O mecanismo de influência harmônica nas características de operação de dispositivos de proteção contra fuga à terra é bastante complexo. Em diferentes circunstâncias, os fatores que dominam a operação confiável de correntes harmônicas nesses dispositivos também variam. Este artigo discute principalmente a influência das formas de onda harmônicas na confiabilidade dos dispositivos de proteção contra fuga à terra. Não consideramos os efeitos da saturação magnética e da histerese, assumindo que a forma de onda da corrente de fuga no lado primário pode ser transmitida com precisão para o lado secundário, e analisamos o impacto de harmônicos de baixa e alta ordem nos dispositivos de proteção contra fuga à terra.
O impacto dos harmônicos em dispositivos de proteção contra fuga à terra
Tanto as harmônicas de baixa ordem quanto as de alta ordem afetam a operação confiável dos dispositivos de proteção contra fuga à terra, mas os principais fatores que as afetam são diferentes. A influência das harmônicas de baixa ordem abrange dois aspectos: amplitude e fase. Alterações na fase e na amplitude das harmônicas causam distorções significativas na forma de onda da corrente de fuga, alteram o fator de amplitude dessa forma de onda e podem causar erros ou flutuações na proteção. Embora as harmônicas de alta ordem variem rapidamente, com a forma de onda se alterando periodicamente 49 vezes dentro de um ciclo da frequência da rede elétrica, o fator de fase tem um impacto pequeno no valor de atuação do dispositivo de proteção contra fuga à terra. No entanto, assim como nas harmônicas de baixa ordem, sua amplitude também afeta a proteção.
A influência dos harmônicos em diferentes tipos de dispositivos de proteção contra fuga à terra (eletrônicos, eletromagnéticos) também varia. Os dispositivos eletrônicos de proteção contra fuga à terra podem reduzir efetivamente o impacto dos harmônicos na sensibilidade dos dispositivos de proteção contra corrente de fuga, graças aos elementos de filtro presentes nos componentes eletrônicos. Esses elementos filtram os harmônicos no lado secundário do transformador de corrente de fuga e, em seguida, aplicam o sinal de corrente de fuga processado ao relé. Portanto, são mais confiáveis do que os dispositivos eletromagnéticos quando utilizados.
Contramedidas para o impacto de harmônicos em dispositivos de proteção contra fuga à terra
Este artigo propõe algumas medidas práticas para reduzir o impacto das correntes harmônicas na rede elétrica sobre a confiabilidade operacional dos dispositivos de proteção contra fuga à terra e melhorar sua confiabilidade.
• A interferência harmônica gerada por motores monofásicos durante a partida e operação, incluindo a amplitude e a duração das harmônicas, está relacionada ao ângulo de fase inicial da tensão terminal dos motores monofásicos, à distância entre os motores monofásicos e as caixas de distribuição de baixa tensão e ao número de motores monofásicos conectados a uma determinada fase. Para eliminar ou reduzir o mau funcionamento dos protetores devido à interferência harmônica, os seguintes métodos podem ser adotados:
Distribua a carga do motor monofásico o mais uniformemente possível entre as três fases e evite conteúdo harmônico excessivo em qualquer circuito de fase. Aumente adequadamente a corrente residual de operação nominal do protetor, o que pode reduzir significativamente o mau funcionamento do protetor causado por interferência harmônica durante a partida do motor monofásico.
• Para minimizar o impacto dos harmônicos gerados por equipamentos de frequência variável utilizados em redes elétricas rurais de baixa tensão sobre os dispositivos de proteção contra fuga à terra, o valor de ajuste da corrente de atuação e o tempo de atuação do dispositivo de proteção contra corrente de fuga total podem ser aumentados para suprimir a interferência causada pelos harmônicos gerados por esses equipamentos. Ajustando o tempo de atuação e o valor de ajuste da corrente de atuação do dispositivo de proteção contra fuga à terra pulsada e utilizando a proteção coordenada entre a proteção total e a proteção final, o disparo do dispositivo de proteção devido à ação de salto pode ser efetivamente evitado.
• Além dos métodos acima, a redução do conteúdo harmônico na corrente de linha por meio do controle de harmônicos também pode reduzir o impacto dos harmônicos na rede elétrica sobre os dispositivos de proteção contra fuga à terra.
Para dispositivos de proteção contra fuga à terra eletromagnéticos instalados em redes rurais, como não possuem elementos de filtro eletrônico, o impacto dos harmônicos na confiabilidade da proteção é relativamente grande. Portanto, é recomendável adicionar dispositivos de filtragem na saída da proteção para reduzir a corrente harmônica que flui para o dispositivo de proteção contra fuga à terra.
Nas áreas onde se pretende instalar dispositivos de proteção contra fuga à terra em redes rurais, recomenda-se aumentar a utilização de dispositivos eletrônicos de proteção contra fuga à terra e aproveitar os seus elementos de filtragem internos para reduzir o impacto dos harmônicos na proteção.
Data da publicação: 06 de maio de 2025