução
Onde se deve Controlar
Harmônicos Aplicados
Samir Walker
Fernandes
Silas Martins Sousa

2. Avaliações de distorção harmônica
 Interação das correntes harmônicas com o
sistema da concessionária;
 Limite para a distorção harmônica de tensão e
corrente - IEEE 519-1992;
 Usuários finais – limite no PCA;
 Concessionária – Ressonâncias;
 Usuários finais e concessionárias compartilham a
responsabilidade por limitar a injeção de corrente
harmônica.
Silas; Samir;
Qualidade de Energia Elétrica - Harmônicos
Aplicados2

3. Avaliação da distorção harmônica:
Silas; Samir;
Qualidade de Energia Elétrica - Harmônicos
Aplicados3
 Medições das correntes injetadas pela carga;
 Cálculos da resposta em frequência da
impedância do sistema;
 Medições continuas ao longo do tempo;
 Evitar medições esporádicas;

4. Conceito de PAC
 As avaliações de distorção harmônica são
normalmente realizadas em um ponto entre o
cliente e o sistema da concessionária, onde outro
cliente pode ser servido. Este ponto é conhecido
como ponto de acoplamento comum.
 O PAC pode estar do lado primário ou secundário
 Medição das correntes;
Silas; Samir;
Qualidade de Energia Elétrica - Harmônicos
Aplicados4

5.  PAC
Silas; Samir;
Qualidade de Energia Elétrica - Harmônicos
Aplicados5

6. Avaliações de Harmônicos no Sistema da
Concessionária
 Avaliações de harmônicos no sistema da concessionária
envolvem procedimentos para determinar a
aceitabilidade da distorção da tensão para todos os
clientes.
 Os limites recomendados são especificados para o
componente individual máximo harmônico e para o THD.
Silas; Samir;
Qualidade de Energia Elétrica - Harmônicos
Aplicados6

7. Avaliações de Harmônicos no
Sistema da Concessionária
 O valor do THD é expresso como uma função da
tensão nominal do sistema.
 A definição usada permite a avaliação da
distorção da tensão em relação a limites
fixos, em vez de limites que variam com a tensão
do sistema.
Silas; Samir;
Qualidade de Energia Elétrica - Harmônicos
Aplicados7

8. Avaliações de Harmônicos no
Sistema da Concessionária
Silas; Samir;
Qualidade de Energia Elétrica - Harmônicos
Aplicados8
Há dois componentes importantes para limitar os
níveis de distorção de tensão no sistema geral da
concessionária:
 Correntes harmônicas injetadas por usuários finais
no sistema devem ser limitadas;
 Os níveis totais de distorção de tensão podem ser
excessivamente elevados, mesmo que as injeções
de corrente harmônicas estejam dentro dos limites
– Ressonância.

9. Procedimento de avaliação de limite
de tensão
Procedimento geral para a avaliação dos
harmônicos no sistema da concessionária:
1. Caracterização das fontes harmônicas;
2. Modelagem do sistema;
3. Resposta de frequência do sistema;
4. Avaliar os níveis de distorção esperados;5. %
6. Avaliar esquema de controle de harmônicos.
Silas; Samir;
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Aplicados9

10. Avaliações de Harmônicos para
Instalações do usuário final
 Problemas com harmônicas são mais comuns em
instalações de usuários finais do que no sistema de
abastecimento da concessionária.
 Os mais altos níveis de distorção de tensão ocorrem
perto de fontes de harmônicas.
 Os problemas mais significativos ocorrem quando
existem cargas não lineares e capacitores de
correção do fator de potência que resultam em
condições de ressonância.
Silas; Samir;
Qualidade de Energia Elétrica - Harmônicos
Aplicados10

11.  IEEE 519-1992 estabelece os limites de distorção
harmônica de corrente no PAC, estes dependem da
carga do consumidor em relação a capacidade de
curto-circuito do PAC.
Silas; Samir;
Qualidade de Energia Elétrica - Harmônicos
Aplicados11
[1]

12. Procedimentos para determinar a
relação de curto-circuito

Silas; Samir;
Qualidade de Energia Elétrica - Harmônicos
Aplicados12

13. Avaliação dos harmônicos gerados por
cargas dos usuários finais (norma IEEE)
1. Definir o Ponto de Acoplamento Comum;
2. Calcular a relação de curto-circuito no PAC e os
limites harmônicos individuais e o TDD;
3. Caracterizar as fontes harmônicas. Medir IL no PAC.
4. Avaliação dos harmônicos gerados por cargas
individuais de usuários finais em relação aos
padrões limites da norma IEEE.
Silas; Samir;
Qualidade de Energia Elétrica - Harmônicos
Aplicados13

14. Princípios para Controle de
Harmônicos
É preciso controlar os harmônicos somente quando
se tornam um problema.
Causas mais comuns de problemas com
harmônicos:
1. Fonte de harmônico é muito grande;
2. A linha onde essas correntes harmônicas fluem
é muito longa, resultando em distorção de alta
tensão;
3. A resposta do sistema amplia um ou mais
harmônicos em um grau maior do que se pode
ser tolerado. Silas; Samir;
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Aplicados14

15. Estratégias para reduzir os
harmônicos
1. Reduzir as correntes harmônicas produzidas
pelas cargas;
2. Adicionar filtros para bloquear as correntes que
entram no sistema;
3. Modificar a resposta de frequência do sistema
por meio de indutores ou capacitores.
Silas; Samir;
Qualidade de Energia Elétrica - Harmônicos
Aplicados15

16. 1. Redução das Correntes Harmônica
nas Cargas
 Pouco se pode fazer por equipamentos de cargas
já existentes.
 Dispositivos a arco e conversores de potência
estão presos em suas características de projeto.
 Conexão do transformador em delta pode ser
empregado para reduzir as correntes harmônicas
em sistemas trifásicos balanceados.
Silas; Samir;
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Aplicados16

17. 2. Filtragem
Silas; Samir;
Qualidade de Energia Elétrica - Harmônicos
Aplicados17
 Filtro de derivação: curto-circuito de correntes
harmônicas perto da fonte de distorção.
Vantagens: econômico, também corrigir o fp;
 Filtro série bloqueia as correntes
harmônicas, oferecendo alta impedância para essa
corrente distorcida.
Aplicação: Neutro de um capacitor estrela-
aterrado para
bloquear o fluxo de harmônicos;
 Filtros ativos trabalham fornecendo
eletronicamente o componente harmônico da
corrente em uma carga não-linear.

18. 3. Modificando a Resposta em
Frequência do Sistema
Silas; Samir;
Qualidade de Energia Elétrica - Harmônicos
Aplicados18
 Adicionar filtros de derivação;
 Adicionar reatância para dessintonizar o sistema;
 Alterar o valor do capacitor;
 Mover o banco de capacitor a um ponto com
impedância de curto-circuito diferente ou perdas
superiores;
 Retirar o capacitor e aceitar perdas por baixa
tensão e pena por baixo fp. Pode ser
economicamente mais viável;

19. Onde Controlar os Harmônicos
Silas; Samir;
Qualidade de Energia Elétrica - Harmônicos
Aplicados19
 As estratégias para resolver os problemas de
distorção harmônica diferem um pouco em
relação sua localização:
• Nos Alimentadores de Distribuição da
Concessionária;
• Nas instalações dos usuários finais;

20. Nos Alimentadores de Distribuição
da Concessionária
Silas; Samir;
Qualidade de Energia Elétrica - Harmônicos
Aplicados20


21. Nos Alimentadores de Distribuição
da Concessionária
Silas; Samir;
Qualidade de Energia Elétrica - Harmônicos
Aplicados21
 Instalação de filtros em alimentadores de
distribuição.
[1]

22. Nos Alimentadores de Distribuição
da Concessionária
Silas; Samir;
Qualidade de Energia Elétrica - Harmônicos
Aplicados22
 Nos alimentadores de distribuição apenas as
cargas leves causam problemas com
harmônicos; aumento da tensão; transformador
entrega mais corrente, mas terá menos carga
para amortecer as ressonâncias.
 Estudos de fluxo harmônico sempre devem ser
realizados quando grandes bancos de
capacitores são instalados nas subestações de
distribuição.

23. Nas instalações dos usuários finais
Silas; Samir;
Qualidade de Energia Elétrica - Harmônicos
Aplicados23
 Determinar se a causa principal é a ressonância
com o banco de capacitor de correção de fp.
Solução: Mudar o valor dos capacitores.
 Em edifícios e escritórios, transformadores em
delta ou ziguezague e também filtros harmônicas
podem reduzir o impacto das correntes de
triplens correntes harmônicas no neutro.

24. Transformador - Ligação em ziguezague
Silas; Samir;
Qualidade de Energia Elétrica - Harmônicos
Aplicados24
 Esta ligação serve para eliminar
as tensões de terceiro
harmônico do enrolamento de
baixa tensão bem como produzir
uma operação satisfatória com
carga desequilibrada [2].

25. Nas instalações dos usuários
finais
Silas; Samir;
Qualidade de Energia Elétrica - Harmônicos
Aplicados25
 Quando a ressonância coincide com a frequência
harmônica, esta que muito presente na corrente
de carga, a distorção de tensão resultante é
bastante severa.

26. Conclusões
Silas; Samir;
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Aplicados26
 Para solucionar os problemas com harmônicos é
necessário primeiramente a análise dos limites
das distorções (Norma IEEE).
 Encontrar as fontes de distorção harmônica no
sistema.
 Aplicar soluções, como filtros e certas ligações de
transformador, para atenuar as distorções
harmônicas.

27. Bibliografia
Silas; Samir;
Qualidade de Energia Elétrica - Harmônicos
Aplicados27
1. Surya Santoso Robert C. Dugan, Mark F.
McGranaghan and H. Wayne Beaty. Electrical
Power Systems Quality, McGraw Hill, 2012.
2. LOPES,Márcio; IF-Instituto Federal Sul-Rio-
Grandense, Curso Técnico de Eletrotécnica