Apresenta

1
Diretoria Técnica Superintendência de Operação do
Sistema Gerência de Qualidade do Serviço
2
Qualidade da Energia Elétrica
Uma Visão da Área
Maria Jovita Villela Siqueira
3
ESTRUTURA DA APRESENTAÇÃO
4
Conceitos Gerais
5
O TermoQualidade da Energia Elétricaestá
relacionado com qualquer desvio que possa ocorrer
na magnitude, forma de onda ou freqüência da
tensão e/ou corrente elétrica. Esta designação
também se aplica às interrupções de natureza
permanente ou transitória que afetam o desempenho
da transmissão, distribuição e utilização da
energia elétrica.
6
Qualidade da Energia Qualidade da Tensão?
A influência do Concessionário v -
Qualidade Controlável i - Qualidade
Não-Controlável
7
(No Transcript)
8
EXEMPLOS DE PERDA DE QUALIDADE DA TENSÃO
9
(No Transcript)
10
A MOTIVAÇÃO

• Sensibilidade dos equipamentos à qualidade da
  tensão de suprimento
• A crescente aplicação de equipamentos que
  utilizam eletrônica de potência e outros
• O impacto de algumas medidas para a
  racionalização e conservação energética
• As maiores exigências impostas pelos
  consumidores
• Implicações de ordem econômica.

11
Crescimento das Cargas Eletrônicas
Crescimento das Cargas Eletrônicas nos EUA
12
EXEMPLOS DE SENSIBILIDADE DE PEQUENAS CARGAS
Eletrodomésticos
13
NÍVEL DE SENSIBILIDADE ÀS VARIAÇÕES DE TENSÃO DE
VÁRIOS COMPONENTES E EQUIPAMENTOS
Os aparelhos e componentes elétricos possuem
requisitos de qualidade de energia elétrica
diferentes entre sí.
14
EXEMPLOS DE SENSIBILIDADE DE PEQUENAS CARGAS
Microcomputadores
15
CUSTOS ESTIMADOS PARA INTERRUPÇÃO DE PROCESSO POR
UM INTERVALO INFERIOR A 1 MIN.
16
UM EXEMPLO DE RACIONALIZAÇÃO DA ENERGIA
17
AS ORIGENS DOS PROBLEMAS DE QUALIDADE
18
Harmônicos
19
HARMÔNICOS

• Conceito

Correntes e tensões com freqüências
correspondentes a múltiplos inteiros da
frequência fundamental.
20
HARMÔNICOS

• Definições

Distorção Individual de Tensão e de Corrente.
Tensão
I
n

Corrente
()

x100
DHI
I
I
1
Vn valor eficaz da tensão de ordem n
In valor eficaz da corrente de ordem n
V1 valor eficaz da tensão fundamental
I1 valor eficaz da corrente fundamental
n ordem da componente harmônica
21
HARMÔNICOS

• Definições

Distorção Total de Tensão e de Corrente.
Tensão
Corrente
Vn valor eficaz da tensão de ordem n
In valor eficaz da corrente de ordem n
V1 valor eficaz da tensão fundamental
I1 valor eficaz da corrente fundamental
n ordem da componente harmônica
22
GERAÇÃO DE HARMÔNICOS POR FONTES CHAVEADAS
Forma de Onda da Corrente Medida
DII ()
140
140
128,03
128,03
120
120
100
100
100
100
90,02
90,02
80
80
71,5
71,5
Decompisição Harmônica
60
60
48,1
48,1
40
40
26,7
26,7
20
20
8,9
8,9
7,9
7,9
2,9
2,9
0
0
1
3
5
7
9
11
13
15
DHI
1
3
5
7
9
11
13
15
DHTI
Ordem harmônica
-
n e DHTI ()
Ordem harmônica
-
23
GERAÇÃO DE HARMÔNICOS POR UM INVERSOR DE
FREQÜÊNCIA
Forma de Onda da Corrente Medida
Decompisição Harmônica
24
GERAÇÃO DE HARMÔNICOS POR UMA LÂMPADA
FLUORESCENTE COMPACTA (9W/220V) COM REATOR
ELETRÔNICO
Forma de Onda da Corrente Medida
Decompisição Harmônica
25
HARMÔNICOS
Medições de qualidade de energia realizadas, no
período da copa, na Bandeirante, Enersul e
Escelsa.
DEC
1º JOGO DO BRASIL - 13/06/2006 (Terça-feira) 16h00
hs Brasil 1 x 0 Croácia
The impact of FIFA World Cup 2006 on Power
Quality in the electric distribution
systems CIRED 2007 21 a 24 Maio em Viena
26
HARMÔNICOS
As medições harmônicas realizadas na ETD-
Bonsucesso, durante o período da copa, indicou a
presença da 3ª harmônica tão elevada quanto a 5ª
harmônica.
DEC
Esta medição contribuiu para validação do termo
de referência de medição harmônica do Operador
Nacional do Sistema (ONS) , na contratação de
serviço especializado para medição de harmônicos
no Sistema Interligado Nacional (SIN).
27
GERAÇÃO DE HARMÔNICOS POR NO-BREAKs
Forma de Onda da Corrente Medida
120
100
100
80
60
Decompisição Harmônica
40
28,68
26,2
20
8,21
4,89
5,33
3,14
2,53
0
1
5
7
11
13
17
19
DHTI
Ordem harmônica - n e DHTI ()
28
PERFIL TÍPICO DE DISTORÇÃO HARMÔNICA TOTAL DE
TENSÃO
Barramento 69 kV
DHVT VAN VBN VCN Máximo 7,10 4,60
7,10 Mínimo 1,90 1,20 1,40 Médio 4,36 2,87 4
,25
29
EFEITOS DE HARMÔNICOS

• Sobrecargas e sobreaquecimentos em equipamentos e
  redução da vida útil
• Sobretensões harmônicas e solicitações do
  isolamento dos dispositivos
• Operação indevida de equipamentos elétricos
• Aumento do consumo de energia elétrica.

30
PERDAS EM TRANSFORMADORES
Temperatura
Vida Útil
31
EFEITOS HARMÔNICOS EM TRANSFORMADORES
Vida Útil de um Transformador em Função da
Distorção Harmônica de Corrente
Tempo de Vida Útil (horas)
32
EFEITOS HARMÔNICOS EM MOTORES DE INDUÇÃO
M.I.T
e
33
EFEITOS HARMÔNICOS EM MOTORES DE INDUÇÃO
Perdas Elétricas de Um Motor de Indução em Função
da Distorção Harmônica de Tensão
Perdas Elétricas
34
EFEITOS HARMÔNICOS EM CABOS ELÉTRICOS
Constituição Física dos Cabos Isolados Cabo
Tripolar (XLPE)
35
EFEITOS HARMÔNICOS EM CABOS ELÉTRICOS
Vida Útil de um Cabo em Função da Distorção
Harmônica de Tensão
36
EFEITOS HARMÔNICOS EM CABOS ELÉTRICOS
Vida Útil de um Cabo em Função da Distorção
Harmônica de Corrente
37
EFEITOS HARMÔNICOS EM CAPACITORES

• Normalização
• Valor eficaz da tensão ? 110Vnominal (12/24hs)
• Valor de pico da tensão ? 120 VPico-nominal
• Valor eficaz da corrente ? 131 Inominal
• Potência reativa de operação ? 144 QC-nominal.

38
EFEITOS HARMÔNICOS EM CAPACITORES

• Ressonância

39
EFEITOS HARMÔNICOS EM MEDIDORES DE kWh TIPO
INDUÇÃO
40
Desequilíbrios de Tensão
41
TENSÕES TRIFÁSICAS DESEQUILIBRADAS
42
DESEQUILÍBRIOS DE TENSÃO

• Definição

(
V ou I)
Negativa
Sequência
de
Componente

100

x
Desequilíbrio
(
V ou I)
Positiva
Sequência
de
Componente
Alternativamente
(
V ou I)
Média
da
Máximo
Desvio

100

x
Desequilíbrio
(
V ou I)
Trifásicas
Grandezas
das
Média
43
DESEQUILÍBRIOS DE TENSÃO
Desequilíbrio()
Tensão Nema
Comp. Simétrica
Exemplo do Perfil de Desequilíbrio em Distribuição
44
PRINCIPAIS FONTES GERADORAS DE DESEQUILÍBRIOS

• Fornos de Indução
• Fornos a Arco
• Linhas com Parâmetros Desequilibrados
• Cargas Monofásicas
• etc...

45
EFEITOS DE DESEQUILÍBRIOS EM MOTORES DE INDUÇÃO
Efeitos do Desequilíbrio da Tensão na Corrente e
Temperatura de um Motor de Indução Trifásico
Operação de Um Motor de Indução Trifásico
100
100
80
80
60
60
40
40
20
20
Elevação de Temperatura ºC
Elevação de Temperatura ºC
0
0
Desequilíbrio de Corrente
Desequilíbrio de Corrente
0
0
2
2
3,5
3,5
5
5
Desequilíbrio de Tensão
Desequilíbrio de Tensão


46
Flutuação de Tensão e Efeito Flicker
47
VARIAÇÕES DE TENSÃO
48
FLUTUAÇÕES DE TENSÃO
Periódica
49
PRINCIPAIS CAUSADORES DAS FLUTUAÇÕES DE TENSÃO

• Fornos a Arco Elétrico.
• Laminadores.
• Máquina de Solda Elétrica.
• Motores (partida, e cargas intermitentes
  pesadas).
• Outros aparelhos de raio-X, tomógrafos, entrada
  de banco de capacitores, ferrovias
  eletrificadas, etc.

50
PRINCIPAIS CARGAS PERTURBADORAS

• Forno à Arco

51
PRINCIPAIS CARGAS PERTURBADORAS

• Laminadores

Comportamento da tensão de suprimento de um
laminador - Barramento de 13,8 kV
52
CINTILAÇÃO LUMINOSA (FLICKER)
Tensão
Fluxo Luminoso
53
PRINCIPAIS FATORES INFLUENTES

• Magnitude das variações de tensão DV
• Freqüência olho humano e lâmpadas
• Lâmpadas tipos, mecanismos de resposta,
  características nominais
• Forma de onda da flutuação de tensão
• Outros indivíduo, luz ambiente,
  duração/persistência, etc.

54
VARIAÇÃO LUMINOSA DE LÂMPADAS INCANDESCENTES
Obs. Lâmpadas fluorescentes são também afetadas,
porém, em menor intensidade. Variações da
tensão de 0,5 resultam em alterações do fluxo
luminoso entre 0,4 e 0,9 .
55
Variações de Tensão de Curta Duração - VTCDs
56
POR QUÊ HÁ TANTA DIVERGÊNCIA DE OPINIÕES ENTRE
CONSUMIDORES E CONCESSIONÁRIAS?
Seja uma falta que ocorra no sistema da
concessionária Ainda que tal falta seja
eliminada em poucos ciclos, ela pode causar
afundamentos na tensão de alimentação do
consumidor, com a duração também de alguns poucos
ciclos. CONSEQUÊNCIA Tal afundamento pode
causar o desligamento de um inversor de uma
indústria. Este problema pode ser monitorado á
priori, pela empresa distribuidora?
57
VARIAÇÃO DE TENSÃO DE CURTA DURAÇÃO

• Causas

Faltas, energização/desenergização de grandes
cargas (como motores).

• Classificação

• Perda temporária de tensão (interrupção
  temporária)
• Afundamento temporário de tensão (Voltage Sag)
• Elevação temporária de tensão (Voltage Swell)

58
VARIAÇÃO DE TENSÃO DE CURTA DURAÇÃO
Exemplos de Voltage Sag
Efeito de uma falta tipo fase-terra
Partida de um motor de indução
59
VARIAÇÃO DE TENSÃO DE CURTA DURAÇÃO

• Voltage Swell

• 110 VRMS 180
• 0,5 ciclo Dt 1 minuto

• Causas

Faltas assimétricas, desligamento de
grandes motores, etc.
Exemplo Voltage Swell causado por uma falta
fase-terra
60
RESULTADOS DE MEDIÇÕES REALIZADAS EM UM SISTEMA
REAL (CHESF)
Afundamentos de tensão em uma barra de 69 kV
Histograma das ocorrências de 1998 e 1999,
agregadas por nível
Afundamentos de tensão em uma barra de 69 kV
Histograma das ocorrências de 1998 e 1999,
agregadas por duração
61
AFUNDAMENTO MOMENTÂNEO DE TENSÃO INVERSOR TIPO PWM
62
AFUNDAMENTO MOMENTÂNEO DE TENSÃO EM COMPUTADORES
63
AFUNDAMENTO MOMENTÂNEO DE TENSÃO EM COMPUTADOR
a) Tensão de alimentação b) Tensão na saída
Afundamento de 40 com duração de 100 ciclos

a)
b)
a) Tensão de alimentação b) Tensão na saída
Afundamento de 50 com duração de 11 ciclos

a)
64
AFUNDAMENTO MOMENTÂNEO DE TENSÃO EM
REFRIGERADORES DOMÉSTICOS
Afundamento de 40 com duração de 10 ciclos

Interrupção de Tensão com duração de 7 ciclos

65
Transitórios
66
TRANSITÓRIOS

• Conceito

Fenômeno ou quantidade que varia entre dois
regimes permanentes consecutivos que denota um
evento indesejável e momentâneo em natureza.

• Tipos

• Transitório Impulsivo - variação súbita e
  unidirecional da tensão e/ou corrente
• Transitório Oscilatório - variação súbita e
  oscilatória da tensão e/ou corrente

67
TRANSITÓRIO IMPULSIVO
Podem ser bastante fortes em um local e não ter
um grande efeito logo à frente (resistências,
indutâncias e capacitâncias), em conjunto, podem
atenuar (ou até amplificar) os efeitos.
Exemplo de Fenômeno Impulsivo
68
TRANSITÓRIO OSCILATÓRIO
Energização de bancos de capacitores através de
disjuntores (freqüência entre 300 e 900 Hz,
duração 0,5 a 3 ciclos.)
69
Procedimentos da Distribuição de Energia Elétrica
no Sistema Elétrico Nacional - PRODIST Módulo
8 Qualidade da Energia Elétrica
http//www.aneel.gov.br/area.cfm?id_area82
70
OBJETIVOS

• Estabelecer os procedimentos relativos à
  qualidade da energia elétrica QEE
• Para a qualidade do produto, definir conceitos e
  parâmetros que possibilitem à ANEEL estabelecer
  valores-limite para os indicadores de QEE
• Para a qualidade dos serviços, estabelecer
  metodologia para apuração dos indicadores de
  continuidade, definindo limites e
  responsabilidades e, estabelecer metodologia de
  monitoramento automático dos indicadores de
  qualidade.

71
INDICADORES DE QUALIDADE
Os aspectos da qualidade do produto em regime
permanente ou transitório
a) tensão em regime permanente b) fator de
potência c) distorções harmônicas d)
desequilíbrio de tensão e) flutuação de
tensão f) variações de tensão de curta duração.
72
HARMÔNICOS
Valores de referência para as distorções
harmônicas totais
Tensão Nominal do Barramento Distorção Harmônica Total de Tensão (DTT)
VN 1kV 10
1kV lt VN 13,8kV 8
13,8kV lt VN 69kV 6
69kV lt VN 230kV 3
73
HARMÔNICOS
Valores de referência para as distorções
harmônicas individuais
74
FLUTUAÇÃO DE TENSÃO
O processo de medição deve ser realizado com o
medidor ajustado para o nível de tensão
correspondente, em baixa tensão.
Valor de Referência PstD95 PstS95
Adequado lt1 p.u./FT lt0,8 p.u./FT
Precário 1 p.u. 2 p.u./FT 0,8 1.6 p.u./FT
Crítico gt2 p.u./FT gt1,6 p.u./FT
75
VARIAÇÃO DE TENSÃO DE CURTA DURAÇÃO

• Não são atribuídos padrões de desempenho a estes
  fenômenos
• As distribuidoras, devem acompanhar e
  disponibilizar, em bases anuais, o desempenho das
  barras de distribuição monitoradas. Tais
  informações poderão servir como referência de
  desempenho das barras de consumidores do Grupo A
  com cargas sensíveis a variações de tensão de
  curta duração.

76
VARIAÇÃO DE TENSÃO DE CURTA DURAÇÃO
77
Maria Jovita Villela Siqueira jovita_at_enbr.com.br T
el. (11) 2178-7124