V SBQEE CARACTERÍSTICAS DE DESEMPENHO OPERACIONAL

V SBQEE
Seminário Brasileiro sobre Qualidade da Energia Elétrica
17 a 20 de Agosto de 2003
Aracaju – Sergipe – Brasil
Código: AJU 04 173
Tópico: Análise, Diagnósticos e Soluções
CARACTERÍSTICAS DE DESEMPENHO OPERACIONAL DO SISTEMA
SUPRIDOR A CONSUMIDORES INDUSTRIAIS
Jeder Francisco de Oliveira *
Companhia Energética de Minas Gerais – Cemig
RESUMO
O objetivo desse trabalho é apresentar como a
Cemig está informando e apresentando, a seus
consumidores de transmissão, as características
de desempenho operacional de seus sistemas
supridores.
As características de desempenho compreendem
informações sobre a malha de transmissão da
concessionária e sobre os distúrbios mais
comuns e inerentes aos
sistemas elétricos.
Conhecendo bem esse comportamento, os
consumidores podem fazer adequações em suas
plantas industriais evitando
desligamentos
desnecessários, paradas de produção e prejuízos
das área produtivas.
PALAVRAS-CHAVE
Qualidade de Energia, Desempenho de LTs,
Proteção, Sistema Elétrico, Perdas de Produção.
1.0 - INTRODUÇÃO
Apesar dos inúmeros trabalhos sobre Qualidade
de Energia Elétrica, os consumidores industriais
ainda não têm tido informações suficientes e de
forma organizada sobre os sistemas elétricos das
concessionárias de um modo que, conhecendo
bem o comportamento desses sistemas, possam
adequar seu processo produtivo para que suporte
bem os fenômenos inerentes às grandes redes
de energia.
Tentando mudar esse contexto e dentro de seu
programa de Qualidade de Energia Elétrica, a
Cemig vem informando a seus consumidores de
transmissão como o sistema elétrico se comporta
nas diversas situações de operação, tanto em
regime permanente quanto durante curtoscircuitos e contingências.
2.0 - O PROBLEMA DA QUALIDADE
O problema da qualidade de energia elétrica não
é uma novidade nos sistemas elétricos[1].
Entretanto, nos últimos anos, esses problemas
têm sido agravados e, consequentemente mais
estudados, pelos seguintes motivos:
ƒ As cargas estão mais sensíveis, resultado da
digitalização
dos
processos
e
da
modernização dos dispositivos conversores;
ƒ Os processos estão cada vez mais
interdependentes e a perda de um elemento
causa a interrupção de toda uma planta;
ƒ Os equipamentos de monitoração estão mais
acessíveis, o que facilita a investigação, a
análise e a comprovação dos diversos
fenômenos.
Não são raras as perdas de carga devido a
paradas de produção em consumidores durante
perturbações
no
sistema
elétrico
das
concessionárias. Essas variações na curva de
carga, além do prejuízo aos consumidores,
também trazem transtornos às concessionárias,
pois causam perda de faturamento e, na maioria
das vezes, dificuldades no controle de tensão.
Algumas dessas perdas de carga não têm como
* Av. Barbacena, 1200 - CEP 30123-970 – Belo Horizonte – MG – BRASIL
Tel.: +55 (031) 3349-2277 - FAX: +55 (031) 3299-3956 - E-mail: [email protected]
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ser evitadas por serem causadas por
perturbações bastante severas no sistema
elétrico. Entretanto, o que se percebe é que, na
maioria das vezes, elas poderiam ser
minimizadas caso houvesse, pelo lado dos
consumidores,
mais
conhecimento
do
comportamento do sistema elétrico.
Para que essas perdas de cargas desnecessárias
sejam minimizadas, os consumidores precisam
conhecer melhor o comportamento do sistema
elétrico sendo que
esse objetivo pode ser
alcançado se as concessionárias disponibilizarem
determinadas
informações que seriam as
Características de Desempenho Operacional de
seus sistemas.
Também é comum o fato de que grande parte
das informações é enviada em formatos e meios
diferentes, muitas vezes de forma isolada e
quase sempre com periodicidade diferente. A
solução para esses problemas é centralizar a
elaboração de um relatório em uma determinada
área da empresa e emitir um documento único
com as informações das diversas áreas. Essa
área ou departamento escolhido, normalmente de
Operação, fica responsável por receber os dados
dos demais setores e reuni-los em um único
documento
que
será
repassado
aos
consumidores. De uma forma geral, as
informações que a Cemig vem fornecendo a seus
consumidores são descritas nos itens seguintes.
3.1 Configuração do Sistema de Atendimento
3.0 - CARACTERÍSTICAS
OPERACIONAL
DE
DESEMPENHO
As Características de Desempenho Operacional
são um conjunto de informações sobre os
sistema elétrico, compreendendo os regimes
permanente e transitório e dados estatísticos de
faltas, descargas atmosféricas e operação das
proteções.
São
informações
que
estão
disponíveis nas empresas mas que, na maioria
das vezes, estão armazenadas de forma bruta
e/ou separadas em diversos departamentos e
áreas, o que acaba causando dificuldades no
envio dessas informações aos consumidores.
Os diagramas do sistema elétrico apresentam a
topologia da rede onde está ligado o consumidor,
com as características principais das subestações
e linhas de transmissão, incluindo seus
comprimentos e condutores utilizados. Esses
diagramas permitem que o consumidor conheça
as subestações e linhas de transmissão que são
a sua principal fonte de energia e que não são,
necessariamente, aquelas onde ele está ligado. A
figura 1 mostra um exemplo de um diagrama com
a configuração do sistema de atendimento de um
consumidor.
Figura 1 – Configuração do Sistema de Atendimento
371
3.2 Diagramas Simplificados das SEs Supridoras
Esses diagramas, como exemplificado na figura
2, mostram a situação das subestações que
alimentam o consumidor. O arranjo dos
barramentos, o números de operação dos
equipamentos e suas principais características
fazem parte desses diagramas. Através desses
diagramas os consumidores podem entender
melhor situações de serviços programados e
também ocorrências nas subestações.
Figura 2 – Diagrama Unifilar Simplificado de uma Subestação
3.3 Operação em Regime Permanente
Os estudos de regime permanente são efetuados
pelas áreas de planejamento operativo. Apesar
dos consumidores acompanharem diariamente e
terem bom conhecimento sobre o comportamento
de sua tensão de fornecimento, não há
informações sobre o perfil dessa tensão nas
situações de contingência. Dessa forma, são
simuladas
e
informadas
as
principais
contingências que podem afetar o consumidor
bem como os valores de tensão que podem
ocorrer e também possíveis
atendimento de sua demanda.
restrições
no
3.4 Níveis de curto-circuito
São informados aos consumidores os valores de
curto-circuito trifásico e fase-terra, bem como as
impedâncias equivalentes no barramento de
entrada. Além dos valores de curto-circuito da
configuração atual, são informados os valores da
configuração futura que irão permitir ao
consumidor prever se será necessário ou não
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refazer estudos de seletividade em sua planta
industrial.
3.5 Densidade de Descargas Atmosféricas na
Região
Sendo as descargas atmosféricas as principais
causas de curtos-circuitos e desligamentos no
sistema elétrico, é extremamente importante
informar como tem sido a variação do número de
descargas na região do consumidor. Esses
números são importante para que o consumidor
possa entender porque o número de distúrbios
em um ano é, as vezes, muito superior ao de
outros anos. As informações sobre as descargas
atmosféricas são obtidas junto à área de
Planejamento hidrometeorológico. A Cemig tem
desenvolvido extensas pesquisas relacionadas
aos fenômenos das descargas atmosféricas [2].
As características mais importantes dessas VTCD
são sua duração e a quantidade de fases
envolvidas [3].
Para que o consumidor possa conhecer bem
esse fenômeno são efetuadas diversas
simulações, utilizando programas de curto-circuito
[4], variando a localização e o tipo falta em
diversas LTs. A tabela 2 apresenta, de forma
parcial, as tensões esperadas no barramento de
entrada do consumidor para os principais tipos de
falta na saída de duas subestações A e B. Para
cada um desses curtos-circuitos também são
informados seus tempos de eliminação pelas
proteções.
Tabela 2. Tensões Esperadas no Barramento de Entrada do
Consumidor
Tipo de Perturbação
Va (%)
Vb(%)
Vc(%)
Curto-circuito Trifásico
próximo à SE A
61,6
61,6
61,6
Curto-circuito Bifásico (B
e C) próximo à SE A
95,1
71,4
71,4
Curto-circuito Fase A-terra
próximo à SE A
70,3
90,0
90,0
Curto-circuito Trifásico
próximo à SE B
72,7
72,7
72,7
3.6 Desempenho de Linhas de Transmissão
Curto-circuito Bifásico (B e
C) próximo à SE B
95,1
79,6
79,6
Além do desempenho dos últimos anos de suas
linhas de suprimento, são informadas as
estatísticas de outras linhas de transmissão que
causam grandes variações de
tensão no
barramento de entrada do consumidor. Essa
estatística também serve para viabilizar parcerias
entre os concessionária e consumidores para
execução de melhorias nas linhas de transmissão
de pior desempenho.
Curto-circuito Fase A-terra
próximo à SE B
80,2
91,9
92,3
Tabela 1. Quantidade de Descargas Atmosféricas na Região
próxima a um Consumidor
Ano
2000
2001
2002
No. de Descargas
1.219.724
974.146
1.640.241
3.7 Tensões Esperadas no Barramento de
Entrada do Consumidor durante Curtos-circuitos
em Linhas de Transmissão da Região
Dentre os tipos de ocorrências no sistema elétrico
que podem afetar os consumidores, os que têm
mais influência são as Variações de Tensão de
Curta Duração – VTCD. Essas variações de
tensão, também denominadas dips de tensão,
voltage sags ou Afundamentos Momentâneos de
Tensão, são provocadas por curtos-circuitos em
linhas de transmissão próximas ao consumidor de
transmissão. Devido às VTCD, os consumidores
têm cargas desligadas por subtensão em um
instante inicial e/ou sobretensão após o
religamento automático da LT que estava sob
falta.
4.0 - CONCLUSÕES
Para que os consumidores de transmissão
possam entender melhor o problema da
Qualidade de Energia evitando que os processos
produtivos sejam prejudicados é necessário que
o comportamento do sistema elétrico seja bem
conhecido. É dever das concessionárias fazer um
trabalho de esclarecimento aos consumidores
fornecendo informações sobre seu sistema
elétrico e sobre os diversos fenômenos que
podem afetá-lo.
A compilação das diversas informações
disponíveis na concessionária em um relatório
conciso e que pode ser facilmente interpretado
pelos consumidores e seus consultores deve
fazer parte dos programas de Qualidade de
Energia das empresas.
Além do envio dos relatórios, é imprescindível a
realização de reuniões, com os consumidores e
seus
consultores,
para
apresentação
e
esclarecimentos adicionais sobre o documento.
373
O
fornecimento
das
Características
de
Desempenho Operacional fez com que alguns
consumidores
industriais
reduzissem
significativamente o número de desligamentos
desnecessários em partes de sua planta
industrial, reduzindo perdas de produção e
prejuízos financeiros.
[2] Diniz, J.H et allie. Lightning Research Carried out
by Companhia Energética de Minas GeraisInternational Conference on Lightning Protection
(ICPL), Italy,1996.
5.0 - REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
[4] Chan, Sherman, et allie – ASPEN Oneliner
Reference Manual - San Mateo – CA – 1999.
[1] McGranaham,M.F.,
Mueller,D.R.,
Samotyj,
M.,”Voltage Sags in Industrial Systems”, IEEE
Transactions on Industry Applications, v.29,
n.2,p.397-402, mar./apr., 1993.
[3] Operador Nacional do Sistema – Procedimentos
de Rede – Rio de Janeiro , 2002. Disponível em
www.ons.org.br.