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ORCID:  http://orcid.org/0009-0005-6305-6655
Tipo do documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso Aberto
Título: Análise da propagação de harmônicas de alta frequência em circuitos secundários de distribuição de energia elétrica
Título(s) alternativo(s): Analysis of the propagation of high frequency harmonics in secondary electrical power distribution circuits
Autor(es): Silva, Kelly Nataly Cunha
Primeiro orientador: Macedo Junior, José Rubens
Primeiro membro da banca: Gondim, Isaque Nogueira
Segundo membro da banca: Belchior, Fernando Nunes
Resumo: O entendimento de como a rede elétrica vem se transformando nos últimos anos é essencial para prever problemas e evitar danos aos equipamentos, tanto da distribuidora de energia elétrica local como de consumidores. Nesse contexto, essa dissertação investiga um tema recente no setor elétrico que envolve o aparecimento das harmônicas de alta frequência (na faixa de 2 a 150 kHz) emitidas por inversores de painéis fotovoltaicos, carregadores de veículos elétricos e outros equipamentos baseados em eletrônica de potência, comumente encontrados nos circuitos secundários de baixa tensão. As emissões de alta frequência, também conhecidas como supra-harmônicas, podem afetar a qualidade da energia elétrica dos sistemas de distribuição. Pesquisas recentes mostram que as supra-harmônicas podem causar interferências em dispositivos de comunicação e outros equipamentos conectados à rede elétrica. A investigação e análise de como as correntes de alta frequência se propagam em circuitos secundários de distribuição é importante para diagnóstico e atenuação de quaisquer distúrbios que podem ser causados por elas. O enfoque dessa dissertação é analisar como as injeções de correntes supra-harmônicas se refletem na tensão e como elas se propagam entre diferentes pontos de um sistema de distribuição. Para isso, foram realizadas modelagens e simulações através do software MATLAB Simulink®, considerando-se um circuito secundário de baixa tensão, modelado conforme modelo PI, e fontes emissoras de correntes supra-harmônicas. As análises foram feitas alocando as fontes de correntes supra-harmônicas em barras distintas da rede. Os resultados mostraram que os níveis de distorção harmônica de tensão dependem da frequência e da impedância da rede. Os resultados também exploraram os cenários potenciais deste tipo de rede, mostrando a consideração de seis sistemas de geração distribuída conectados à rede e injetando correntes supra-harmônicas de diferentes frequências e amplitudes. Em suma, os valores da taxa de distorção de tensão foram pequenos e não ultrapassaram 0,6%. Constatou-se que as emissões de correntes supra-harmônicas não se propagam pela rede devido ao caminho de baixa impedância das capacitâncias intrínsecas dos condutores elétricos e por meio do elemento capacitivo contido nas estruturas dos filtros de compatibilidade eletromagnética (EMC) presentes nos equipamentos emissores das correntes de alta frequência.
Abstract: Understanding how the power grid has been changing in recent years is essential to predict problems and avoid damage to equipment, both at the utility and consumers. In this context, this dissertation investigates a recent topic in the electricity sector, which involves the appearance of harmonics in the range of 2 to 150 kHz emitted by equipment such as photovoltaic panel inverters, electric vehicle chargers and other equipment controlled by power electronics present in low voltage secondary circuits. High frequency emissions, also known as supra harmonics, can affect the power quality of distribution systems. Research shows that supra harmonics can cause interference in communication devices and equipment connected to the grid. The investigation and analysis of how high frequency currents propagate in distribution secondary circuits is important for diagnosing and mitigating any disturbances that may be caused by them. The focus of this dissertation is to analyze how the supra harmonic current injections are reflected in the voltage and how they propagate in different points of a secondary distribution system. For this, simulations were performed using MATLAB Simulink® software, where a secondary distribution circuit was modeled including its lines in PI model and sources emitting supra harmonic currents. The analyses were made by allocating these sources in different bars of the system. The results showed that voltage harmonic distortion levels depend on the frequency and grid impedance. The results also explored the potential scenarios of this type of grid, showing the consideration of six distributed generation systems connected to the network and injecting supra harmonic currents of different frequencies. In summary, the values of the voltage distortion rate were small and did not exceed 0.6%. It was found that the supra-harmonic emissions caused by the high frequency currents do not propagate through the network due to the low impedance path of the intrinsic capacitances of the electrical conductors and through the capacitive element contained in the structures of the electromagnetic compatibility (EMC) filters present in the equipment emitting the high frequency currents.
Palavras-chave: supra-harmônicas
supraharmonic
propagação de supra-harmônicas
supraharmonic propagation
emissão em alta frequência
high frequency emission
sistemas de distribuição
electric power distribution
qualidade da energia elétrica
power quality
Área(s) do CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::SISTEMAS ELETRICOS DE POTENCIA
Assunto: Engenharia elétrica
Energia elétrica - Distribuição - Alta tensão
Análise harmônica
Circuitos elétricos - Análise
Idioma: por
País: Brasil
Editora: Universidade Federal de Uberlândia
Programa: Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica
Referência: SILVA, Kelly Nataly Cunha. Análise da propagação de harmônicas de alta frequência em circuitos secundários de distribuição de energia elétrica. 2023. 88 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2023. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2023.486.
Identificador do documento: http://doi.org/10.14393/ufu.di.2023.486
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/39067
Data de defesa: 28-Ago-2023
Aparece nas coleções:DISSERTAÇÃO - Engenharia Elétrica

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