O relatório de qualidade de energia chega, e um número chama imediatamente a atenção de todos:
Thdi: 32%.
As próximas perguntas geralmente vêm rapidamente:
É 32% THDi muito alto?
Precisamos de um filtro harmônico ativo?
Se fizermos, que tamanho AHF devemos especificar?
Uma leitura alta de THDi merece atenção, mas não responde a nenhuma dessas perguntas por si só.
Ele informa que a forma de onda atual foi significativamente distorcida em um ponto de medição específico e sob uma condição operacional específica. Não informa quanta corrente harmônica deve ser compensada, se toda a instalação tem a mesma condição harmônica, ou se um Filtro Harmônico Ativo é necessariamente a solução certa.
Essa distinção é importante porque um AHF é dimensionado em amperes de corrente de compensação, não em pontos percentuais do THDi.
Se você já tem um relatório de qualidade de energia à sua frente, não comece com o catálogo de filtros. Comece com o relatório.
Neste guia
- Onde o THDi foi medido?
- Qual foi a carga operacional?
- Quanta corrente harmônica está realmente presente?
- Quais ordens harmônicas dominam?
- Os harmônicos estão realmente causando o problema relatado?
- O que está acontecendo com THDv?
- Qual é a meta real de mitigação?
Comece com o relatório, Não é a classificação AHF
Suponha que o relatório do seu analisador mostre:
| Parâmetro | Valor medido |
|---|---|
| Tensão do sistema | 400 V |
| Corrente eficaz | 180 UM |
| Thdi | 32% |
| THDv | 3.1% |
| Fator de potência | 0.95 |
| Harmônicos dominantes | 5º e 7º |
À primeira vista, 32% THDi parece o número mais importante.
Mas não há informações suficientes aqui para especificar um AHF.
Ainda não sabemos onde o analisador estava conectado, qual equipamento estava operando no momento, se 180 A representa carga leve ou produção normal, ou qual problema elétrico o projeto está realmente tentando resolver.
Portanto, a primeira tarefa não é calcular um tamanho AHF. É entender o que a medida realmente representa.
1. Onde foi medido o alto THDi?
A mesma porcentagem de THDi pode significar coisas muito diferentes dependendo de onde o analisador foi conectado.
- uma entrada VFD individual;
- um centro de controle de motores;
- um quadro de distribuição de linha de produção;
- secundário de um transformador;
- um quadro de distribuição principal de BT;
- ou o Ponto de Acoplamento Comum.
Por exemplo:
THDi = 38% na entrada de um VFD
é uma informação útil sobre esse VFD.
Mas isso não significa:
THDi = 38% para toda a instalação do PCC.
Então, em vez de registrar apenas “THDi = 38%”, o relatório também deveria nos dizer: “THDi = 38%, medido na entrada do VFD.” Essa frase extra pode mudar completamente a forma como o resultado deve ser interpretado.
Antes de prosseguir, confirme três coisas: onde a medição foi feita, quais cargas estão a jusante desse ponto, e se estamos avaliando uma máquina, uma linha de produção, ou todo o sistema elétrico.
Se o relatório não identificar claramente o ponto de medição, que deve ser esclarecido antes do início do dimensionamento do equipamento.
2. Qual foi a carga quando o THDi foi gravado?
Uma alta porcentagem de THDi nunca deve ser separada da condição operacional em que foi medida.
Considere a mesma linha de produção em dois momentos diferentes.
Operação de baixa carga: Corrente de carga 90 UM, Thdi 34%.
Produção normal: Corrente de carga 420 UM, Thdi 18%.
Se olharmos apenas para a porcentagem, a primeira condição parece pior. Mas isso não significa automaticamente que o AHF deva ser dimensionado a partir do 34% leitura.
THDi é expresso em relação à corrente fundamental presente durante a medição. Quando a corrente fundamental cai durante a operação com carga leve, a porcentagem de THDi pode aumentar mesmo quando a corrente harmônica absoluta não aumentou proporcionalmente.
A pergunta mais útil não é “Quando o THDi foi mais alto?" Isso é: Sob quais condições de operação o sistema produz a corrente harmônica que realmente precisa ser compensada??
Se a carga da planta mudar significativamente entre a inicialização, produção normal, pico de produção, operação noturna ou alterações em lote, uma captura de tela do analisador pode não representar a condição mais importante.
3. Pare de olhar apenas para porcentagens – observe a corrente harmônica em amperes
Este é um dos pontos de confusão mais comuns em um projeto AHF.
Um cliente envia: “THDi = 30%. Por favor, cite um AHF.”
Mas um Filtro Harmônico Ativo não é classificado em pontos percentuais de THDi. A capacidade AHF é normalmente discutida em classificações de corrente de compensação, como 50 UM, 100 UM, 150 Um ou 200 UM.
Portanto, o projeto eventualmente terá que passar da corrente percentual para a corrente harmônica em amperes..
Sistema A: Corrente de carga 80 UM, Thdi 30%.
Sistema B: Corrente de carga 600 UM, Thdi 30%.
A porcentagem THDi é idêntica. O requisito de compensação claramente não é.
É por isso que “THDi é 30%, portanto use um 100 Um AHF” não é um método completo de dimensionamento de engenharia.
A melhor pergunta é: Quanta corrente harmônica existe durante a condição operacional relevante, e quanto disso precisa ser compensado?
Cálculo da capacidade AHF torna-se útil somente após a medição ter sido adequadamente compreendida.
4. Não pare no THDi – abra o espectro harmônico
THDi é um número resumido. O espectro harmônico diz o que está dentro desse número.
Dois sistemas podem mostrar THDi = 25% embora tenha perfis harmônicos muito diferentes.
- Um sistema pode ser dominado pelos 5º e 7º harmônicos.
- Outro pode conter um terceiro significativo, 5th, 7th, 11º e 13º harmônicos.
Observar as ordens harmônicas individuais ajuda os engenheiros a entender quais tipos de cargas não lineares podem estar contribuindo e o que o equipamento de compensação realmente precisará lidar..
Em vez de enviar apenas “THDi = 27%”, um relatório mais útil diria: “THDi = 27%. Os 5º e 7º harmônicos são dominantes. Espectro harmônico anexado.”
Se o analisador puder exportar as correntes harmônicas individuais ou o gráfico de espectro, essas informações devem ser incluídas na revisão de engenharia.
5. Os harmônicos estão realmente causando o problema??
Encontrar um THDi elevado e identificar a causa raiz de um problema na planta são tarefas relacionadas, mas separadas..
Suponha que a equipe de manutenção relate: “Nosso transformador está superaquecendo.” O analisador de qualidade de energia também relata alto THDi.
- carregamento excessivo;
- má ventilação;
- alta temperatura ambiente;
- desequilíbrio de fase;
- problemas de conexão;
- corrente neutra;
- perdas harmônicas;
- ou vários fatores agindo juntos.
Pode ser tentador concluir: Superaquecimento do transformador → Alto THDi → Instalar AHF.
Mas o transformador também pode ser afetado pelos fatores acima.
O mesmo cuidado se aplica a falhas de capacitores, disparos incômodos e baixo fator de potência. Harmônicos podem estar envolvidos, mas não devem ser automaticamente tratados como a causa raiz.
Uma análise útil da qualidade da energia deve responder a duas questões distintas: Que condição elétrica anormal podemos medir? E é essa condição que realmente está causando o problema que o cliente deseja resolver?
Às vezes a resposta leva a um Filtro Harmônico Ativo. Às vezes isso leva a outra solução. E às vezes mostra que são necessárias mais medições antes que o equipamento seja adquirido.
6. Leia THDv junto com THDi
A distorção atual é apenas parte da imagem com qualidade de energia. Se o relatório contiver THDi, mas não THDv, distorção de tensão também deve ser verificada.
THDi descreve a distorção da forma de onda atual. THDv descreve a distorção da forma de onda de tensão.
Considere duas plantas: O site A tem THDi 25% e THDv 2.0%; Site B tem THDi 25% e THDv 7.0%.
A porcentagem de distorção de corrente é a mesma. A condição mais ampla do sistema é claramente diferente.
Isso não significa que o THDv por si só determina se um AHF é necessário. Isso significa que a imagem de engenharia mais útil é: Thdi + THDv + espectro harmônico + condição de carga + ponto de medição.
7. Defina o alvo antes de definir o tamanho do AHF
Antes de discutir se o projeto precisa de uma 100 Um ou 150 Um filtro, uma pergunta deve ser respondida primeiro: Por que estamos mitigando os harmônicos?
- Conformidade — O projeto tem um IEEE 519, requisito de desempenho harmônico da concessionária ou do cliente.
- Confiabilidade do equipamento — Equipamentos sensíveis podem ser afetados pelas condições de qualidade de energia.
- Carregamento de transformador ou cabo — O cliente deseja reduzir o estresse elétrico relacionado à corrente harmônica.
- Expansão da planta — VFDs adicionais, Sistemas UPS, retificadores ou outras cargas não lineares serão adicionados.
- Estabilidade do processo — A planta está investigando distúrbios elétricos associados a interrupções de produção.
- Requisito EPC ou usuário final — A especificação do projeto define um nível alvo de qualidade de energia.
Estes não são projetos idênticos. Antes de perguntar “De que tamanho AHF precisamos?” o projeto deve primeiro definir: Que condição elétrica estamos tentando alcançar?
Sem um alvo, mesmo um cálculo de dimensionamento tecnicamente correto pode resolver o problema errado.
Do alto THDi a uma decisão de engenharia
Um processo de decisão prático deve ser assim:
Observe que o tamanho do AHF aparece próximo à parte inferior. Isso é deliberado. O dimensionamento deve ser o resultado do diagnóstico, não é o primeiro passo.
Alto THDi significa automaticamente que você precisa de um filtro harmônico ativo?
Não. Um Filtro harmônico ativo é uma opção para mitigação harmônica.
Dependendo do sistema elétrico, engenheiros também podem avaliar:
- reatores de linha;
- Indutores DC;
- filtros harmônicos passivos;
- unidades front-end ativas;
- redistribuição de carga;
- alterações na configuração do sistema;
- ou combinações destas medidas.
Um AHF torna-se particularmente atraente quando a instalação contém cargas não lineares variáveis e requer compensação harmônica dinâmica. Mas mesmo assim, a questão não deve começar com “Qual modelo AHF devemos comprar?“Deve começar com: O que o sistema realmente exige que compensemos?
O que você deve enviar antes de solicitar um orçamento AHF?
Se você deseja uma recomendação de engenharia em vez de apenas uma cotação de catálogo, forneça o máximo possível das seguintes informações，Você também pode usar nosso Serviço de dimensionamento AHF para fornecer os principais dados do sistema para revisão de engenharia.
| Informação | Por que é importante |
|---|---|
| Tensão do sistema | Define requisitos de conexão elétrica |
| 3P3W / 3P4W | Define a configuração do sistema |
| Diagrama unifilar | Mostra cargas e locais de medição |
| Ponto de medição | Explica o que os dados harmônicos representam |
| Corrente eficaz | Mostra o nível de carga real |
| Carregar perfil | Mostra como o sistema muda ao longo do tempo |
| Thdi | Fornece contexto de distorção atual |
| Espectro harmônico | Mostra ordens harmônicas individuais |
| THDv | Adiciona contexto de distorção de tensão |
| Fator de potência | Mostra condições simultâneas de potência reativa |
| Carga máxima e normal | Impede o dimensionamento de um instantâneo incomum |
| Alvo obrigatório | Define o que a solução deve alcançar |
| Expansão futura | Permite que carregamentos futuros sejam considerados |
Você pode não ter todos os itens. Tudo bem. O objetivo não é atrasar o projeto até que todas as medições sejam perfeitas. É para evitar tomar uma decisão de hardware de uma porcentagem.
E se você tiver apenas uma captura de tela do analisador?
Essa situação é comum. Primeiro verifique quais informações a captura de tela já contém:
- tensão;
- atual;
- Thdi;
- THDv;
- fator de potência;
- harmônicos individuais;
- carimbo de data/hora;
- local de medição.
então identifique o que está faltando. Por exemplo, Thdi 31% e atual 76 A pode parecer alarmante. Mas se a corrente normal de produção estiver normalmente em torno 350 UM, a primeira pergunta se torna: Foi o 31% THDi medido durante uma condição de carga leve?
Se ninguém sabe, repetir a medição durante uma produção representativa pode ser mais útil do que solicitar imediatamente vários orçamentos de AHF.
Uma pergunta que pode melhorar sua RFQ AHF
Em vez de enviar isso:
Nosso THDi é 30%. Por favor, cite um filtro harmônico ativo.
envie algo como:
Medimos alto THDi no barramento principal de BT durante a produção normal. Em anexo estão a corrente de carga, Thdi, THDv, espectro harmônico e condições de medição. Por favor, revise quanta corrente harmônica requer compensação e se um AHF é apropriado para o alvo requerido.
A diferença é importante. A primeira pergunta pergunta: Que equipamento você pode nos vender?
O segundo pergunta: O que nosso sistema elétrico realmente exige?
Uma proposta de engenharia útil deve explicar quais medições foram usadas, qual condição de operação foi selecionada, quanta corrente de compensação é esperada, qual objetivo o sistema foi projetado para atingir, quais suposições foram feitas, e por que a capacidade proposta de AHF é apropriada.
Se a única explicação for “THDi é alto, então use um filtro maior,”provavelmente ainda há perguntas sem resposta.
Antes de especificar um filtro harmônico ativo
Vale a pena investigar uma leitura alta de THDi. Mas é o começo da análise, não é o fim.
Antes do dimensionamento do AHF, certifique-se de entender onde o alto THDi foi medido, quão pesadamente a planta foi carregada, quanta corrente harmônica está realmente presente, quais ordens harmônicas dominam, o que está acontecendo com a distorção de tensão, se os harmônicos estão realmente causando o problema relatado, e qual meta de desempenho o projeto precisa atingir.
Depois que essas perguntas forem respondidas, O dimensionamento do Filtro Harmônico Ativo torna-se muito mais significativo.
Se você já possui um relatório de qualidade de energia, mas não tem certeza de como traduzir essas medições em um requisito de AHF, envie o relatório junto com a tensão do sistema, corrente de carga, condição operacional e diagrama unifilar para revisão de engenharia.
A primeira pergunta não deveria ser: “Qual o tamanho de um AHF que podemos instalar?”
Deveria ser: “O que esse sistema elétrico realmente precisa?”
Perguntas frequentes
É 30% THDi sempre um problema sério?
Indica distorção substancial da forma de onda da corrente no ponto e na condição operacional onde foi medida. No entanto, 30% O THDi por si só não informa a condição de toda a instalação, a corrente de compensação necessária, ou se um AHF é necessário.
Posso calcular o tamanho do AHF apenas a partir do THDi??
O THDi por si só não é suficiente para uma seleção de engenharia confiável. A corrente de carga é essencial, e uma melhor avaliação considera também a condição de operação, espectro harmônico, local de medição, THDv e meta de mitigação.
Por que o THDi às vezes aumenta quando a carga da planta diminui?
THDi é expresso em relação à corrente fundamental sob a condição operacional medida. Quando a corrente fundamental cai, a porcentagem de THDi pode aumentar mesmo se a corrente harmônica não aumentar proporcionalmente.
Devo medir harmônicos no VFD ou no PCC?
Depende do que você está tentando determinar. Uma medição VFD ajuda a avaliar essa carga individual. A medição do quadro de distribuição ajuda a avaliar parte da instalação. Para avaliação harmônica em nível de sistema, o PCC relevante ou ponto de medição do sistema principal torna-se especialmente importante.
Quais informações são mais úteis para o dimensionamento de AHF?
Comece com a tensão do sistema, configuração de fiação, Corrente de carga RMS, Thdi, espectro harmônico, THDv, local de medição e condição operacional. Um diagrama unifilar, o objetivo do projeto e as informações sobre cargas futuras tornam a avaliação mais útil.
Um AHF pode compensar harmônicos e potência reativa??
Alguns equipamentos de qualidade de energia ativa podem realizar mitigação de harmônicas e compensação de potência reativa dependendo de sua configuração e capacidade disponível. Os requisitos de harmônicas e de potência reativa ainda devem ser quantificados antes de decidir como o equipamento deve ser configurado.
