O Papel da Supressão de Harmônicos na Proteção de Equipamentos de Chaveamento em Média e Baixa Tensão

Os harmônicos são um inimigo insidioso com o qual os atuais sistemas elétricos de distribuição estão sendo bombardeados. Gerados por cargas não lineares, como inversores de frequência (VFDs), retificadores, iluminação LED e no-breaks (UPS), as correntes e tensões harmônicas comprometem a natureza senoidal da alimentação elétrica. Embora o impacto disso sobre transformadores seja bem conhecido (aquecimento excessivo e perdas), o impacto nos equipamentos de chaveamento em Média Tensão (MV) e Baixa Tensão (LV) a jusante é igualmente catastrófico. A supressão de harmônicos não trata apenas da qualidade da energia, mas constitui um método crítico para lidar com o próprio cerne do seu sistema elétrico: os equipamentos de chaveamento que controlam e isolam a energia.

A Tensão Oculta nos Componentes dos Equipamentos de Chaveamento

O quadro de comutação também é configurado para operar em uma frequência e tensão específicas, normalmente 50 ou 60 Hz. As harmônicas geram correntes de alta frequência que comprometem a integridade mecânica e térmica dos componentes do quadro de comutação. As correntes harmônicas podem afetar a atuação dos dispositivos térmico-magnéticos nos disjuntores. As correntes de Foucault causam aquecimento adicional nas partes condutoras, barramentos e conexões induzidos pelas frequências harmônicas. Isso acelera o envelhecimento da isolação e aumenta a resistência das juntas mecânicas. O efeito pelicular pode provocar o fluxo de corrente apenas na superfície dos condutores em frequências mais elevadas, reduzindo efetivamente a capacidade de condução de corrente (ampacidade) dos condutores e gerando pontos quentes. O projeto do sistema de transformadores Ryan leva em consideração a distorção harmônica total (THD), de modo que o quadro de comutação e transformadores possa operar como um único conjunto e não seja submetido a falhas inesperadas que causem paradas não programadas onerosas.

Como os transformadores se tornam a primeira linha de defesa

Transformadores sempre oferecerá alguma impedância às harmônicas, sendo necessários projetos especiais para reduzi-las eficazmente. Nesse caso, surge a distinção entre um transformador convencional de distribuição e um transformador redutor de harmônicas (ou com classificação K). Transformadores normais não levam em consideração as perdas por correntes parasitas resultantes de cargas não lineares; eles superaquecem e têm vida útil reduzida.

Podemos personalizar nossos transformadores, particularmente a linha VPI (e até mesmo nossos modelos a seco de resina fundida) na Ryan Electric para incorporar características supressoras de harmônicos. Reduzimos a transmissão de harmônicos de sequência zero (incluindo o 3º harmônico) entre o lado de BT e o lado de MT com o auxílio de blindagem eletromagnética e projetos do núcleo. Isso evita que correntes harmônicas fluam para montante, causando sobrecarga nos equipamentos de chaveamento de MT. Além disso, nossos transformadores, por projeto, oferecem uma barreira quando conectados em uma subestação unitária, concentrando a distorção harmônica no lado da carga e não submetendo os equipamentos de chaveamento primários a uma carga elétrica desnecessária.

Deslocamento de Fase: A Chave para a Cancelamento em Aplicações com Retificadores

Em grandes sistemas retificadores (por exemplo, eletrólise, refino de metais ou grandes centros de dados), a forma mais desejável de supressão harmônica é obtida antes mesmo de os harmônicos atingirem os equipamentos de chaveamento. Os transformadores com deslocamento de fase são projetados exatamente para esse fim.

A Ryan Electric especializa-se em retificadores de múltiplos pulsos (12 pulsos, 24 pulsos e 48 pulsos) transformadores . Eles são, de fato, os precursores dos retificadores, que provocam um deslocamento de fase entre os segundos enrolamentos, de modo que as harmônicas geradas pelos retificadores (a 5ª, a 7ª, etc.) possam se anular no próprio transformador. A quantidade de corrente que circula no lado primário e através do quadro de manobra de média tensão é muito mais limpa. Essa supressão passiva de harmônicos reduz o nível da corrente RMS que passa pelas barras coletoras e disjuntores do quadro de manobra, diminui as temperaturas de operação e prolonga a vida útil desses componentes essenciais, sem a necessidade de filtros ativos de alto custo.

Integração de Sistema e Conformidade com Normas Globais

A supressão de harmônicos exige uma visão sistêmica do sistema elétrico. Não existe um transformador no vácuo; ele deve ser integrado a quadros de manobra, bem como a relés de medição e proteção, para formar uma rede robusta. As soluções fornecidas pela Ryan Electric consideram essa integração. Nossos transformadores para subestações compactas e subestações unitárias oferecem uma solução intermediária entre a alimentação e a distribuição em média tensão (MV) e a baixa tensão (LV).

Garantimos que nossos equipamentos atendam a altos padrões internacionais, incluindo a norma IEEE 519, que estabelece o nível máximo de distorção harmônica permitido no ponto comum de acoplamento. Nossa fabricação e testes de transformadores e de equipamentos de manobra compatíveis permitem proteger todo o sistema — e não apenas o transformador. Para assegurar que, ao serem instalados em campo, nossos equipamentos protejam efetivamente os quadros de manobra de média e baixa tensão contra os efeitos devastadores da distorção harmônica, realizamos ensaios de desempenho sob cargas harmônicas simuladas em nossos laboratórios de ensaios aprovados pela CNAS, garantindo assim a confiabilidade aos nossos clientes nos centros de dados da Microsoft e às concessionárias elétricas nacionais.

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