Fluxo de potência trifásico harmônico baseado no método backward/forward sweep para o estudo dos harmônicos gerados por cargas industriais e residenciais

Abstract

Orientador: Carlos Alberto Favarin Murari Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação Made available in DSpace on 2018-09-02T13:04:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Franchi_ThiagoPrini_M.pdf: 6773708 bytes, checksum: e1f5720dfbe193d471334c043d398b80 (MD5) Previous issue date: 2017 Resumo: Com o aumento de cargas eletrônicas em geral, dos equipamentos ferromagnéticos e dos dispositivos a arco (cargas com características não lineares) conectados nas redes de distribuição de energia elétrica, intensificou o aparecimento de distúrbios e distorções nas formas de onda da tensão e da corrente degradando a qualidade da energia elétrica, sendo este o foco da pesquisa que norteou esta tese de mestrado. Foi desenvolvido um algoritmo fundamentado no método backward/forward sweep do tipo Ladder para realizar o cálculo do fluxo de potência trifásico em redes radiais tanto na frequência fundamental como nas frequências harmônicas. É descrita uma modelagem matemática das cargas não lineares industriais e residenciais (motor de indução trifásico, forno elétrico a arco, lâmpada fluorescente compacta e os sistemas de cargas de baterias para veículos elétricos), bem como, são apresentadas as formas de onda da tensão e da corrente nas barras da rede devido ao conteúdo harmônico proveniente dessas cargas não lineares e relatados os efeitos dos harmônicos nos componentes da rede elétrica, as distorções harmônicas e uma análise referente às principais normas nacionais e internacionais vigentes sobre harmônicos. Através deste estudo verificou-se que: nos ramos da rede as perdas são maiores no tronco principal (ramos que ligam a carga não linear a barra da subestação) e apresentam um comportamento semelhante ao conteúdo harmônico da carga não linear; nos bancos de capacitores há um aumento da potência reativa e da perda devido à presença das tensões harmônicas; a distorção harmônica total para a tensão é maior para as barras mais próximas da barra com a carga não linear (estando ou não no tronco principal); e a distorção harmônica total para a corrente é maior nos ramos que formam o tronco principal Abstract: With the increase of electronic loads in general, ferromagnetic equipment, and arc devices (loads with nonlinear characteristics) in the electrical energy distribution grid, it was verified the appearance of disturbances and distortions at the voltage and current waveforms damaging the quality of the electrical energy. Due to the concernment with the quality of the electrical energy, this work intends to develop an algorithm founded on the backward/forward sweep method of the Ladder type to perform the three-phase power flux calculus in radial grids, both in fundamental frequency and harmonics frequencies. In this dissertation it is presented an industrial nonlinear loads mathematical modeling and residential (three phase induction motor, electric arc furnaces, compact fluorescent lamps and battery load systems for electric vehicles), as well as, the voltage and current waveforms at the electric grid bars due to the harmonic content originated from nonlinear loads, the effects of the harmonics at the electrical grid components, the harmonic distortion and an analysis referring to the current main national standards about harmonics. Through this study it was verified that: the loses at the grid ramification is greater than the main stem (ramifications link the nonlinear load to the substation bar) and present a similar behavior to the nonlinear load harmonic content; capacitor banks present an increase at the reactive power and the loses caused by the presence of harmonic voltage; the voltage total harmonic distortion is greater for the bars closer to the bars with the nonlinear load (being or not in the mains stem); and the current total harmonic distortion is greater in the ramifications that form the main stem Mestrado Energia Eletrica Mestre em Engenharia Elétric

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