estudo e desenvolvimento de um sistema piloto para qee

ESTUDO DA INFLUÊNCIA DAS HARMÔNICAS DE TENSÃO E CORRENTE PRESENTES
EM MÉDIA TENSÃO NA QUALIDADE DE ENERGIA EM BAIXA TENSÃO
Resumo: Avaliar a real influência dos harmônicos de tensão, presentes em média tensão, e a
sua interdependência com os harmônicos de corrente, nos usuários conectados a baixa tensão,
permitindo assim definir índices de desempenho de QEE; Criar um ambiente virtual dentro do
qual estes fenômenos possam ser avaliados através de simulações, levando-se em conta os
parâmetros elétricos do transformador e da impedância da rede elétrica.
1. Introdução:
O conceito de qualidade da energia elétrica tem se modificado ao longo dos últimos
anos. No decorrer deste período, foram incorporados novos parâmetros para a sua
determinação; estes parâmetros foram consolidados por meio de normas estabelecidas no
âmbito nacional e internacional, exigindo que as empresas do setor elétrico estejam
constantemente adequando-se a estas exigências.
O crescimento natural da complexidade das cargas conectadas a rede, exige das
concessionárias uma constante preocupação com a qualidade da energia entregue aos seus
clientes. Para tanto, as mesmas buscam um sistema capaz de avaliar a qualidade da energia
entregue aos consumidores. Tal sistema deve ser capaz de coletar dados de regiões distintas,
com demandas diferenciadas e centralizar, processar e disponibilizar estes dados, permitindo a
elaboração de índices que meçam o desempenho do sistema de energia.
Os avanços tecnológicos, principalmente os relacionados com as técnicas de
processamento digital de sinais, tem permitido medir sinais elétricos cada vez com mais
eficiência e confiabilidade. Contudo, a simples determinação da tensão e da corrente em
tempo real, de modo a analisar transientes, correntes harmônicas, afundamentos de tensão
entre outros, podem ser insuficientes para quantificar a qualidade da energia elétrica entregue
aos seus consumidores, dado que estes indicadores por si sós não expressam as possíveis
falhas que podem ou não ocorrer nas diferentes cargas.
A proposta deste trabalho é monitorar um sistema de distribuição universitário,
visando analisar quais os principais problemas associados ao tema qualidade de energia,
principalmente no que diz respeito às harmônicas. A partir destes dados, será possível avaliar
qual o impacto dos distúrbios elétricos em média tensão no meio acadêmico, quais os
prejuízos decorrentes destes eventos, além de permitir avaliar o rigor dos índices existentes
das normas nacionais e internacionais.
Será apresentada uma revisão bibliográfica das principais normas, tais como (IEEE
Std. 1159-1995, IEEE Std. 519-1992), bem como uma revisão geral dos conceitos de
qualidade de energia, contemplando alguns dos diversos índices existentes nas normas
nacionais e internacionais, assim como fenômenos associados ao tema qualidade de energia. É
importante salientar que nem todos os índices existentes, nem mesmo todos os índices aqui
estudados serão utilizados neste trabalho.
Buscando co-relacionar os valores reais observáveis destes índices em uma instalação
de ensino, com avarias em equipamentos típicos deste ambiente, será instalado um sistema de
monitoramento utilizando um qualímetro, para este fim foi selecionado o modelo ION 8500,
com os respectivos TCs e TPs, o qual possui as seguintes características:
Fabricante: Power Measurement Modelo: ION 8500
1 Características Elétricas:
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Medição Trifásica de tensão, corrente e potência;
Obtenção de valores instantâneos de tensão, corrente, freqüência e fator de
potência nas três fases;
Medição de energia bi-direcional, absoluta, rede, tempo de uso;
256 amostras por ciclo;
Medição de distorção harmônica individual e total até a 63ª;
Medição de SAG / SWELL;
Gravação de formas de onda;
Detecção de transientes;
Fator de Crista;
2 Comunicações:
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Comunicação de alarmes e dados via rede ou Internet;
Duas portas RS-485, opcionalmente uma pode ser transformada em RS-232;
Uma porta ótica no painel frontal;
3 Características gerais:
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Número máximo de ciclos para captura contínua de formas de onda é 171.000
(16 amostras /ciclo X 96 ciclos);
Detecção de transientes acima de 65 microssegundos em 60 Hz
Software multi-usuário, com diversos níveis de segurança;
A instalação de TCs e TPs na rede de alimentação de uma subestação de 13,8 kV, é
uma tarefa que traz diversas dificuldades operacionais, pois necessita ser realizada por
profissionais que estejam familiarizados com o equipamento e implica no desligamento do
prédio; tal instalação se faz necessária para que entre em operação o qualímetro que irá
fornecer a massa de dados relativos ao barramento de Média Tensão da concessionária. Os
dados devem ser armazenados de maneira confiável, e permanecerem disponíveis via rede
lógica de 10 Mbps, a fim de facilitar o acesso aos mesmos.
2. Justificativa
Energia elétrica de boa qualidade é a garantia da manutenção de altos índices de
qualidade no ambiente e nos dados técnicos, pois observamos que as perturbações na rede
podem ocasionar perdas de dados nos sistemas, ou desconforto visual em locais onde o
sistema de iluminação sofre perturbações, além de panes inesperadas de equipamentos; porém,
muitas vezes não temos como avaliar se a perturbação é proveniente da rede da concessionária
ou se é gerada pelas próprias cargas do consumidor.
É necessário criar metodologias para definir índices e técnicas que permitam estimar a
qualidade da energia elétrica entregue aos seus consumidores. Para isto, precisa-se avaliar o
impacto que os distúrbios na rede elétrica têm sobre os equipamentos elétricos conectados a
mesma, levando-se em consideração os distúrbios provenientes da rede da concessionária e os
que são gerados na própria rede do consumidor; com a instalação de um qualímetro conectado
a rede de 13.8 kV, teremos como avaliar a energia que é fornecida pela concessionária,
obtendo desta forma dados confiáveis a respeito do quanto e de que forma estas perturbações
contribuem para o decréscimo da qualidade da energia utilizada pelo consumidor.
3. Metodologia
O prédio em questão será monitorado durante um semestre. Os dados gerados serão
comparados com simulações a serem realizadas, visando-se obter um modelamento da rede de
distribuição em questão. Além disso, serão distribuídos formulários nos diversos setores que
se situam no prédio, visando obter-se dados sobre possíveis falhas ocorridas durante o período
de monitoramento, buscando correlacionar com os dados provenientes do monitoramento da
rede elétrica, os eventuais danos nos equipamentos eletro-eletrônicos.
Atualmente, já foi adquirido um qualímetro e configurado um PC para atuar como
servidor para os dados coletados pelo registrador, também foram instalados os TPs e TCs na
subestação do prédio 30. Estamos iniciando a monitoração do sistema e geração da massa de
dados.
4. Resultados Esperados
Desenvolver um estudo que permita determinar índices seguros de QEE em média
tensão em consonância com a Agência Nacional de Energia Elétrica.
Avaliar a real influência das perturbações harmônicas presentes no alimentador de 13.8
kV, nos equipamentos conectados a baixa tensão, permitindo assim definir índices seguros de
QEE que permitam o perfeito funcionamento dos equipamentos por ele alimentados.
Criar um ambiente virtual dentro do qual estes fenômenos possam ser avaliados
através de simulações, levando-se em conta os parâmetros elétricos do transformador e da
impedância da rede elétrica.