Qualidade_06_Interrupções e Variações de Tensão [Modo de

UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ
DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ELETROTÉCNICA
INTERRUPÇÕES E
VARIAÇÕES DE TENSÃO
Joaquim Eloir Rocha
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Introdução
Os sistemas elétricos estão sujeitos a uma
ampla variedade de problemas de qualidade
de energia que podem interromper os
processos de produção, afetar equipamentos
sensíveis e causar indisponibilidade e
prejuízos. As interrupções e as VTCD são as
principais.
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Interrupções
As interrupções de energia são eventos de
tensão zero ou menor que 0,1 pu (em função
da tensão residual de motores) e podem ser
causadas pelo clima, mau funcionamento de
equipamento, operação de religamento, ou
interrupção no sistema de transmissão.
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Interrupções
As causas das faltas temporárias costumam
ser galhos de árvores que se agitam ao vento
e descarga atmosférica.
A possível causa de uma falta permanente
pode ser a queda de um poste.
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Interrupções
Exemplos de como Compensar Interrupções:
Sistemas UPS com baterias tipo standby
Chaves
estáticas promovem uma entrada imediata entre 2 e 4
milissegundos após a interrupção.
Geração de emergência
Leva alguns segundos para o
gerador estar pronto para assumir a carga.
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Interrupções
Genericamente, existem dois tipos de UPS: o tipo
on-line e o tipo standby.
No UPS on-line, a bateria assume a carga sem
nenhuma interrupção.
No UPS standby, existe uma pequena interrupção,
mesmo que não perceptível pela carga.
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Interrupções
O UPS pode manter o sistema alimentado por
vários minutos ou horas, dependendo da
capacidade da bateria em relação ao consumo das
cargas.
O UPS, também, pode alimentar o sistema por
apenas alguns segundos até que o gerador de
emergência tenha condição de assumir a carga.
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Interrupções
As interrupções costumam ser eventos de curta
duração. A grande maioria das interrupções de
energia tem duração inferior a 30 segundos. Por isso,
os sistemas de suprimento de energia ininterrupta
podem ser baseados em banco de baterias. Existem
módulos comerciais de sistemas com baterias que
permitem que uma indústria inteira continue a
funcionar por algum tempo.
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Interrupções
Modelos disponíveis da S&C Electric Company:
Baixa tensão
disponível nas capacidades de 313
kVA até 2500 kVA para 208 até 600 volts.
Média Tensão
disponível nas capacidades de 2.5
MVA até 20 MVA para 5 kV até 35 kV.
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Interrupções
As interrupções podem ser divididas em
momentânea, temporária e de longa duração.
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Interrupções
O PRODIST tem a seguinte classificação:
Interrupção momentânea de tensão
inferior ou
igual a 3 segundos.
Interrupção temporária de tensão
superior a 3
segundos e inferior a 3 minutos.
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Interrupções
Embora o tempo de duração das interrupções, que
são mais freqüentes, estejam na faixa de 0,1 a 5
segundos, o tempo de parada do processo industrial
pode ser enorme pois, em geral, independe do tempo
de interrupção.
O tempo de parada da operação causa perda de
produção e lucros cessantes.
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Interrupções
O Gerador de Emergência tem alta impedância
comparativamente à impedância da rede.
A tensão de saída do GE é comparada com uma
referência no sistema regulador de tensão.
Problemas na tensão de saída gera instabilidade e
desligamento do gerador.
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Interrupções
Caso o GE alimente cargas fortemente não
lineares, a forma de onda da tensão de
saída do gerador será distorcida e afetará o
funcionamento do regulador de tensão.
Isso pode promover o desligamento do GE.
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Interrupções
Portanto, para manter a distorção da tensão
baixa, é necessário que as cargas não lineares
sejam relativamente baixas e/ou a reatância
subtransitória do GE seja menor do que 15%.
Outra possibilidade é sobredimensionar o GE,
utilizando apenas parte de sua capacidade.
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Variação de Tensão de Curta Duração
São considerados VTCD’s os seguintes
eventos:
- Afundamento de tensão ( em inglês:
sag ou dip ); e
- Elevação de tensão ( em inglês: swell ).
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Afundamento de Tensão
Quando o valor eficaz da tensão for superior ou
igual a 0,1 e inferior a 0,9 p.u, com duração
superior ou igual a um ciclo e inferior a três
minutos [PRODIST].
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Afundamento de Tensão
Os afundamentos podem ser causados por
faltas no sistema elétrico da concessionária,
partida de grandes motores ou a corrente de
inrush de transformadores.
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Afundamento de Tensão
Exemplo de corrente de inrush de transformador
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Afundamento de Tensão
O afundamento prejudica o funcionamento de
equipamentos sensíveis como equipamentos
eletro-eletrônicos.
A sensibilidade de um equipamento é retratada
por curvas. São exemplo de curvas de
tolerância de tensão a CBEMA e a I T I C.
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Afundamento de Tensão
Equipamentos bem projetados devem tolerar
afundamentos definidos pela curva CBEMA.
Na verdade, a curva de tolerância de tensão
CBEMA (Computer and Business Equipment
Manufacturer’s Association) inclui
afundamentos de tensão, elevações de tensão
e transitórios.
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Afundamento de Tensão
Atualmente, existem outras curvas que foram
adaptadas da CBEMA. O objetivo das curvas é
melhor determinar a capacidade que
determinado equipamento deve ter em
suportar eventos. A curva de tolerância de
tensão ITIC (Information Technology Industry
Council) é um exemplo.
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Afundamento de Tensão
Exemplos de Operações Sensíveis:
- Indústria de fabricação de papel em que a
operação de limpeza é longa e cara;
- Indústria de semicondutores em que há perda
de materiais;
- Processamento de dados em que o valor da
transação é alto.
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Afundamento de Tensão
Exemplo de solução para corrigir afundamento.
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Afundamento de Tensão
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Afundamento de Tensão
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Afundamento de Tensão
Outro exemplo de solução para corrigir
afundamento ou interrupção momentânea
é o uso de um sistema de armazenamento
de energia tipo flywheel.
Nele a inércia do rotor (energia cinética) é
convertida em energia elétrica.
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Elevação de Tensão
Quando o valor eficaz da tensão for superior
a 1,1 pu, com duração superior ou igual a
um ciclo e inferior a três minutos.
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Elevação de Tensão
As elevações de tensão são causadas por
faltas monofásicas (curto-circuito fase-terra)
no sistema elétrico da concessionária.
A fase em curto tem a sua tensão reduzida
enquanto as outras duas têm as suas
tensões elevadas.
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Elevação de Tensão
A elevação de tensão danifica os supressores
de sobretensão, pois estes são dimensionados
para drenar uma energia concentrada em
dezenas de microssegundos e a elevação de
tensão tem um tempo de duração de dezenas
de milissegundos.
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Variação de Tensão de Longa Duração
As interrupções de longa duração fazem
parte deste tópico. Como exemplo, tem-se
o caso de um curto-circuito no sistema
supridor da concessionária. Logo que o
sistema de proteção detecta a corrente de
curto-circuito ele comanda a
desenergização da linha.
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Variação de Tensão de Longa Duração
Após um curto intervalo de tempo, o
religamento automático do religador é
efetuado. Entretanto, pode ocorrer que,
após o religamento, o curto persista e uma
seqüência de religamentos pode ser
efetuada com o intuito de eliminar a falta.
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Variação de Tensão de Longa Duração
A interrupção é sustentada pela
continuidade da falta.
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Sobretensão
As causas da sobretensão podem ser a
introdução de banco de capacitores, o
desligamento de cargas pesadas
ou o ajuste inadequado do tap do
transformador.
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Subtensão
As causas da subtensão podem ser a
retirada de banco de capacitores, a
entrada de cargas pesadas ou o ajuste
inadequado do tap do transformador.
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