WEG - Transformando Energia em Soluções

1
CONCEITOS BÁSICOS
2
TIPOS DE CORREÇÃO
3
O CAPACITOR
4
DIMENSIONAMENTO DE CAPACITORES
5
MANOBRA E PROTEÇÃO DE CAPACITORES
6
HARMÔNICOS
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Início
OBJETIVO
Otimizar o uso da energia elétrica através da instalação de capacitores.
TRIÂNGULO DE POTÊNCIA
S
Q
cos   FP 

P
S 2  kvar 2  kW2
P  3  U  I  cos  kW
Q  3  U  I  sen kvar 
S
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kW
kVA
3  U  I kVA 
Correção
1-5
LEGISLAÇÃO ATUAL (ANEEL)
PORTARIA 1569 - 23/12/1993
 Limite mínimo de 0,85 para 0,92;
 Período de avaliação: mensal para horário; (medição horosazonal);
 Faturamento da energia reativa excedente:
 das 6:00 às 24:00 horas; no mínimo 0,92 indutivo;
 das 24:00 às 6:00 horas; no mínmo 0,92 capacitivo.
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Correção
2-5
LEGISLAÇÃO ATUAL (ANEEL)
PORTARIA 466 - 12/11/1997 - Art.31.
O FP será verificado pelo concessionário, através de medição apropriada:
 Atenção !!!
 Consumidores do Grupo B (3 B.T. , consumo mensal
2.000kWh,
Celesc)
•
•
Medição transitória (Período mínimo de 72 horas consecutivas);
F.P. < 0,92i (60 dias para regularização)
Ex.: consumidores: padarias, microempresas, mini-supermercados, etc.
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Correção
3-5
CAUSAS DO BAIXO FATOR DE POTÊNCIA
 Motores e Transformadores operando “em vazio” ou com pequenas cargas;
 Motores super dimensionados;
 Fornos a arco;
 Fornos de indução eletromagnética;
 Máquina de solda atransformador;
 Grande número de motores <10cv;
 Utilização de reatores para lâmpadas de descarga com baixo fator de potência.
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Correção
4-5
CONSEQUÊNCIAS DO BAIXO FATOR DE POTÊNCIA
 Multa e conseqüente acréscimo na conta de energia elétrica;
 Limitação da capacidade dos transformadores de alimentação;
 Queda e flutuações de tensão;
 Sobrecarga dos equipamentos de manobra;
 Aumento das perdas elétricas nos condutores pelo efeito Joule;
 Necessidade de aumento do diâmetro dos condutores;
 Aumento da capacidade; dos equipamentos de manobra e de proteção.
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Correção
5-5
COMPENSAÇÃO
INDIVIDUAL
COMPENSAÇÃO EM GRUPO
COMPENSAÇÃO CENTRAL
(AUTOMÁTICA)
COMPENSAÇÃO MISTA
• Viável economicamente para cargas 10cv;
• Energia reativa compensada no local de origem.
• Para cargas indutivas < 10cv existentes em
um mesmo local.
• Instalações com necessidade de potência
reativa oscilante com o tempo.
• Utiliza os três tipos de compensação
acima descritos.
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Correção
1-3
VANTAGENS DA CORREÇÃO
 O consumidor deixa de pagar multas;
 Aproveitamento adicional da capacidade dos condutores e equipamentos;
 Redução das perdas e quedas de tensão nos condutores etransformadores;
 Conservação e qualidade de energia.
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Correção
2-3
CORREÇÃO NA MÉDIA TENSÃO
DESVANTAGENS :
 Inviabilidade econômica de instalar banco de capacitores automáticos;
 Maior probabilidade da instalação se tornar capacitiva (capacitores fixos);
 Aumento de tensão do lado da concessionária;
 Aumento da capacidade de curto-circuito na rede da concessionária;
 Maior investimento em cabos e equipamentos de B.T.;
 Manutenção mais difícil;
 Benefícios inerentes a eliminação de reativos nos cabos, trafos, etc., não são obtidos.
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Correção
3-3
LINHA WEG
UCW / MCW / BCW / UCW-T
Principais Características:
 Baixas perdas;
 Alta confiabilidade;
 Auto-regenerativo;
 Dispositivo de proteção anti-explosão;
 Fabricação conforme norma IEC831/1-2 e VDE 560/4.
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Correção
1-6
VISTA INTERNA DA UCW :
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RESISTOR DE DESCARGA :
Correção
2-6
CARACTERÍSTICAS CONSTRUTIVAS - BOBINA
Composta de dois filmes de polipropileno (dielétrico)
BOBINAGEM :
metalizado (Zinco+Alumínio) em uma das faces;
Aplicação de uma camada de Zinco em ambas as
METALIZAÇÃO :
extremidades do capacitor e sobre estas partes
metalizadas,
posteriormente
serão
soldadas
as
conexões elétricas;
O tratamento térmico é realizado para eliminação de
ESTUFA :
possíveis folgas e umidade entre uma camada e outra,
durante 8 horas a 90 graus;
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Correção
3-6
Elimina pequenas falhas (furos) no filme. A tensão de
REGENERAÇÃO :
regeneração é 2xUn do capacitor durante 2 seg.;
Envolve a bobina que se encontra dentro da caneca. Serve como
RESINA EM
POLIURETANO :
proteção contra oxidação e enchimento. Quando ocorre
sobrepressões internas, esta resina se expande e provoca a
expansão da caneca;
INTERRUPTOR DE
SEGURANÇA :
RESISTOR DE
DESCARGA :
Sua função é a de romper quando ocorrer a expansão da caneca,
fazendo com que a tensão de alimentação seja interrompida;
Responsável pela descarga (30s,1/10Un) após a desenergização
do capacitor.
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Correção
4-6
POR QUE A CANECA EXPANDE ?
Devido a pressão interna formada pelo acúmulo de gases (óxido de
alumínio) liberados pelo capacitor quando ocorrem anormalidades com a
qualidade de energia (sobretensões, temperatura elevada, harmônicas, etc.)
EXPANSÃO
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Correção
5-6
 Tensão nominal: 20/380/440/480V;
 Temperatura ambiente: - 25 a + 50°C;
 Freqüência nominal: 60 Hz;
 Máxima tensão admissível: 1,10Un;
 Tolerância de capacitância: - 5 +10%;
 Máxima corrente admissível: 1,3In;
 Perda dielétrica: < 0,4W/kvar ;
 Máximo dv/dt admissível: 25V/µs.
NÍVEIS DE TENSÕES ADMISSÍVEIS EM SERVIÇO - IEC 831/1:
Serviço
Normal
Duração máxima
Fator-tensão x
Un rms
Ligar
Contínuo
1,00
1,10
1,15
Desligar
8 horas a cada 24 horas
30 minutos a cada 24 horas
1,20
1,30
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5 minutos
1 minuto
Correção
6-6
INFORMAÇÕES NECESSÁRIAS :
 Esquema unifilar atualizado;
 Condições operacionais;
 Levantamento de cargas lineares;
 Levantamento de cargas não lineares (soft-starter, inv. freq., etc);
 Medições: tensão, corrente, fator de potência inicial, temperatura ambiente;
 Contas de energia elétrica (últimas 12);
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Correção
1-5
CONTA DE ENERGIA
ELÉTRICA
66,20
FATUR. REATIVO EXED.
243,46
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Correção
2-5
EXPRESSÕES MATEMÁTICAS
Q cap  P.(tg  1 - tg 2)
Para simplificar podemos substituir (tg 1 - tg 2) por um fator F.
Então:
Q cap  P. F
onde:
Qcap
: potência reativa capacitiva em kvar
P
: potência ativa da carga, em kW

: rendimento de acordo com a carga
Para motores, podemos considerar:
Q capm  (%carga.P. F ) / 
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Correção
3-5
PROTEÇÃO DE CAPACITORES
FUSÍVEIS :
Tipo D ou NH de característica retardada gL/gG.
I nf  1,65.I nc
DISJUNTOR :
Dimensionado,
considerando-se
as
tolerâncias
da
capacitância (- 5 + 10%) e de correntes harmônicas
adicionais (+ 30%), para uma corrente de 1,43 vezes a
corrente nominal do capacitor. Característica g.
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Correção
4-5
CORREÇÃO DE TRANSFORMADORES
POTÊNCIA DO CAPACITOR NA CORREÇÃO DE TRANSFORMADORES
FUNCIONANDO EM VAZIO:
Qo  i o .Sn /100 (kvar)
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Correção
5-5
CONTATORES ESPECIAS LINHA CW _K / CWM_K :
 Baixo custo;
 Alta confiabilidade;
 Dimensões reduzidas;
 Fixação do tipo rápida através de parafusos ou trilhos de 35mm;
 Incorporam resistores de pré-carga;
 Limitados a 25kvar em 380/440V;
 Especificação técnica conforme norma IEC947-4 e VDE 0660.
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Correção
1-3
ESQUEMA DE LIGAÇÃO VÁLIDO PARA BANCOS
> 25KVAR EM 380V:
K1 - Contator principal para manutenção
do capacitor ligado e desligamento do
capacitor;
K2 - Contator para ligamento do capacitor.
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Correção
2-3
DIAGRAMA DE CONTATOS - SÉRIE K
CW17K
CW37K
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Correção
3-3
DEFINIÇÃO :
São formas de onda (tensão ou corrente) periódica, deformada, composta pela
freqüencia fundamental da rede elétrica, 50 ou 60Hz, mais os múltiplos desta, que
podem atingir valores de vários kHz.
ORIGEM DAS HARMÔNICAS : CARGAS NÃO LINEARES
 Conversores / inversores de freqüência;  No-breaks;
 Acionamentos de corrente continua;
 Controladores tiristorizados;
 Retificadores;
 Fontes chaveadas;
 Fornos a arco e de indução;
 Transformadores com núcleo saturado.
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Correção
1-8
LIMITES ACEITÁVEIS NO CAPACITOR :
 83% de distorção em corrente, correspondente a uma sobrecorrente de 30%;
 5% de distorção em tensão, com porcentagem individual máxima de 3%.
DICA :
Sempre que as cargas não lineares representem mais de 20% da carga instalada,
considera-se que há harmônicas na rede.
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Correção
2-8
CAUSAS E EFEITOS
 Sobrecorrentes nos capacitores pelo efeito da ressonância série;
 Aumento das perdas em equipamentos eletrônicos;
 Funcionamento irregular nos equipamentos de proteção e controle;
 Interferências eletromagnéticas;
 Vibrações e ruído acústico;
 Aumento da temperatura nos cabos e equipamentos de manobra;
 Sobretensão.
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Correção
3-8
O FENÔMENO DA RESSONÂNCIA
Em instalações com Correção do FP, torna-se preocupante quando existem
harmônicas presentes na rede elétrica, pois tem-se o risco que ocorra:
 Ressonância entre trafo/carga com o capacitor ou banco de capacitores;
 Amplificação das harmônicas pelo efeito da ressonância paralela ou série;
 Elevação dos níveis de tensão ou corrente a valores inaceitáveis.
OBS.: Utiliza-se indutores anti-harmônicas para evitar a ressonância do capacitor
com todo o espectro de harmônicas, protegendo assim, os capacitores.
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Correção
4-8
RESSONÂNCIA SÉRIE

Ocorre quando as reatâncias capacitiva e
indutiva de um circuito RLC são iguais.
I=E/R

As reatâncias se cancelam entre si e a
impedância do circuito se torna igual a
resistência.

R
0
I

Ocorre entre o transformador de força e os
capacitores ou banco de capacitores ligados num
mesmo barramento.
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Correção
5-8
RESSONÂNCIA PARALELA

Baseia-se na troca de energia entre um
indutor e um capacitor, ligados em paralelo
com uma fonte de tensão.

Um circuito ressonante paralelo possui,
teoricamente, impedância infinita e corrente
de linha nula.

Ocorre entre as cargas e os capacitores,
conectados num mesmo barramento.
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Correção
6-8
INDUTOR ANTI-HARMÔNICAS
Dados fundamentais para a determinação do indutor anti-harmônicas:
 Esquema unifilar elétrico atualizado;
 Indicação no esquema unifilar do(s) ponto(s) de medição;
 Potência, tensão e freqüência do capacitor;
 Espectro das harmônicas;
 Corrente, tensão e freqüência de cada harmônica.
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7-8
INDUTOR ANTI-SURTO
Instalado em série com contatores convencionais para manobra de capacitores,
devido a alta corrente transitória provocada pela energização (carga) dos
capacitores.
A elevada corrente transitória de alta freqüência depende dos seguintes fatores:

Capacitância;

Indutância do circuito;

Valor de pico da tensão senoidal no momento da ligação;

Tensão residual dos capacitores.
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Correção
8-8