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Estudos de harmónicos para o BESS, bancos de condensadores e cargas industriais
As falhas harmónicas raramente são causadas por um único inversor ou por um único banco de condensadores a agir isoladamente. Este guia explica como modelar as interações, questionar pressupostos frágeis, selecionar medidas de mitigação e elaborar um estudo que resista a um escrutínio técnico.
O mercado do armazenamento em baterias está a expandir-se mais rapidamente do que a renovação de inúmeros modelos elétricos. A capacidade das baterias à escala de rede nos EUA ultrapassou os 26 GW em 2024, depois de os promotores terem adicionado 10,4 GW num ano; em 2023, as ampliações já tinham atingido os 6,4 GW, um aumento anual de 70%. Cada vez mais sistemas de conversão de energia partilham agora barramentos com bancos de condensadores, variadores de frequência, dispositivos UPS, retificadores, inversores solares e sistemas de compensação de distorção da rede elétrica.
As harmónicas escondem-se bem.
Uma instalação pode ser aprovada no comissionamento para um determinado nível de produção, uma determinada configuração do banco de condensadores e uma determinada condição de curto-circuito da rede elétrica; no entanto, seis meses mais tarde, o condensador de arranque começa a fundir-se, uma vez que a alteração de um transformador, de uma linha de transmissão ou de uma configuração operacional do sistema de armazenamento de energia por bateria (BESS) alterou a ressonância da rede.
Quem é que fica com a culpa depois disso – o fornecedor da bateria, o fabricante do condensador, a empresa de energia ou o projetista que estudou apenas uma situação de funcionamento?
Olho com franqueza: A avaliação de harmónicos no sistema elétrico não é uma simples opção de seleção num software. Trata-se de uma análise aprofundada da causalidade elétrica. O projetista tem de identificar o que provoca a distorção, o que a intensifica, qual o equipamento que a absorve e qual o evento variável que transforma uma forma de onda aceitável numa avaria dispendiosa.
O que uma avaliação de harmónicos de um sistema elétrico tem realmente de confirmar
Um estudo significativo sobre harmónicas de alta qualidade na rede elétrica deve abordar 5 questões:
Que tensão harmónica e corrente existem antes de os novos dispositivos serem ligados?
Quais são as características que introduzem harmónicas em cada modo de funcionamento?
Onde se situam as frequências de recolha e de ressonância paralela?
Qual é a configuração operacional que gera a maior distorção ou exigência de ferramentas possível?
Que medida de mitigação funciona sem criar um problema adicional noutro local?
Isso parece elementar. Mas não é.
Uma verificação de frequência pode revelar um perfil de resistência inofensivo enquanto todos os estágios de condensadores estiverem ligados. Se se desligar um estágio após a substituição de um fusível, se se mudar a fonte de energia ou se se desativar um transformador, a frequência de ressonância pode deslocar-se diretamente para a 5.ª, 7.ª, 11.ª ou 13.ª harmónica.
Por conseguinte, o estudo requer valores superiores às percentagens de THD. No mínimo, espero ver:
Ponto de acionamento e impedância de transferência dependentes da frequência
Tensão harmónica individual e espectros existentes
THD da tensão e distorção global atual
Corrente RMS, tensão e carga térmica do condensador
Carga harmónica do transformador e dos cabos
Nível de sensibilidade à distorção da tensão histórica
Resultados de conformidade no fator de combinação habitual
Desempenho da redução em configurações normais e de contingência
Verdade difícil de aceitar: um relatório elaborado a partir de um esquema de linha única, conjuntos comuns de fontes de corrente e uma única situação de carga máxima não constitui um estudo de harmónicas. Trata-se de uma previsão baseada em pressupostos convenientes.
Por que razão a análise harmónica do BESS é muito mais complexa do que a ficha técnica de um inversor
Normalmente, as células da bateria não são a principal fonte de harmónicas de corrente alternada. A fonte principal é o sistema de conversão de energia.
No entanto, mesmo essa afirmação é insuficiente, uma vez que o computador não funciona como um único gerador fixo de corrente harmónica. A sua resposta, que depende da frequência, pode variar em função da potência ativa, da potência reativa, da tensão da rede, do modo de controlo, da configuração do filtro, da variedade de blocos conversores em funcionamento e da robustez da rede.
Um estudo de investigação sobre o BESS deve analisar, no mínimo, as seguintes questões:
Carregamento máximo
Descarga máxima
Procedimento de baixo consumo energético
Funcionamento com potência ativa nula ou com suporte VAR
Configurações de acompanhamento e formação da rede, quando aplicável
Acessibilidade parcial do PCS
Várias regiões de estado de carga e o seu impacto na tensão contínua
Variantes de torneiras «Transformer»
Graus mínimos e ótimos de curto-circuito energético
Configurações típicas e de reserva de bancos de condensadores
O BESS está ligado, mas não está a gerar potência ativa
Esse último problema é constantemente ignorado. Não deve ser assim.
Um conversor em marcha lenta pode ainda assim proporcionar uma imunidade à rede dependente da frequência. Pode aumentar a distorção da tensão ambiente, mesmo quando a sua própria injeção de corrente harmónica é modesta. O relatório de síntese do Grupo de Combinação de Sistemas de Energia de 2024 indica que os recursos baseados em inversores que funcionam corretamente raramente geram, por si só, níveis graves de harmónicos, a menos que a vibração contribua para o seu aumento; quando ocorrem problemas de injeção, os harmónicos de ordem inferior causados por imperfeições do inversor são frequentemente muito mais significativos do que os harmónicos característicos de comutação.
Tenha em consideração um Sistema de armário ESS para empresas e comércio, com 100 kW e 215 kWh. A potência indicada e as classificações de potência ajudam a definir a tarefa, mas a informação sobre o produto deixa, corretamente, a tensão do sistema, o arrefecimento, a composição química, as comunicações e a integração final com o computador a depender de confirmação. Essas informações em falta sobre o computador e o transformador são precisamente o que uma versão harmónica do BESS necessita.
Essa mesma advertência aplica-se de forma muito mais premente a um sistema de armazenamento de energia comercial e industrial em contentores. Um contentor pode incluir várias cadeias de baterias, blocos PCS, transformadores, unidades de acionamento complementares, equipamentos de aquecimento e arrefecimento, BMS, EMS e aparelhagem de comutação. Até que a configuração do projeto seja definitiva, o modelo harmónico é provisório — não está errado, mas é provisório.
Bancos de condensadores: potência reativa a preços acessíveis, vibrações dispendiosas
Os condensadores parecem simples num esquema de uma linha. Do ponto de vista elétrico, são dispositivos seletivos em termos de frequência.
A reatância capacitiva diminui à medida que a frequência aumenta:
[X_C = \frac{1}] Isso significa que um conjunto de condensadores que ofereça uma resistência considerável a 50 ou 60 Hz pode constituir um caminho muito atraente para a corrente harmónica a 250, 300, 350 ou 420 Hz. O resultado pode ser um aumento da corrente nos condensadores, mesmo quando o THD da tensão do barramento se apresenta aceitável.
As orientações do NREL relativas a microrredes especificam que as correntes harmónicas não filtradas são encaminhadas para os condensadores de correção do fator de potência, uma vez que a sua resistência diminui com a frequência. Esses bancos de condensadores podem funcionar como dissipadores de correntes harmónicas e ficar sobrecarregados; essas mesmas orientações recomendam uma análise de projeto baseada em medições antes da escolha de filtros passivos ou ativos.
O sistema perigoso é, normalmente, de um de dois tipos:
Vibração idêntica desenvolve uma elevada imunidade da rede na proximidade da frequência de ressonância. Uma corrente harmónica relativamente pequena pode, em seguida, gerar uma tensão harmónica elevada.
Vibração da recolha produz um percurso de baixa impedância. A corrente harmónica pode tornar-se elevada no condensador, no reator, no transformador ou no fio, mesmo quando a distorção da tensão noutros pontos se mantém discretamente moderada.
Uma cotação de preço comum para uma avaliação inicial é:
[h_r ≈ √ ] onde (hr) é a ordem harmónica aproximada de maior potência, (S SC) é a resistência ao curto-circuito e (Q_C) é a capacidade do conjunto de condensadores em unidades compatíveis.
Útil? Sim.
Adequado? Não.
A fórmula não tem em conta a topologia da rede, a capacitância dos cabos, a ação de regulação do transformador, a presença de múltiplas instituições financeiras, o amortecimento da carga, os filtros e a imunidade do conversor. Utilizo-a para identificar incertezas, não para fornecer um parecer de projeto.
Um caso documentado no relatório geral da ESIG de 2024 ilustra bem esta questão. Inicialmente, os engenheiros atribuíram a culpa aos inversores das turbinas eólicas, após ter surgido uma distorção de tensão inadequada num parque eólico. Uma análise mais aprofundada revelou que a distorção era maior quando as turbinas estavam desligadas: a causa era uma ressonância de 9.ª harmónica envolvendo cabos de recolha, condensadores da subestação, saturação do transformador e desequilíbrio do sistema. A alteração dos condensadores desajustou a rede.
O inversor era o principal suspeito.
Também era o suspeito errado.
Os harmónicos de carga industrial são problemas relacionados com o estado de funcionamento
“Lotes industriais” não é um modelo harmónico válido. Trata-se de uma categoria de faturação.
O modelo tem de distinguir as tecnologias reais subjacentes aos megawatts:
Variadores de frequência de seis e doze impulsos
Unidades com front-end ativo
Conversores de corrente contínua e retificadores
Produtos de alimentação ininterrupta
Materiais para fontes de alimentação com comutação
Equipamento de soldadura
Aquecedores de arco e de indução
Eletrolisadores
Sistemas de carregamento de camiões elétricos
Enormes cargas de processamento de dados
Luzes LED
Efeitos da magnetização e da saturação do transformador
Um retificador ideal de seis impulsos está normalmente associado a harmónicos específicos de ordem (h = 6k ± 1), sendo os de 5.ª e 7.ª ordem os mais comuns, seguidos pelos de 11.ª e 13.ª ordem. No entanto, os intervalos de área raramente são excelentes. A resistência do recurso, a indutância do circuito de ligação CC, o desequilíbrio de disparo, a carga do variador, a sobreposição de comutação, as ligações do transformador e a distorção da tensão de fundo afetam tanto o tamanho como o ângulo de fase.
A agregação também é importante. As correntes harmónicas provenientes de vinte variadores não se somam necessariamente de forma aritmética. A variação do ângulo de fase pode causar problemas de terminação. No entanto, presumir que a terminação será a ideal é igualmente imprudente.
Os centros de dados eletrónicos modernos estão, igualmente, a crescer a um ritmo que está a transformar o significado do termo “comercial”. Um relatório do Departamento de Energia dos Estados Unidos, de dezembro de 2024, revelou que os centros de dados americanos consumiram cerca de 176 TWh em 2023, o que representa cerca de 4,41 TP3T do consumo nacional de energia elétrica, e previu um aumento para aproximadamente 6,71 TP3T– 12% até 2028. Por essa razão, os grandes centros alimentados por UPS e com elevada densidade de eletrónica de potência merecem a mesma técnica de modelação historicamente reservada às siderurgias e às fábricas químicas.
Por isso, não aceito “lotes de motores” ou “carga eletrónica” como dados finais de conceção. Quero o tipo de ferramentas, o número de impulsos, a topologia de controlo, a variedade de embalagem, o número de dispositivos, a ligação do transformador, a gama de harmónicos e — quando disponíveis — os ângulos de fase calibrados.
Os dados mínimos necessários para um estudo harmonico de alta qualidade e defensável
A qualidade final do estudo de investigação depende da qualidade dos dados de entrada. Nenhum solucionador consegue recuperar informações do transformador que ninguém tenha recolhido.
Solicitação de contributos
Por que é importante
Uma substituição fraca que eu contestaria certamente
Significado típico da combinação
Determina onde é verificada a conformidade
Utilizar o parquímetro mais próximo e prático
Graus de falha máximos e mínimos da rede de serviços públicos
Apresenta regularidades marcantes e corrige distorções
Um curto-circuito “comum” que vale a pena
Resistência do transformador, grupo vetorial e tomadores
Afeta as trajetórias das sequências, a ressonância e a depleção
Apenas a potência nominal (MVA)
Televisão por cabo e geometria das linhas aéreas
Determina a resistência, a indutância e a capacitância em função da frequência
Apenas reatância na frequência fundamental
Dimensões dos estágios do banco de condensadores e lógica de alteração
Alterações na frequência de ressonância em função do estado de funcionamento
Total de kvar instalados
Tolerâncias dos componentes do reator e do filtro
Determina a afinação e a desafinação
Regularidade de ajustamento nominal
Modelo harmónico ou espectros de um fornecedor de computadores
Representa o disparo do BESS e a imunitade
Inversor PWM comum
Espectros de VFD, UPS e retificadores
Define os recursos harmónicos industriais
Uma tonelada combinada não linear
Dimensões atuais da distorção de tensão
Utilidade dos registos e contexto dos clientes vizinhos
Pensar num recurso totalmente sinusoidal
Horários de funcionamento e situações de contingência
Identifica os piores casos mais conhecidos
Apenas lotes máximos
Classe do contador e detalhes da amostragem
Determina se as medições são fiáveis
Captura de ecrã de um medidor de painel
Classificação de ferramentas para trabalho em modo harmónico
Transforma a distorção diretamente em risco imobiliário
Como fazer um estudo harmónico sem se enganar a si próprio
Uma operação defensável é um processo iterativo. A análise dimensional orienta a modelação; a modelação identifica as medições em falta; a mitigação é, posteriormente, avaliada em relação a ambos.
1. Definir o limite de conformidade
Identificar o ponto de acoplamento típico, os terminais das ferramentas, os barramentos internos e os pontos de dimensão regulamentares.
Faça isto em primeiro lugar. Caso contrário, o grupo poderá passar semanas a demonstrar conformidade num autocarro onde ninguém é obrigado a cumprir as regras.
2. Dimensões padrão dos condutores
Registe as formas de onda de tensão e corrente antes de ligar o novo sistema de armazenamento de energia por baterias (BESS), o conjunto de condensadores ou a carga comercial.
As dimensões devem abranger:
Fabrico normal
Duração dos exercícios com carga leve
Comutação de condensadores
Arranques de grandes unidades ou alterações nos procedimentos
Transferências de recursos de serviços públicos
Horário de funcionamento durante a semana e aos fins de semana
Amplitude e fase harmónicas próprias
Tensão e desequilíbrio existente
Ocasiões de curta duração em que faz sentido
Uma única imagem de 15 minutos constitui prova de um período de 15 minutos. Nada mais do que isso.
3. Verificar a versão com frequência fundamental
Antes de analisar a 25.ª ou a 50.ª harmónica, certifique-se de que o projeto de fluxo de carga reproduz a tensão medida a 50 ou 60 Hz, a corrente, a potência ativa, a carga do transformador e o fluxo de potência reativa.
As versões básicas negativas fazem com que os gráficos harmónicos avançados pareçam fiáveis, apesar de continuarem a estar errados.
4. Construir a rede dependente da frequência
Representar transformadores, cabos, linhas de distribuição, geradores, equivalentes energéticos, filtros, bancos de condensadores, reatores e interfaces de utilizador de conversores ao longo do intervalo de frequência necessário.
O amortecimento de alta frequência merece uma atenção especial. A ESIG adverte que a omissão da resistência relacionada com o efeito de pele e de vários outros tipos de amortecimento dependentes da frequência nas simulações de transientes eletromagnéticos pode dar origem a ressonâncias irrealisticamente graves que não existem no sistema físico.
5. Realizar verificações de resistência
Efetue verificações da resistência nos pontos de condução em:
O PCC
Terminais BESS PCS
Quadros elétricos principais
Barramentos do banco de condensadores
Grandes barramentos com carga não linear
Filtrar pontos de ligação
Calcule também a imunidade à transferência entre fontes harmónicas significativas e barramentos afetados. Uma fonte pode estar eletricamente distante a 60 Hz, mas estar estreitamente acoplada à frequência de ressonância.
6. Aplicar fontes harmónicas sensatas
Sempre que possível, utilize espectros fornecidos pelo fornecedor ou dimensões confirmadas. Conceba o tamanho e a fase dos harmónicos em função do ponto de funcionamento, em vez de utilizar um espectro fixo para cada condição.
No caso de fontes baseadas em inversores ligadas à rede de transmissão, podem ser necessárias versões acopladas por impedância ou por frequência. As representações simples de fonte de corrente ideal não conseguem registar a amplificação provocada pela interação entre o conversor e a rede.
7. Elaborar uma matriz de situações
No mínimo, inclua:
Resistência mínima e ótima da malha
Todas as combinações de estágios de bancos de condensadores
Definições de custo, descarga, modo de espera e VAR do BESS
Disponibilidade total e parcial dos computadores
Produção industrial máxima e mínima
Contingências relacionadas com transformadores e linhas de distribuição
Nível de sensibilidade à distorção da história
Filtro em serviço e fora de serviço
Tolerâncias previstas para os componentes
Futuras fases de expansão
Isto gera inúmeras instâncias. Ótimo.
O objetivo não é reduzir o número de simulações. O que importa é identificar o caso que a fábrica acabará por descobrir por si própria.
8. Avaliar separadamente a conformidade e a responsabilidade pelas ferramentas
Uma instalação pode cumprir os limites de distorção do PCC, mesmo sobrecarregando um banco de condensadores interno. Da mesma forma, pode ultrapassar um limite legal sem representar um risco imediato para o equipamento.
São várias reflexões finais. O relatório não deve ocultá-las.
9. Mitigação de problemas de layout e novos testes
Cada dispositivo de atenuação altera a imunidade do sistema. Após adicionar um filtro, um reator, um transformador ou uma alteração no condensador, repita a matriz de circunstâncias completa.
Nunca, em caso algum, teste o filtro precisamente na situação que justificou a sua compra.
10. Verificar durante a colocação em funcionamento
Coloque o sistema montado exatamente nos mesmos estados de funcionamento utilizados no modelo. Compare os espectros harmónicos, os comportamentos ressonantes, a corrente nos condensadores e a eficiência dos filtros.
Uma grande discrepância não é uma questão de cobertura estética. Significa que os pressupostos, as dimensões, a configuração do equipamento ou a versão necessitam de ser alterados.
IEEE 519 e IEEE 2800: As restrições não constituem uma “orientação 5%” universal”
A norma IEEE 519-2022 define objetivos de controlo de harmónicas para sistemas constituídos por componentes lineares e não lineares. As suas restrições relativas à tensão em estado estacionário e à distorção aplicam-se ao fator de acoplamento habitual do utilizador, e não diretamente em cada barramento interno ou terminal de equipamento individual.
Da mesma forma, a distorção existente não pode ser reduzida a um único valor percentual universal de THDi. A norma IEEE 519 avalia os limites de corrente com base na distorção total da carga e na relação entre a corrente de curto-circuito disponível e a corrente ótima da carga. Um PCC fraco e um PCC robusto não têm limites de corrente semelhantes.
No que diz respeito aos projetos de transmissão e subtransmissão, a norma IEEE 2800-2022 estabelece requisitos mínimos de interligação e desempenho para recursos baseados em inversores, nomeadamente no que se refere à qualidade da energia. O apoio técnico do IEEE associado à norma sugere a realização de análises de impacto harmónico para projetos de IBR ligados à rede de transmissão.
A minha orientação é simples: identificar todas as necessidades relevantes antes de avançar para a modelagem.
Isso pode incluir:
Requisitos do IEEE
Normas de interligação das redes de serviços públicos
Requisitos do código de rede
Limites do fabricante de ferramentas
Acordos de projeto
Problemas com apólices de seguro
Requisitos de qualidade da energia específicos do proprietário
A aprovação numa norma não implica automaticamente a aprovação nas outras 5.
Qual é, de facto, a melhor abordagem de mitigação de harmónicas?
Não existe um filtro harmónico universalmente ideal para as redes elétricas industriais.
Existe apenas uma ação eficaz para um sistema comprovado.
Abordagem de mitigação
Ideal para
Principal vantagem
Ameaça principal
Conjunto de condensadores desajustado
Modificação do fator de potência nos casos em que a vibração deve ser deslocada
Combina o suporte Kvar com o controlo de vibrações
Aquecimento doméstico do ativador e ponto de desafinação incorreto
Filtro passivo de sintonia única
Ordens harmónicas seguras e dominantes
Absorção fiável de alta corrente
Gera ressonâncias nas proximidades
Filtro passa-alto
Distorção ampla de alta frequência
Proteção para frequências mais elevadas
Perdas fundamentais e capacitância adicional
Filtro harmónico energético
Lotes não lineares variáveis e intervalos variáveis
Compensação dinâmica
Restrições relativas à intensidade nominal e comunicação de controlo
Filtro híbrido ativo-passivo
Presença de harmónicos elevados com problemas de variação
Partilha um fardo estável e dinâmico
Uma sincronização mais complexa
Ativador de linha ou bobina de ligação CC
Medidas de mitigação individuais para VFDs ou retificadores
Fácil e de bairro
Redução limitada
Configuração do transformador multipulso
Grandes retificadores de toneladas
Elimina os harmónicos específicos selecionados
Custo do transformador e sensibilidade ao desequilíbrio
Conversor de entrada ativa
Cargas que exigem um sistema bidirecional ou regulado já existente
Menor distorção específica quando devidamente sintonizado
Descargas mais frequentes e hábitos de controlo
Redimensionamento ou deslocamento de um conjunto de condensadores
Ressonância impulsionada por ferramentas kvar existentes
Elimina o sistema de origem
Pode reduzir a assistência à tensão ou ao fator de potência
Reconfiguração da rede
Vibração induzida pela topologia
É possível resolver o problema sem recorrer a outro filtro
Pode não fazer sentido do ponto de vista operacional
O NREL tem em conta que os filtros ativos podem funcionar como dispositivos autónomos ou ser integrados diretamente num sistema de armazenamento de energia em bateria. Isso não significa que todos os BESS devam ser fornecidos como filtros de harmónicas para toda a instalação; é ainda necessário analisar a disponibilidade de conversores, a transferência de dados de controlo, as limitações da garantia de assistência, o controlo de segurança e os compromissos sincronizados de potência ativa/reativa.
E os filtros ripostam.
Um ramo sintonizado acrescenta capacitância. Esse aumento pode criar uma ressonância totalmente nova abaixo da frequência de sintonização. O envelhecimento dos elementos, a temperatura, as resistências de fabrico, os elementos capacitivos com deficiência e as configurações comutadas podem, posteriormente, alterar novamente a vibração.
“Configurar um filtro” não é uma conclusão.
É o início de mais um caso de investigação.
As falhas de investigação que eu certamente apontaria numa revisão técnica
Partindo do princípio de que a fonte de alimentação é totalmente sinusoidal
Existe uma distorção de fundo. O novo BESS poderá amplificá-la, em vez de a produzir.
Utilizando um nível de curto-circuito de rede elétrica
A ressonância intensifica-se frequentemente quando a intensidade da rede é mínima, mas uma resistência ótima pode causar diferentes problemas relacionados com a corrente e o serviço. Ambos são importantes.
Modelagem de bancos de condensadores como um único bloco de kvar
Os bancos automáticos alternam por fases. Cada combinação válida de fases produz uma rede diferente.
Tratar todas as unidades como recursos existentes semelhantes
A topologia do acionamento, o enchimento, a configuração do estrangulador, a ligação do transformador e o ângulo de fase afetam a agregação.
Investigação sobre o BESS apenas na descarga nominal
A faturação, o funcionamento contínuo, a assistência à potência reativa, a diminuição da disponibilidade do PCS e as transições entre modos de controlo podem gerar vários resultados.
Ignorar a imunidade do conversor
Um inversor pode aumentar a distorção ambiental devido à sua insensibilidade dependente da frequência, mesmo quando a sua injeção de harmónicos diretos é reduzida. A ESIG considera este mecanismo de amplificação uma preocupação significativa para as centrais que utilizam inversores.
Ignorando o amortecimento dependente da frequência
Isto pode dar origem a comportamentos de vibração espetaculares que desaparecem quando se têm em conta as resistências realistas do cabo, do transformador e da linha.
Selecionar filtros com base no custo mais baixo dos recursos
Um filtro económico que altere o fluxo de potência reativa, provoque sobrecargas durante uma situação de emergência ou crie uma ressonância próxima não é, de facto, económico. Trata-se de um trabalho de correção adiado.
THD de cobertura sem harmónicos próprios
Dois autocarros podem ter exatamente o mesmo THD e riscos totalmente diferentes. A responsabilidade dos condensadores, o aquecimento do transformador, a interferência de controlo e a vibração são específicos de cada frequência.
Ocultar a incerteza
As versões do fornecedor podem não estar disponíveis antes da aquisição. Os lotes futuros podem ser especulativos. A imunidade à rede elétrica pode ser indicada como um intervalo.
Indique essas imprevisibilidades. Em seguida, realize análises de sensibilidade.
A precisão falsa é pior do que uma disposição sincera.
O que a avaliação final da distorção harmónica deve proporcionar
Um registo especializado deve incluir:
Gama e requisitos adequados
Foram definidos os autocarros de avaliação do PCC e do interior
Registo de dados de origem
Resumo da campanha «Dimension»
Pressupostos e restrições de conceção
Situações relacionadas com a impedância da rede elétrica
Modelos de fontes harmónicas
Gráficos de varredura de frequência
Intervalos de tensão e corrente harmónica
Tabelas de conformidade
Direitos aduaneiros sobre condensadores, transformadores, cabos e filtros
Resultados típicos e de contingência
Nível de sensibilidade à distorção de fundo
Opções de mitigação
Riscos residuais
Plano de testes de colocação em serviço
Registo de ficheiros-modelo indígenas
Responsabilidades claras relativamente a dados de fornecedores por regularizar
Prevejo também uma resposta concisa a três questões: Será que o trabalho vai correr bem? Será que as ferramentas vão dar conta do recado? O que é que tem de mudar antes da ativação?
Todas as outras pequenas coisas contribuem para essas reações.
Perguntas mais frequentes
O que é a análise de harmónicas do sistema elétrico?
A análise de harmónicos de um sistema elétrico é um estudo de investigação de projeto que avalia a tensão e a distorção existente, identifica as frequências dominantes e as fontes responsáveis, verifica a conformidade no ponto de ligação habitual e prevê se os transformadores, cabos, bancos de condensadores, conversores, relés ou filtros estão sujeitos a tensões elétricas ou térmicas indesejáveis.
Normalmente, integra medições de área, modelação de redes dependente da frequência, informações sobre fontes de harmónicos, análises de impedância, análise de cenários e reconhecimento pós-instalação.
Em que medida é que a avaliação de harmónicas do BESS difere de um estudo de carga média?
A análise harmónica BESS consiste na análise no domínio da frequência e, quando necessário, na análise de transientes eletromagnéticos, para determinar exatamente de que forma um sistema de conversão de energia de bateria introduz, absorve ou amplifica a distorção durante o carregamento, a descarga, o funcionamento em vazio, o fornecimento de potência de resposta ou a alteração das configurações de controlo, em diferentes condições de intensidade da rede e de disponibilidade do equipamento.
Ao contrário de um sistema não linear reparado, um BESS é bidirecional e altamente controlado. O seu ponto de funcionamento e a sua resistência dependente da frequência podem variar ao longo do dia.
As instituições financeiras que utilizam condensadores podem causar vibrações harmónicas?
A ressonância harmónica do banco de condensadores consiste na amplificação da tensão ou corrente harmónica que ocorre quando a indutância do sistema e a capacitância instalada apresentam uma frequência natural próxima de uma fonte harmónica existente, permitindo que uma distorção de fundo relativamente modesta provoque correntes elevadas, sobretensão, disparo de fusíveis, sobreaquecimento ou avaria do equipamento.
Os ativadores desajustados, o redimensionamento de bancos, a deslocação, as alterações de controlo por fases, os filtros simples, os filtros energéticos ou a reconfiguração da rede podem resolver o problema; no entanto, cada opção deve ser analisada em todos os estados de comutação plausíveis.
Como se realiza um estudo de pesquisa harmónica?
Um estudo de harmónicas fundamentado é realizado através da especificação do PCC e das restrições, da recolha de medições no terreno e de informações dos fornecedores, da construção de um modelo de rede dependente da frequência, da análise da imunidade, da aplicação de espectros de harmónicas realistas, do teste das condições de funcionamento, da análise das exigências dos equipamentos, da implementação de medidas de redução e da comparação do modelo final com os comportamentos medidos.
A questão da sequência. Escolher um filtro antes de determinar a ressonância e o recurso é, normalmente, um palpite que pode sair caro.
Quais são os melhores filtros harmónicos para redes elétricas comerciais?
O melhor filtro harmónico para uma rede elétrica comercial é aquele dispositivo ou combinação de dispositivos que elimina a distorção identificada sem produzir uma nova vibração, sem contrariar as necessidades de potência reativa, sem sobrecarregar os sistemas de reserva nem depender de uma resposta de controlo que não consiga manter a segurança em toda a gama de funcionamento da instalação.
Em casos de cargas estáveis, pode ser preferível utilizar filtros simples ajustados. Cargas que variam rapidamente podem justificar a utilização de filtros ativos. Locais com correntes elevadas necessitam frequentemente de soluções híbridas.
Quando é que um centro comercial deve encomendar um estudo sobre a qualidade da energia elétrica e harmónicas?
Um centro industrial deve encomendar um estudo sobre harmónicas antes de integrar grandes variadores de frequência (VFD), retificadores, sistemas UPS, aquecedores de arco, bancos de condensadores, inversores solares ou equipamento BESS, e novamente quando sobreaquecimento inexplicável, disparos indesejados, falhas de condensadores, mau funcionamento de relés ou medições de formas de onda indicarem que a configuração atual da rede já não é adequada para a instalação.
O momento mais económico é antes da aquisição. O momento mais dispendioso é após a avaria repetida dos dispositivos.
Especifique a investigação sobre harmónicos antes de adquirir o equipamento
Não espere que os condensadores se carreguem para pôr o equipamento a funcionar.
Definir o PCC, obter os dados relativos ao computador e às cargas não lineares, avaliar a distorção existente, modelar todos os estados de comutação fiáveis e integrar a aprovação das harmónicas no processo de aquisição – e não como uma análise realizada após a ativação da alimentação.
Para um projeto de BESS ou de espaço de armazenamento comercial, envie os dados relativos à potência do sistema, energia, tensão, configuração do transformador, informações sobre o banco de condensadores, inventário de cargas não lineares, graus de falha energética e parâmetros de funcionamento pretendidos, para que seja realizada uma análise de harmónicos e definida uma estratégia de mitigação específicas para o projeto.
