Quedas de Tensão em Redes de Distribuição de Energia Elétrica

Quedas de Tensão em Redes de Distribuição de Energia Elétrica
Prof. Origa
Conteúdo
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Regulação de Tensão
( Regime Permanente )
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Causas e Efeitos
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Causas: ?
Crescimento da carga
Aumento da queda de tensão
Efeitos: regulação de tensão
-
Mau funcionamento de equipamentos
Tensão em Regime Permanente
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IEEE 1159 / 1995
Tensão em Regime Permanente
Definições
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Variações de Tensão Sustentadas ( longa duração )
São aquelas que ocorrem no valor eficaz da tensão ( sobretensão ou subtensão ), com duração superior
a 1 minuto. São causadas principalmente por variações das cargas ao longo de um alimentador.
Limites Operacionais de Tensão
( Tensão Crítica superior )
( Limite superior de Tensão Precária )
( Limite superior de Tensão Adequada )
( Tensão de referência )
( Limite inferior de Tensão Adequada )
( Limite inferior de Tensão Precária )
( Tensão Crítica inferior )
Resolução ANEEL 505 /2001
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Dentre os aspectos que são regulados e fiscalizados pela ANEEL está o NÍVEL DE TENSÃO em
Sistemas de Distribuição de Energia (SDEE).
NÍVEL DE TENSÃO :
Inicialmente regulado pela Resolução ANEEL 505 de novembro de 2001, a
qual estabelecia as disposições relativas à conformidade dos níveis de
tensão de energia elétrica em regime permanente.
PRODIST-2012 / Módulo 8 (alterações):
Revogação das Resoluções nº 24/2000, nº 505/2001 e nº 520/2002;
• novos critérios para formação de conjuntos de unidades consumidoras;
• novos limites dos indicadores de continuidade individuais.
Resolução ANEEL 505 /2001
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Resolução ANEEL 505/2001 e ProDist/Módulo 8
Definições:
Tensão de Atendimento (TA):
valor eficaz de tensão no ponto de entrega ou de conexão, obtido por meio
de medição, classificada em adequada, precária ou crítica, de acordo com a
leitura efetuada, (V ou kV);
Tensão Contratada (TCo):
valor eficaz de tensão que deverá ser informado ao consumidor por escrito,
ou estabelecido em contrato, (V ou kV);
Tensão de Leitura (TL):
valor eficaz de tensão, integralizado a cada 10 (dez) minutos, obtido de
medição por meio de equipamentos apropriados, (V ou kV);
Tensão Nominal (TN):
valor eficaz de tensão para qual o sistema é projetado, (V ou kV);
Resolução ANEEL ( Média Tensão)
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Resolução ANEEL 505/2001 e ProDist/Módulo 8
Pontos de entrega em Tensão superior a 1kV e inferior a 69kV
Resolução ANEEL ( Baixa Tensão)
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Resolução ANEEL 505/2001 e ProDist/Módulo 8
Resolução ANEEL
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Resolução ANEEL 505/2001 e ProDist/Módulo 8
Indicadores que quantificam a violação do nível de tensão:
Duração Relativa da Transgressão de Tensão Precária (DRP): indicador individual referente à
duração relativa das leituras de tensão, nas faixas de tensão precária, no período de observação,
definido em percentual;
Duração Relativa da Transgressão de Tensão Crítica (DRC): indicador individual referente à
duração relativa das leituras de tensão, nas faixas de tensão crítica, no período de observação
definido, expresso em percentual;
Duração Relativa da Transgressão Máxima de Tensão Precária (DRPM): percentual máximo de
tempo admissível para as leituras de tensão, nas faixas de tensão precária, no período de observação
definido;
Duração Relativa da Transgressão Máxima de Tensão Crítica (DRCM): percentual máximo de
tempo admissível para as leituras de tensão, nas faixas de tensão crítica, no período de observação
definido.
Resolução ANEEL
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Requisitos Mínimos para os equipamentos de medição: • Taxa amostral : 16 amostras/ciclo;
• Conversor A/D: 12 bits;
• Precisão
: 1%.
Protocolo de medição: • Leituras: 1008 (mil e oito) leituras válidas ( 60min/10min * 24h * 7dias)
• Período de integralização: 10 minutos (consecutivos).
• Calculo de RMS : janelas sucessivas de doze a quinze ciclos (0,2 a 0,25 seg.)
Índices:
• Duração Relativa da transgressão para tensão Precária:
DRP(%) 
100.nlp
1008
• Duração Relativa da transgressão para tensão Crítica:
DRC(%) 
100.nlc
1008
nlp e nlc representam o maior valor entre as fases do número de leituras situadas nas faixas precária e crítica, respectivamente.
*A distribuidora deve compensar as unidades consumidoras que estiverem submetidas a tensões de atendimento com transgressão dos
indicadores DRP ou DRC... (PRODISTST/ANEEL Modulo 8 / item 2.13.1)
Cálculo de Quedas de Tensão em SDEE
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Objetivo: Avaliar
a evolução dos níveis de tensão ao longo da rede elétrica.
Metodologias:
•
Aplicativos computacionais para cálculo de fluxo de carga e Nível de Tensão.
( considera-se vários patamares de carga).
•
Cálculos Simplificados ( cargas máxima e mínima ).
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Redução do Sistema:
Sistema Elétrico Completo
Fonte (SE)
Concentração de Cargas
Fonte (SE)
Tronco principal
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Redução do Sistema / Concentração de cargas:
Fonte (SE)
Redução do sistema
Si - Pontos de
concentração
de cargas
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Método dos Coeficientes Unitários de Queda de Tensão
V (%) 
  ( R  j. X ) ( I . cos  j.I .sen )
V
l
l
V (%) 
(r . cos  x .sen ).I .. 3
.100
l
Vesp
(r . cos  x .sen ).S3 .
l
Vesp
.VRl .
V (%) 
V  R.I .cos   X .I .sen
( R.cos   X .sen ).I
l
Vesp
3
Valor especificado de linha
(r . cos  x .sen ).100
.S3 .
l
(Vesp
)2
Coeficiente unitário de queda de tensão
V  VR
V(%)  S
.100
VS
V (% )
.100
k
.100
(r . cos  x .sen ).100
l
(Vesp
)2
Ω.100
Ω 100
%
 2 2

2
km.kV
V k .km MVA.km
V (%)  k.S3 .
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Determinação de k
 Dm 
xl  28,935.104. f . log 

Ds


• Dm ( distância média geométrica) – depende da estrutura.
• Ds ( raio médio geométrico) – tipo de cabo - Fuchs pg. 588
• f - frequencia
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Sistema com carga distribuída
Considerar:
• Densidade
de carga por quadrícula ( MVA/km2 );
• Área de influência do alimentador;
• Identificar trechos com características semelhantes;
Trechos semelhantes tipicamente com:
•
Carga uniforme;
• Carga crescente ou decrescente;
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Trecho com carga uniformemente distribuída
• Sx- Carga acumulada após o elemento dx
• k - Coeficiente unitário de queda de tensão
• D - Densidade de carga
•ST - Carga total no trecho
dV (% ) k .S x .dx
dV (% ) k .D(   x )h.dx
k .Dh 2
V (% ) k .D(   x )h.dx 
0
2


k .Dh 2
Dh
S 
V (% )
 k .
 k .. T 
2
2
 2 
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Trecho com carga crescente ou decrescente
• Sx- Carga acumulada após o elemento dx
• k - Coeficiente unitário de queda de tensão
• D - Densidade de carga
•ST - Carga total no trecho
h 
h
 .h

dV (% ) k .D.(
)  ( x.x ).2.dx  k .D. .h  x 2 .dx
2 

 2

dV (% ) k .S x .dx



h

V (% ) k .D. .h  x 2  .dx
0

k .Dh 2 .2
2 Dh
 2S 
V (% )
 k .
 k .. T 
3
3
 3 
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Procedimento sistematizado para cálculo das quedas de tensão:
Quedas de tensão por trecho:
VSE1  k1 .1 .( S1  S2  S3  S4 )
V12  k2 . 2 .( S2  S3  S4 )
V23  k3 . 3 .( S3  S4 )
Coeficiente unitário no trecho i :
ki 
(ri . cosi  xi .seni ).100
l
(Vesp
)2
V34  k4 . 4 .( S4 )
Quedas de total até o ponto remoto:
VSE4  VSE1  V12  V23  V34
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Procedimento sistematizado para cálculo das quedas de tensão:
Quedas de tensão por trecho:
TRECHO COMP. (km)
ΔVSE-1
ΔV1-2
ΔV2-3
ΔV3-4
CARGA ACUMULADA (MVA)
K
TRECHO (%)
1
ST 1  S1  S2  S3  S4
k1
k1 .ST 1 .1
k1 .ST 1 .1
2
ST 2  S2  S3  S4
k2
k2 .ST 2 . 2
k1 .ST 1 .1  k2 .ST 2 . 2
3
ST 3  S3  S4
k3
k3 .ST 3 . 3
4
ST 4  S4
k4
k4 .ST 4 . 4
TENSÃO (KV)
SE
Vesp
CORRENTE (A)
ST 1
3 .Vesp
ST 2
3 .Vesp
Vi  VSE (1  Vacum(%) / 100)
Tensões nas barras:
PONTO
ACUMULADA (%)
1
V1  Vesp  VSE1
2
V2  V1  V12
3
V3  V2  V23
4
V4  V3  V34
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Perfil de Tensão
PONTO
SE
1
2
3
4
TENSÃO (KV)
Vesp
V1  Vesp  VSE1
V2  V1  V12
V3  V2  V23
V4  V3  V34
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Perfil de Tensão:
2 CAA K1 = 0.803 %/MVA.km
4 CAA K2 = 0.860 %/MVA.km
Tensão na Subestação: 13,8 kV
Fator de demanda : 0,95
TRECHO
COMP. (km)
CARGA ACUMULADA (MVA)
K
TRECHO (%)
ACUMULADA (%)
CORRENTE (A)
SE - A
8
(0,1 + 0,4 + 0,4 + 0,8) . 0,95
0,803
10,37
10,37
79,37
A - B
2
(0,4 + 0,4 + 0,8) . 0,95
0,860
2,61
12,99
74,93
B - C
2
(0,4 + 0,8) . 0,95
0,860
1,96
14,95
56,66
C - D
2
(0,8) . 0,95
0,860
1,31
16,26
37,97
PONTO
TENSÃO (KV)
SE
13,8
A
12,37
B
12,01
C
11,74
D
11,56
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Perfil de Tensão:
Limite superior admissível
Limite inferior admissível
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Obter o Perfil de Tensão:
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Obter o Perfil de Tensão:
Coeficiente Unitário de Queda de Tensão:
k
(r . cos  x .sen ).100
l
(Vesp
)2
Tensão pontos de concentração de cargas:
Vi  VSE (1  Vacum(%) / 100)
Trecho
L (km)
Acum. (MVA)
K
Trecho (%)
Acumulada (%)
Tensão(kV)
Corrente(A)
I_carga(A)
SE-1
1-2
2-3
3-4
4-5
2-6
6-7
7-8
3-9
9 - 10
4
6
5
4
4
5
2
3
6
5
0,350
0,300
0,150
0,070
0,045
0,075
0,045
0,015
0,055
0,025
1,0277
1,0277
1,4990
1,4990
1,4990
1,4990
1,4990
1,4990
1,4990
1,4990
1,439
1,850
1,124
0,420
0,270
0,562
0,135
0,067
0,495
0,187
1,439
3,289
4,413
4,833
5,102
3,851
3,986
4,053
4,908
5,095
13,60
13,35
13,19
13,13
13,10
13,27
13,25
13,24
13,12
13,10
15,23
13,11
6,60
3,08
1,98
3,27
1,96
0,65
2,42
1,10
2,12
3,24
1,09
1,10
1,98
1,31
1,31
0,65
1,32
1,10
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