Cavas e Interrupções - Laboratório de Gestão de Energia

Qualidade de Energia
Cavas de tensão
Interrupções
Humberto Jorge
Mestrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores
MEEC - Qualidade de Energia
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Cavas de tensão
•
•
•
•
Causas principais da sua ocorrência
Áreas de vulnerabilidade do sistema
Principais tipos de protecção
Cavas devidas a arranque de motores
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Cavas de tensão
• Diminuição brusca da tensão para valores
entre 90% e 1% do valor nominal. A maior
parte das cavas de tensão dura menos de 1
minuto e tem uma amplitude inferior a 60%
• As Causas mais frequentes são os defeitos e as
manobras na rede, as anomalias nas instalações dos
consumidores, a ligação/desligação de cargas
importantes
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Cavas de tensão
150%
Valor Instantâneo
100%
50%
0%
-50%
-100%
-150%
120%
Valor Eficaz
100%
80%
60%
Consumidor 1
40%
Consumidor 2
20%
0%
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Cavas de Tensão
• As cavas de tensão juntamente com as
interrupções são das perturbações em que
mais se tem investido nos últimos anos para
a sua redução
• Separação dos barramentos nas subestações, o
reforço da manutenção preventiva.
• Aumento da distância de isolamento nas redes, a
redução do risco de acidentes com a passagem para
cabos subterrâneos, a colocação de cabos de guarda,
a melhoria das terras de protecção.
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Distribuição das Cavas de Tensão
(EPRI - Electric Power Research Institute)
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Cavas de Tensão
Cava: 55% Us; 860 ms
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Cavas de Tensão
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Interrupções (Breves
ou longas)
• São devidas a vários factores: casos fortuitos
ou de força maior, razões de interesse
público, razões de serviço, razões de
segurança, factos imputáveis aos
consumidores, etc.
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Interrupções Breves
• Têm como causas principais as aberturas e fechos
automáticos dos disjuntores de protecção das redes
em manobras com o intuito de evitar cortes de
longa duração.
• Processos de isolamentos de defeitos dão origem
muitas vezes a micro-cortes.
• A duração dos micro-cortes é determinada pela
capacidade de resposta dos sistemas de protecção e
pelo próprio evento que causou a falha.
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Interrupções Breves
• As reposições podem dar origem a micro-cortes ou
a interrupções efectivas de alimentação
• Quando ocorrem contornamentos verificam-se
inevitavelmente cavas de tensão e por vezes
originam micro-cortes (abertura e fecho de disjuntores).
• A alteração da topologia das redes, pode também
estar na origem de micro-cortes de maior ou menor
duração.
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Interrupções
Interrupção: 400 ms (fenómeno completo: 600 ms)
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Interrupções
Interrupção fase T: 250 ms
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Causas do lado do distribuidor (c.c.)
• Falha no Sistema Eléctrico
– Sistema de transmissão (31%)
– Distribuição em AT (46%)
– Linha de alimentação (23%)
– Cava de tensão causada por
interrupção- rearme automático
(até 5s)
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Área de vulnerabilidade
• Conceito desenvolvido para
facilitar a avaliação da
probabilidade de se ficar sujeito a
uma cava inferior a 1 valor crítico.
• Simulação de c.c. para determinar
a performance do sistema frente a
um determinada cava.
– Determina-se a tensão na instalação
em função da localização da falha ao
longo do SE
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Cargas mais sensíveis a cavas
• Equipamentos electrónicos
– computadores
– Impressoras
– Variadores electrónicos
•Accionamentos electrónicos
•Controladores lógicos
Consequências
•Rectificadores: desligam-se
•Contactores: abrem
•Motores assíncronos: se forem de frequência variável, V  I
•Motores DC: destruição de tirístores, redução da velocidade
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Consequências das Cavas
• Perturbações nos sistemas de energia
– Perturbações nos contactores
– Reset de variadores de velocidade
– Reset de redes de comunicação principalmente
Field Bus
– Reset de autómatos e sistemas de supervisão
• A redução do impacto das cavas é uma
prioridade absoluta em inúmeras
instalações.
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Consequências das Cavas
• Contactores
– São tipicamente sensíveis a cavas de Un<50%
durante 100ms
• Field Bus Industriais (PLC)
– São tipicamente sensíveis a cavas de Un<80%
durante 40ms
• Variadores de velocidade
– São tipicamente sensíveis a cavas de Un<90%
durante 60ms
• ...
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Medidas a tomar face a cavas
1. Determinação das cavas típicas da nossa instalação
2. Correlacionar as cavas com os acontecimentos, por exemplo,
paragem de máquinas ou erros de transmissão
3. Para 80% das cavas que provocam perturbações na
instalação, determinar as medidas que se devem tomar para
tornar os equipamentos imunes
4. Orçamentar – Orçamento compatível? – Executar
5. Orçamento não compatível – Refazer os cálculos para 60%
das cavas – Orçamentar/executar
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Tipos de protecção das cavas
• Fabricante / Construtor (A)
– Especificações do equipamento
• PC’s, PLC, ou cargas em geral
• Cliente/ Utilizador
– Protecção de equipamentos de controlo/protecção (B)
• UPS ou qq outro sistema de condicionamento de potência
– Protecção global da instalação (C)
• Grupos geradores
• Fornecedor (D)
– Produção, Transporte e Distribuição
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Protecção das cavas
Objectivos
– Reduzir
• o número de ocorrências
• a gravidade das ocorrências
• a sensibilidade dos equipamentos
Opções
– Proteger toda a instalação, alimentando-a durante a rotura
• Dispositivos de elevada capacidade de armazenamento
– Proteger as cargas mais críticas (condicionalismo económico)
• a carga necessita dum sistema de alimentação que possa garantir
características “quase normais” para a tensão durante uns
segundos, até que a normalidade seja restabelecida
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Opções na protecção das cavas
• Especificar o equipamento
– O utilizador deve definir a importância do equipamento
• se crítico  adoptar medidas de protecção que garantam um bom
desempenho do equipamento,
• se não  ponderar a hipótese de tais medidas não serem
justificáveis
– não utilizar equipamento problemático
– exigir ao construtor equipamento de acordo com as curvas
CBEMA
CBEMA: curvas que representam a
capacidade de resistência dos computadores
a variações na tensão, em função da
amplitude e duração de tais variações.
IEEE standard 446-1987: define a CBEMA
como padrão para medir o desempenho de
qualquer equipamento ou SE face a  V
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Cavas imputáveis ao consumidor/instalação
As elevadas correntes de arranque dos motores induzem
cavas na instalação que podem originar:
– falhas sucessivas no arranque
– destruição de equipamentos sensíveis
– deslastre de contactores
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Arranque de Motores
O arranque directo é sempre preferível pois
permite uma aceleração mais rápida e custos
mais reduzidos. Caso a cava resultante ou o
impacto do arranque sejam excessivos, pode
optar-se por:
– Auto-transformador
– Arranque -
– Arrancadores Suaves (soft-starters) (...)
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Prevenção das cavas (Distribuidor)
• Manutenção de linhas aéreas
– poda de árvores  regiões arborizadas
– limpeza de isoladores  regiões costeiras e
poeirentas
• evita cortornamento dos isoladores (chuviscos)
– cabos blindados (nenhuma blindagem é 100% eficaz)
• protecção contra descargas atmosféricas
• utilizados em zonas de forte incidência de trovoadas
– melhoria do sistema de terras
– alterar distância entre condutores
– utilização de condutores isolados
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Prevenção das cavas
• Cabos
• as técnicas de prevenção de falhas nestes cabos estão
geralmente relacionadas com a preservação do
isolamento contra sobretensões
• O isolamento degrada-se significativamente com a idade,
o que requer esforços crescentes para manter o cabo em
boas condições
• Dado que todas as falhas em cabos são permanentes, a
questão PQ resume-se, neste caso, à localização rápida
da falha para que se possa proceder ao seu
seccionamento manual e reparação
• Line arresters
• limitar a tensão ao nível de isolamento
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Modificar práticas de eliminação de falhas
– Aumentar seccionadores
ao longo da linha
– Adicionar esquemas em
malha
– Alterar o esquema de
alimentação
– Alterar o esquema de
protecção
• fusíveis limitadores de
corrente
– Alterar o esquema de
religação
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