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Este artigo propõe um modelo de análise e
apresentação do relatório da qualidade da energia
elétrica embasado no Módulo 8 – Qualidade da
Energia Elétrica dos Procedimentos de Distribuição
(Prodist), utilizando como exemplo as aferições
de tensão realizadas pelo período de uma semana
no ponto de entrega de energia elétrica de uma
siderúrgica alimentada em 13,8 kV (média tensão),
que possui um forno a arco de 3,2 MW.
Os indicadores analisados são: tensão de regime
permanente, flutuação de tensão, desequilíbrio de
tensão, distorção harmônica total e individual de
tensão e Variações de Tensão de Curta Duração
(VTCD). Também são contemplados os indicadores de
continuidade do fornecimento (qualidade do serviço).
Tensão em regime permanente (DRC e DRP) O termo “regime permanente” compreende o
intervalo de tempo da leitura de tensão, definido
como sendo de dez minutos, em que não ocorrem
distúrbios elétricos capazes de invalidar a leitura.
No item 2.7.1.1 do módulo 8 do Prodist, tem-se
que o conjunto de leituras para gerar os indicadores
individuais deverá compreender o registro de 1008
leituras válidas obtidas em intervalos consecutivos
Por André Luís Grandi e Maria Jovita Siqueira*
Capítulo IX
Modelo de relatório de qualidade da energia elétrica atendendo aos Procedimentos de Distribuição (Prodist)
Dist
ribu
ição
de
ener
gia
(período de integralização) de dez minutos cada,
com exceção das que eventualmente sejam
expurgadas conforme o item 2.6.2.
Após a obtenção do conjunto de leituras válidas, deve
ser calculado o índice de duração relativa da transgressão
para tensão precária (DRP) e o índice para tensão crítica
(DRC) de acordo com as seguintes expressões:
(1)
(2)
Em que: nlp e nlc representam o número
de leituras situadas na faixa precária e crítica,
respectivamente. Ressalta-se que, para cada nível de
tensão, tem-se as faixas para os cálculos de 1 e 2.
Essas faixas podem ser consultadas nas tabelas de 1
a 10 do Anexo I do módulo 8 do Prodist.
Para a análise da tensão em regime permanente,
apresenta-se o gráfico semanal, totalizando as 1.008
leituras válidas. Em seguida, faz-se uma análise
sob a forma de gráfico de histograma dos registros
de tensão por fase. O comportamento semanal
da tensão pode ser visualizado na Figura 1 e o
histograma de tensão na Figura 2.
DRP = *100[ % ]nlp
1088
DRC = *100[ % ]nlc
1088
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Após a apresentação do gráfico semanal, bem como do
histograma, são apresentados os indicadores calculados,
conforme pode ser visualizado na Tabela 1.
Em especial, para o cliente em questão, os indicadores de
DRP e DRC se comportaram de modo inferior aos limites máximos
estabelecidos pelo órgão regulador, que são: DRPM = 3,0% e
DRCM = 0,5%.
Flutuação de tensão A flutuação de tensão é uma variação aleatória, repetitiva ou
esporádica do valor eficaz da tensão. Assim, a determinação da
qualidade da tensão de um barramento do sistema de distribuição,
quanto à flutuação de tensão, tem por objetivo avaliar o incômodo
provocado pelo efeito da cintilação luminosa no consumidor final
que tenha seus pontos de iluminação alimentados em baixa tensão.
Nesse sentido, instalam-se registradores digitais de flutuação de
tensão, baseados no protocolo definido pela IEC 61000-4-15 e
sincronizados, via GPS, no cliente que se deseja monitorar e na
instalação de baixa tensão (BT) adjacente ao cliente, buscando,
com isso, a comprovação da origem do fenômeno, ou ainda, a
identificação das contribuições associadas ao cliente medido em
Tabela 1 – IndIcadores de drP e drc
Indicador
DRP
DRC
Fase A
0,00%
0,00%
Fase B
0,10%
0,10%
Fase C
0,00%
0,00%
Figura 1 – Gráfico semanal com 1.008 leituras.
Figura 2 – Histograma de tensão com 1.008 leituras.
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ribu
ição
de
ener
gia relação à baixa tensão (BT).
Utiliza-se para análise de flutuação de tensão o indicador
de severidade de curta duração (PST), conforme está descrito no
módulo 8 do Prodist, no item número 6, que trata do indicador
de flutuação de tensão. A Figura 3 apresenta o gráfico semanal
comparativo entre a corrente máxima de carga do cliente e o
indicador de PST.
Por meio destas correlações, é possível afirmar que o indicador
de PST medido na baixa tensão é consequência única e direta da
operação das cargas da unidade em MT.
Desequilíbrio de tensão O desequilíbrio de tensão é o fenômeno associado a alterações
dos padrões trifásicos do sistema de distribuição. Para esse
indicador, o Prodist, em seu módulo 8, estabelece para cálculo a
seguinte expressão (3) quando das medições entre fase-neutro:
(3)
Em que as terminologias são as da Tabela 3, a seguir.
O limite de referência estabelecido para o fator de desequilíbrio
(FD%) deve ser igual ou inferior a 2% para os barramentos do
sistema de distribuição.
Para o desequilíbrio de tensão, a exemplo da flutuação de tensão,
também pode ser visualizada a relação existente entre a corrente
da unidade e indicador (FD%) pela Figura 5. Posteriormente, esses
valores podem ser correlacionados para que se verifiquem suas
relações de interdependência.
Visando a uma identificação mais precisa da relação entre
corrente e PST, foi utilizada também a estatística descritiva pelo
coeficiente de correlação de Pearson (R), que mede o grau de
relacionamento entre duas variáveis quaisquer.
As amplitudes de correlação entre duas variáveis podem variar
de 0% a 100%, sendo (R = 0) como correlação nula e (R = 100)
uma correlação total. A correlação entre a corrente e o PST pode
ser verificada na Tabela 2.
Logo, fica claro que existe uma forte correlação entre o
indicador de PST e a operação das cargas da unidade fabril,
comprovando que quase a totalidade da composição do indicador
é consequência da operação das cargas da unidade medida.
Complementando as análises, faz-se uma correlação dos
valores de PST medidos na média tensão e os valores de PST
medidos na baixa tensão. Com o intuito de se obter uma melhor
visualização da correlação, é reproduzido a seguir um gráfico
comparativo diário das duas medições.
Tabela 2 – correlação PsT versus correnTe
Tabela 3 – TermInologIa
Dia
18/07/08
19/07/08
20/07/08
21/07/08
22/07/08
23/07/08
2407/08
Semanal
Correlação Pst x Corrente
Fase A
57,46%
83,91%
74,36%
76,61%
66,61%
92,80%
85,00%
89,14%
Fase B
50,48%
83,08%
74,79%
76,19%
69,74%
92,46%
90,16%
88,69%
Fase C
53,51%
84,05%
72,56%
74,53%
73,08%
93,53%
94,12%
89,12%
Identificação da grandeza
Fator de desequilíbrio
Magnitude da tensão de sequência negativa (RMS)
Magnitude da tensão de sequência positiva (RMS)
Símbolo
FD
V-
V+
FD% = *100V -
V +
Figura 3 – Comparativo entre corrente média do cliente e PST.
Figura 4 – Comparativo entre PST de média e baixa tensão.
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ribu
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de
ener
gia
A Figura 6 traz o histograma de desequilíbrio dos valores
médios ao longo dos sete dias de medição, totalizando 1.008
leituras válidas.
Destes valores, teve-se FD% de até 3,71%, como pode ser
visualizado na Figura 6, pois nesse histograma constam os valores
máximo, médio e mínimo dos valores integralizados a cada dez
minutos. O valor do FD% registrado é acima do limite referencial
de 2% do Módulo 8 do Prodist.
Distorção total de ensaio (DTT%) e distorção individual de tensão (DIT%)
Em relação a harmônicos, foi analisada a distorção total de
tensão (DTT%) e, para os harmônicos individuais, foram analisadas
as ordens de maior relevância, que, para o caso específico, foram
as ordens 3ª, 5ª e 7ª.
A seguir, reproduz-se o gráfico comparativo entre o indicador
de DTT% e a corrente máxima de carga do cliente.
Figura 5 – Gráfico de desequilíbrio de tensão e gráfico de corrente.
Figura 6 – Histograma de desequilíbrio.
Figura 9 – Histograma DIT3% médios.Figura 7 – Comparação entre DTT e corrente de carga.
Também para o indicador de DTT teve-se uma correlação alta,
como pode ser visualizado na Tabela 4.
Esta correlação alta comprova que o indicador de DTI%
é consequência da operação das cargas da unidade. Para a
DIT%3, foi feita a mesma análise, como pode ser visualizado
na Figura 8.
Para as demais ordens harmônicas, 5º e 7º ordens, foram
feitas as mesmas análises que para a de 3ª ordem.
Adicionalmente, além dos gráficos semanais e da correlação
existente entre a corrente do cliente, para cada ordem harmônica
apresenta-se o histograma com o resumo dos valores, como
pode ser visualizado como exemplo para DIT%3.
Tabela 4 – correlação dTT% versus correnTe
Dia
18/07/08
19/07/08
20/07/08
21/07/08
22/07/08
23/07/08
24/07/08
Semanal
Correlação Pst x Corrente
Fase A
46,24%
71,27%
65,77%
58,51%
42,14%
79,71%
77,83%
76,20%
Fase B
41,13%
62,86%
66,15%
60,62%
52,24%
80,44%
69,93%
78,30%
Fase C
43,19%
62,31%
66,37%
59,69%
51,78%
78,96%
68,15%
76,76%
Figura 8 – Comparação entre DIT3% e corrente máxima do cliente.
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Variações de tensão de curta duração (VTCDs) As variações de tensão de curta duração são desvios
significativos no valor eficaz da tensão em curtos intervalos de
tempo. As variações de tensão de curta duração são classificadas
conforme a Tabela 5 a seguir:
Quando as oscilografias de tensão e as correntes são disponibilizadas
pelo medidor de qualidade da energia elétrica, sugerimos que seja
realizada uma correlação entre estas informações visando a serem
Tabela 5 – classIfIcações das varIações de Tensão
Classificação
Variação
momentânea
de tensão
Variação
temporária de
tensão
Denominação
Interrupção momentânea de tensão
Afundamento momentâneo de tensão
Elevação momentânea de tensão
Interrupção temporária de tensão
Afundamento temporário de tensão
Elevação temporária de tensão
Duração da variação
Inferior ou igual a
três segundos
Superior ou igual a um ciclo e inferior ou igual
a três segundos
Superior ou igual a um ciclo e inferior ou igual
a três segundos
Superior a três segundos e inferior
ou igual a um minuto
Superior a três segundos e inferior
ou igual a um minuto
Superior a três segundos e inferior
ou igual a um minuto
Amplitude da tensão em relação
à tensão de referência
Inferior a 0,1 pu
Superior ou igual a 0,1pu e inferior a 0,9pu
Superior a 1,1 pu
Inferior a 0,1pu
Superior ou igual a 0,1pu e inferior a 0,9pu
Superior a 1,1pu
contempladas nas possíveis soluções deste fenômeno, o qual, em
função das sensibilidades dos equipamentos eletroeletrônicos, é um dos
fenômenos que mais impacta o sistema produtivo dos clientes.
Na Figura 10, observa-se um evento de um afundamento de
tensão com amplitude de 0,85 pu e com duração de 36 ciclos.
A oscilografia de corrente, vista na Figura 11, é importante para
identificar o nível de elevação da corrente e propor soluções para o
afundamento de tensão.
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gia
Figura 10 – Oscilografia de tensão.
Figura 11 – Oscilografia de corrente.
Figura 12 – Evento na ITIC.
Taabela 8 – IndIcadores de conTInuIdades IndIvIduaIs.
A proposta é que todos os eventos de VTCDs, registrados em uma
campanha de medição, sejam identificados e quantificados em uma
tabela, conforme indicado na Tabela 6, visando à sua correlação com o
impacto produtivo relatado pelo cliente.
A curva ITIC, demonstrada na Figura 12, representa o envelope de
tolerância de tensão para equipamentos microprocessados. Todos os
eventos de VTCD ocorridos durante o período de aferição devem ser
contemplados nesta curva.
O único evento registrado na Tabela 6 encontra-se dentro da
região de normalidade da curva ITIC indicando que não houve
desligamento dos equipamentos microprocessados.
Tabela 6 – deTalhes do evenTo
Reg
1
Duração
Amplitude (pu)
0,85
Hora
15h13m
Data
9/10/2008
Ciclos
36
ms
600
Tabela 7 – Padrões de desemPenho de conTInuIdade IndIvIduaIs
Parâmetros de análise da qualidade do serviço Nesse sentido, sob o aspecto das instalações individuais, são
definidos os seguintes indicadores de continuidade individuais:
a) DIC – Duração de interrupção individual por unidade
consumidora: compreende o intervalo de tempo em que, no período
de observação, em uma determinada unidade consumidora,
ocorreu descontinuidade no fornecimento de energia elétrica.
b) FIC – Frequência de interrupção individual por unidade
consumidora: compreende o número de interrupções ocorridas, no
período de observação, em uma determinada unidade consumidora.
c) DMIC – Duração máxima de interrupção contínua por unidade
consumidora: compreende o tempo máximo de interrupção
contínua de energia elétrica em uma determinada unidade
consumidora.
Para efeito da resolução, a Agência Nacional de Energia
Elétrica (Aneel) considera- se como interrupção um tempo
superior a três minutos associado à descontinuidade do
condutor neutro ou da tensão disponível em qualquer uma
das fases do circuito elétrico que atende a uma determinada
unidade consumidora. No caso específico do cliente de média
tensão, os padrões de desempenho de continuidade individuais
estabelecidos pela Aneel são os da Tabela 7.
Os resultados apurados, comparados com os padrões, acerca
dos indicadores individuais de continuidade do fornecimento
para a unidade consumidora estão na Tabela 8.
Como pode ser observado a partir dos valores apurados na
Período de Apuração
Mensal
Trimestral
Anual
DIC(horas)
10
15
30
FIC(Qtde)
6
9
18
DMIC(horas)
5
Período
jan/08fev/08mar/08
1° Trim 2008abr/08mai/08jun/08
2° Trim 2008jul/08ago/08set/08
3° Trim 2008out/08nov/08dez/08
4° Trim 2008ano civil 2008
jan/09fev/09mar/09
1° Trim 2009ano movel 2009
índices
dicPadrão
10101015101010151010101510101015301010101530
FicPadrão
666966696669666918666918
dMicPadrão
555
555
555
555
555
dicaPurado
0000000000000000000000
FicaPurado
0000000000000000000000
dMicaPurado
000
000
000
000
000
67
tabela anterior, os indicadores de continuidade individuais para
as instalações da unidade consumidora em análise encontram-se
em total conformidade com os valores referenciais estabelecidos
pelo módulo 8 do Prodist.
Conclusões Este artigo propõe um modelo de relatório da qualidade
da energia elétrica com base no módulo 8 do Prodist, tendo
como base uma aferição real dos níveis de tensão realizada
no ponto de entrega de uma siderúrgica alimentada em 13,8
kV localizada na área de concessão da EDP Bandeirante e
empregando-se um medidor da qualidade da energia elétrica,
homologado pelo Operador Nacional do Sistema (ONS).
As análises são realizadas por fenômeno, correlacionado
com a contribuição da carga industrial aferida. Embora este
procedimento não seja contemplado no Prodist, é importante
estabelecer este parâmetro de correlação, principalmente para
a concessionária visando eventuais acréscimos de carga e seu
respectivo impacto no sistema distribuidor.
Recomenda-se que os parâmetros que ultrapassam os
valores de referência previstos no Prodist sejam enfatizados,
pois eles podem subsidiar contratos de comanda com cláusulas
específicas de qualidade da energia (conforme ocorreu no
processo avaliado pela EDP Bandeirante).
Tendo sido estabelecido um modelo de relatório de qualidade
da energia é possível promover a sua automatização do processo
de análise pelas concessionárias, clientes e até pelos próprios
fabricantes de medidores, com o intuito de agilizar os estudos
de qualidade e a campanha de medições amostrais conforme
prevista no Prodist a serem regulamentadas pela Aneel.
ReferênciasIEC 61000-4-15:2003, Edition 1.1. “Electromagnetic compatibility
(EMC) – Part 4-15: Testing and measurement techniques – functional
and design specifications”.
Procedimentos de distribuição (Prodist). Módulo 8 – Qualidade da
energia elétrica. Agência nacional de energia elétrica (Aneel), última
revisão (revisão 4/2011).
Continua na próxima ediçãoConfira todos os artigos deste fascículo em
www.osetoreletrico.com.brDúvidas, sugestões e comentários podem ser encaminhados para o
e-mail redacao@atitudeeditorial.com.br
*AnDRé LuIS ZAgo De gRAnDI é engenheiro eletricista, mestre em engenharia elétrica pela escola Politécnica da universidade de São Paulo. é engenheiro da Bandeirante energia.
MARIA JoVITA VILeLA SIQueIRA é engenheira eletricista com especialização em conservação de energia elétrica na indústria e em sistemas de energia, com MBA em gestão empresarial pela Fundação Getúlio Vargas. É engenheira da área de qualidade da EDP Bandeirante energia.
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