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Injeção de CC, a nova fonte de problemas

Energia renovável
DC injection the new source of trouble

Os sistemas fotovoltaicos conectados à rede estão crescendo em importância como fontes de energia sustentáveis.

A energia de CC dos painéis solares é convertida em energia de CA por inversores. Estes não têm transformador e, além de gerar corrente CA, também injetam uma pequena corrente CC. A injeção de corrente CC excessiva em uma rede CA pode causar problemas como a saturação do transformador, o que causará perdas adicionais e reduzirá a vida útil do transformador. Para medir esses componentes CC, precisamos de um Analisador de Qualidade de Energia que pode lidar com tensões CC e correntes CC. A série Fluke 430-II atende a esse requisito e possui esse recurso que torna este instrumento único para esse tipo de medição.

Até mesmo pequenas tensões CC podem injetar grandes correntes CC

A baixa impedância de uma rede CA significa que uma pequena tensão CC dos inversores conectados à rede cria uma grande injeção de corrente CC. Esta corrente CC não é uma corrente de falha, mas é causada pela assimetria entre a meia onda positiva e negativa da corrente alimentada na rede.

Os inversores não têm transformadores de saída para bloquear a injeção CC, portanto, ela deve ser evitada. Se a injeção de CC não for evitada no inversor, ela será alimentada na rede, causando problemas aos componentes conectados à rede.

Mesmo pequenas correntes CC podem saturar transformadores e outras máquinas elétricas, como motores e geradores. Os efeitos podem aparecer como ruído, vibração, torque pulsante e superaquecimento.

Muitos países já possuem regulamentações que protegem a rede de injeções de corrente CC. Os padrões IEEE 1547.1, IEC61727 e DIN VDE 0126 especificam o deslocamento CC máximo permitido. A BS-India, por exemplo, especifica que o deslocamento CC máximo permitido na Índia é de 1 %/2 da saída. Consulte os Padrões técnicos CEA para conectividade à rede, (retificação), regulamentos de 2012.

Outras fontes de injeção CC

Drives modernos de velocidade variável, especialmente aqueles com retificadores ativos, também injetam CC em redes de CA.

Outras cargas não lineares e não simétricas, como luzes LED, também podem injetar CC. O uso em larga escala desses componentes aumentará a CC injetado total. Os escritórios costumam ter muitos PCs em uso ao mesmo tempo, o que pode levar a níveis significativos de corrente CC.

A natureza exata de qualquer soma (ou cancelamento devido às polaridades de injeção opostas) só pode ser determinada medindo a injeção CC real.

Efeito nas contas

O componente CC não será reconhecido pelos medidores de uso de kWh. Os transformadores de corrente e tensão não irão trasmitir o componente CC para o secundário, portanto, o medidor não o vê.

Os componentes CC na corrente de carga podem vir de componentes CC na tensão de alimentação, conduzindo CC em cargas lineares, ou usando cargas puxando correntes retificadas (parcialmente). De qualquer forma, eles saturam o núcleo do transformador e causam erros de registro potencialmente grandes no medidor.

Medições reais com um analisador PQ

Um relatório da BSRIA do Reino Unido monitorou os níveis de CC em edifícios. As medições foram feitas por um engenheiro da BSRIA, usando um analisador de qualidade de energia Fluke 41B e sensores de corrente de Efeito Hall associados. Os níveis de CC de 0,04A (7,7% da corrente rms) e 0,03A (11,2% da corrente rms) foram identificados para laptops e desktops individuais, respectivamente.

A Fluke realizou medições semelhantes utilizando um Fluke 435-II de alta resolução que permite medir correntes CC sem utilizar filtros. Possui entradas de tensão e corrente CC acopladas. Usamos uma pinça de corrente CC com um sensor Hall para medir o componente da corrente CC.

Análise de harmônicas com valor rms como referência

Os diferentes padrões usam o valor rms como referência para o nível máximo de corrente CC, como na configuração a seguir.

Acessar o menu Harmônicos (Figura 2) e ao mover o cursor para a corrente CC, teremos uma leitura direta dos valores absolutos e relativos das correntes CC (Figura 3) no ponto de acoplamento de uma planta industrial.

As medições de corrente CC no Fluke 435-II são acessadas no menu Harmônico. Figura 2. As medições de corrente CC no Fluke 435-II são acessadas no menu Harmônico.
A leitura de corrente CC (esquerda) é mostrada ao lado dos valores harmônicos. Figura 3: A leitura de corrente CC (esquerda) é mostrada ao lado dos valores harmônicos.

Solução de problemas e prevenção de problemas em sua rede quando você planeja usar energia renovável

Reduzir a injeção de corrente CC melhorará a eficiência de transformadores e máquinas elétricas. O analisador de qualidade de energia Fluke 435-II com acoplamento CC de alta resolução mede correntes CC sem a necessidade de filtros ou outro equipamento.