THDi e THDv em sistemas UPS são dois dos indicadores mais ignorados em ambientes críticos. Não por falta de importância, mas por falta de interpretação. Medir harmônicos é relativamente simples com o equipamento certo. O problema está na etapa seguinte: saber o que fazer com os números.
Esse artigo não tem por objetivo explicar o básico de harmônicos e espera-se que o leitor já tenha conhecimento prévio. O foco aqui é prático: o que monitorar, quais limites aplicar em ambientes críticos, como uma medição real deve ser lida e quando o UPS em dupla conversão é suficiente e quando não é.
THDi e THDv: a diferença que importa
Os dois índices medem distorção harmônica, mas em grandezas diferentes e com impactos distintos.
O THDv (Total Harmonic Distortion de tensão) mede a distorção na forma de onda da tensão fornecida. Ou seja, idealmente queremos seu valor o mais próximo de zero possível. Em sistemas críticos, devemos pensar em nos 3 subsistemas geradores de tensão: A própria concessionária de energia, os geradores e os UPSs (lado inversor).
Quanto maior for o THDv, maior são os riscos de falha elétrica por rompimento do dielétrico de todos os componentes e maior é a degradação dos equipamentos (principalmente dos filtros capacitivos).
O THDi (Total Harmonic Distortion de corrente) mede a distorção na forma de onda da corrente absorvida. Ou seja, queremos seu valor o mais próximo de zero possível também. Em sistemas críticos, devemos pensar nos subsistemas que absorvem corrente: Os UPSs (lado retificador), retificadores e cargas. É normal que equipamentos gerem harmônicas de corrente no sistema elétrico. É importante reforçar que o THDi é gerado pela própria carga, e não pelas fontes geradoras de tensão.
Quanto maior for o THDi, maior serão as componentes harmônicas na corrente que, ao circular pelos cabos e transformadores da instalação, produzem calor, sobrecarga em neutros e degradação de equipamentos. Ainda, quando o THDi das cargas é alto e a impedância da rede não é desprezível, a distorção de corrente gera também THDv!
Por que os dois precisam ser monitorados juntos
Uma instalação pode ter THDi alto mas THDv aceitável, quando a rede é robusta o suficiente para absorver a distorção de corrente sem converter em distorção de tensão. O inverso também é possível: THDi aparentemente controlado com THDv elevado, causado por fontes externas ou por problemas na distribuição interna. Analisar apenas um dos dois índices leva a diagnósticos incompletos e decisões equivocadas.
Limites de referência para ambientes críticos
Quando falamos de ambientes críticos, é importante lembrar de classificar as cargas críticas de acordo com sua sensibilidade. Cargas sensíveis DEVEM obrigatoriamente estarem sob a alimentação dos UPSs. Os UPSs dupla conversão, acabam “isolando” os defeitos de qualidade de tensão (THDv) da concessionária para as cargas.
As normas internacionais estabelecem limites diferentes conforme o contexto da instalação. Para referência prática:
- THDv na entrada do UPS: até 10% é tolerável para a maioria dos UPS; acima disso, o sistema pode desconectar a rede de entrada por entender que está fora das tolerâncias
- THDv na saída do UPS (dupla conversão): deve ser inferior a 3% em condições normais; valores acima indicam problema no inversor ou no filtro de saída
- THDi do retificador do UPS (retuficador a IGBT de alta frequência): ficam abaixo de 3%
- THDv para cargas sensíveis (equipamentos médicos, automação, TI): devem ficar abaixo de 3%
Esses números não são regras absolutas. São pontos de referência para análise. O impacto real depende da sensibilidade específica das cargas instaladas e do perfil de operação do ambiente.
Como realizar uma medição útil em campo
Uma medição de qualidade elétrica mal executada gera dados que não permitem diagnóstico. Os erros mais comuns são medir em um único ponto, em horário de baixa carga e sem registro temporal.
Uma medição técnica minimamente útil precisa considerar:
- Medição na entrada e na saída do UPS simultaneamente, para comparar o que a rede entrega com o que o UPS fornece à carga
- Registro contínuo por pelo menos 24 horas, já que harmônicos variam com o perfil de carga ao longo do dia e identificar o pico é mais relevante do que a média
- Medição nas três fases individualmente, pois desequilíbrio entre fases é comum em instalações com cargas monofásicas distribuídas de forma irregular
- Análise espectral por ordem harmônica, porque saber que o THD total é 15% não é suficiente; identificar quais ordens harmônicas dominam (3ª, 5ª, 7ª) permite localizar as fontes geradoras
Quando o UPS em dupla conversão é suficiente e quando não é
O UPS em modo dupla conversão reconverte a energia completamente: retifica a entrada em CC e depois inverte de volta para CA. Esse processo elimina as distorções de tensão da rede de entrada antes que cheguem à carga crítica. Para o THDv na saída, um UPS de dupla conversão bem especificado é a solução mais eficaz disponível. Mas ele não resolve tudo.
O UPS em dupla conversão:
- Isola a carga das distorções de tensão da rede, resolvendo o THDv que a carga recebe no ponto de saída do UPS
- Isola as distorções de corrente da carga (gerado pela própria carga) da rede de entrada, melhorando a qualidade geral da instalação
Mas o UPS em dupla conversão:
- Apesar de ajudar, não protege outros equipamentos não críticos conectados na rede de entrada, pois a distorção na entrada continua impactando cargas sem UPS
- Não resolve THDv no ponto de alimentação da carga crítica se existirem múltiplas cargas geradoras de THDi em uma instalação de alta impedância. Nesse caso, outros filtros/transformadores separadores podem ser úteis.
Quando o problema de THDi na entrada é relevante, como em instalações com transformadores de baixa potência ou com gerador como fonte principal, a solução vai além do UPS. Filtros harmônicos ativos ou retificadores IGBT com correção de fator de potência são alternativas que precisam ser avaliadas com base na medição real da instalação.
Conclusão
THDi e THDv em sistemas UPS são indicadores de saúde da instalação elétrica, não apenas do UPS em si. Medir, interpretar corretamente e agir com base em dados reais é o que diferencia uma gestão técnica de uma gestão reativa. O UPS em dupla conversão resolve o problema na saída. O que acontece na entrada precisa de diagnóstico específico. Em ambientes críticos, não existe margem para adivinhar o estado da qualidade da energia. Ela precisa ser medida.
