gerenciamento da qualidade de energia elétrica – visão do ons

SCQ/018
21 a 26 de Outubro de 2001
Campinas - São Paulo - Brasil
GRUPO VI
GRUPO DE ESTUDO DE ASPECTOS EMPRESARIAIS
GERENCIAMENTO DA QUALIDADE DE ENERGIA ELÉTRICA – VISÃO DO ONS
Roberto J. R. Gomes*
ONS
Dalton O. C. Brasil
ONS
RESUMO
O novo modelo desverticalizado do setor elétrico
brasileiro
impõe
que
novas
regras
sejam
estabelecidas. Na definição das regras relacionadas à
qualidade de energia elétrica o ONS tem estimulado
um amplo debate sobre tais questões, envolvendo os
diversos agentes da Rede Básica, associações
representativas destes agentes, universidades e
centros de pesquisa, com o apoio da ANEEL. Este
artigo apresenta aspectos relacionados com os
procedimentos estabelecidos, bem como as atividades
que foram e vêm sendo desenvolvidas no sentido de
melhor
compreender
os diversos
fenômenos.
Adicionalmente, são apresentados os fundamentos da
gestão da qualidade de energia elétrica na Rede
Básica.
PALAVRAS-CHAVE: Qualidade de Energia Elétrica,
Continuidade, Variação de Tensão de Curta Duração,
Harmônico, Flutuação de Tensão.
1.0- INTRODUÇÃO
A nova configuração do setor elétrico, com a
segregação das funções de produção, transporte
(incluindo
transmissão
e
distribuição)
e
comercialização de energia, implica em grandes
desafios, em se tratando de qualidade de energia
elétrica. Quando da divulgação das primeiras versões
dos módulos 2 (Padrões de Desempenho da Rede
Básica e Requisitos Mínimos para suas Instalações) e
3 (Acesso aos Sistemas de Transmissão) em
janeiro/1999, o ONS recebeu alguns comentários
relacionados com aspectos da qualidade de energia
elétrica, particularmente com a conformidade da onda
de tensão a ser disponibilizada pela Rede Básica aos
diversos agentes. A partir destes comentários o ONS
tomou a iniciativa de criar o “Grupo de Trabalho
Especial – Qualidade de Energia Elétrica” (GTE-QEE)
com o objetivo de discutir e aprimorar os indicadores
de desempenho, buscando o detalhamento de
aspectos importantes a eles relacionados.
José R. Medeiros
ONS
Em um primeiro momento o ONS estabeleceu, com a
participação dos agentes da Rede Básica e através da
aprovação da ANEEL, os indicadores que avaliarão a
qualidade de energia elétrica sob o ponto de vista da
continuidade do serviço em pontos de controle da
Rede Básica e da conformidade da forma de onda de
tensão (1). O detalhamento de tais aspectos encontrase nos submódulos 2.2 e 3.8 dos “Procedimentos de
Rede” do ONS. Para alguns destes indicadores
(cintilação, desequilíbrio e harmônicos) foram
estabelecidos padrões de desempenho, em função de
recomendações internacionais e/ou nacionais. Para
outros, tal como a variação de tensão de curta duração
(VTCD) e continuidade, torna-se necessário obter um
maior grau de experiência no tratamento de tal
fenômeno, como premissa para o estabelecimento de
padrões.
O objetivo deste artigo será o de apresentar as ações
em curso no ONS na área da qualidade de energia
elétrica, considerando os seguintes aspectos:
 indicadores de desempenho considerados;
 campanhas de medição desenvolvidas com o apoio
do ONS;
 aspectos básicos do Sistema de Gestão da
Qualidade de Energia Elétrica.
2.0- INDICADORES E PADRÕES DE DESEMPENHO
Da necessidade de atribuição de responsabilidades
surgem dois conceitos fundamentais, quais sejam,
indicador/padrão global e indicador/padrão individual
de desempenho. Abaixo apresenta-se, sinteticamente,
tais conceitos.
 Indicador/padrão global - meio de verificação do
desempenho global do Rede Básica sob o ponto de
vista da qualidade de energia elétrica.
 Indicador/padrão individual - meio de verificação do
desempenho individual de cada agente, visando
minimizar a possibilidade do citado agente
Operador Nacional do Sistema Elétrico
Rua da Quitanda, 196 – 23o andar – Rio de Janeiro – RJ – Brasil
CEP 200091-000
provocar um distúrbio que acarrete na deterioração
significativa do desempenho global do sistema.
Em função do interesse manifestado pelos agentes, os
seguintes indicadores globais, tratados neste item,
vêm se destacando: continuidade de serviço, flutuação
de tensão, distorção harmônica e VTCD.
2.2 Flutuação de tensão
2.1 Continuidade
Conforme estabelecido pela ANEEL, em janeiro de
2000, através da Resolução No 24, os indicadores de
duração, freqüência e duração máxima estão sendo
apurados pelo ONS desde julho de 2000, cabendo
também ao ONS o estabelecimento dos padrões de
desempenho destes indicadores (2).
De modo a cumprir as atribuições estabelecidas pela
resolução, foram realizadas pelo ONS, contando com
a participação dos diversos agente da Rede Básica, as
seguintes atividades:
 Conceituação, Terminologia e Critérios;
 Proposição dos Padrões de Desempenho para a
Continuidade;
 Apuração dos Indicadores.
A apuração dos indicadores teve início em julho de
2000, tendo sido emitidos relatórios referentes aos
meses de julho a dezembro de 2000.
As Tabelas 1 , 2 e 3 mostram, respectivamente, os
valores médios globais dos indicadores considerando
todos os pontos de controle, os valores médios
agregados por nível de tensão e por configuração de
barra.
TABELA 1 – Valores médios globais
DIPC
FIPC
Média
Desvio
Este procedimento, em conjunto com as médias
históricas disponíveis e os resultados da apuração
permitirão desenvolver e aplicar um sistema de gestão
dos indicadores de continuidade que subsidiará ações
por parte do ONS de modo a garantir o adequado
desempenho da Rede Básica.
(horas/ano)
(ocorrências/ano)
5,72
16,69
2,12
3,66
TABELA 2 – Valores médios por nível de tensão
DIPC
FIPC
Tensão (kV)
(horas/ano)
(ocorrências/ano)
138
9,48
1,92
230
1,21
0,55
345
0,03
0,11
440
0,97
0,18
500
0,06
0,04
TABELA 3 – Valores médios por configuração
de barra
Configuração de
DIPC
FIPC
(horas/ano) (ocorrências/ano)
Barra
Simples
13,60
3,30
Principal
5,07
3,37
Dupla
3,57
0,85
Tripla
1,03
0,20
Anel
1,70
0,59
Disj. Meio
0,33
0,23
Dada a necessidade de aprimorar esta atividade,
desenvolvida até janeiro de 2001, busca-se no
momento o estabelecimento de famílias de ponto de
controle e de faixas de referência a elas associadas.
O fenômeno da flutuação de tensão inclui entre os
seus efeitos a cintilação. Tal efeito corresponde a
percepção humana à variação da luminosidade, o que
leva a um tratamento diferenciado, do ponto de vista
da definição dos seus indicadores, bem como dos
padrões a serem adotados.
Os indicadores de severidade de cintilação adotados
como representativos da flutuação de tensão num
dado barramento da Rede Básica são:
 PstD95%: valor do indicador Pst que foi superado em
apenas 5 % dos registros obtidos no período de 1 dia
(24 horas);
 PltS95%: valor do indicador Plt que foi superado em
apenas 5 % dos registros obtidos no período de uma
semana, 7 (sete) dias completos e consecutivos.
A determinação da qualidade da tensão de um
barramento da Rede Básica quanto à flutuação de
tensão tem por objetivo avaliar o incômodo provocado
pelo efeito da cintilação no consumidor final que tenha
seus pontos de iluminação alimentados pela tensão
secundária de distribuição. Devido ao caráter subjetivo
de tal incômodo, adotou-se dois limites para cada
indicador: Limite Global Inferior e Limite Global
Superior.
Quando os valores de PstD95% e PltS95% forem
menores ou iguais aos respectivos Limites Globais
Inferiores a qualidade da tensão da Rede Básica
quanto à flutuação de tensão será considerada
adequada, não havendo necessidade de adoção de
medidas corretivas ou mitigadoras.
Quando ao menos um dos valores de PstD95% e
PltS95% for maior que os respectivos Limites Globais
Inferiores e menor ou igual aos Limites Globais
Superiores, a qualidade da tensão da Rede Básica
quanto à flutuação de tensão será considerada em
estado de observação e, no caso de haver
reclamações de usuários, o ONS deverá desenvolver
ações, em conjunto com os Agentes envolvidos, para
buscar soluções e atribuir responsabilidades.
Quando os valores de PstD95% e PltS95% forem
maiores que os respectivos Limites Globais
Superiores, a qualidade da tensão da Rede Básica
quanto à flutuação de tensão será considerada, em
princípio, inadequada e as ações corretivas ou
mitigadoras deverão ser definidas após a realização de
investigações para identificação das causas e
responsabilidades.
Os valores dos Limites Globais Inferiores e Superiores,
que serão considerados para controlar a qualidade da
tensão na Rede Básica quanto a flutuação de tensão,
são apresentados na Tabela 4 onde são expressos em
função dos Limites Globais considerados para tensão
secundária de distribuição 220 V e considerando a
atenuação esperada quando a flutuação de tensão se
propaga dos barramentos da Rede Básica para os
barramentos da rede secundária de distribuição.
Limite
PstD95%
Limite Global
1pu
Inferior
FT
Limite Global
Superior
2 pu
PltS95%
0,8 pu
FT
de Entrega da Usina (AT) e da Rede Secundária de
Distribuição (BT). Este diagnóstico contou com os
apoios do IBS (Instituto Brasileiro de Siderurgia) e da
ABRACE (Associação Brasileira dos Grandes
Consumidores), e com a participação do CEPEL,
EPTE e FURNAS. A Tabela 6 indica os locais onde as
medições foram realizadas, incluindo a potência total
dos fornos e o nível da tensão de fornecimento.
1,6 pu
TABELA
FT 4 – Limites
FTGlobais
Tensão
Pot. Total
(MVA)
Usina
(kV)
150
138
entre o barramento da Rede Básica sob avaliação e
Aços Villares Pindamonhangaba – SP
90
138
o
Aços Villares Anhangüera – SP
38
230
barramento da tensão secundária de distribuição,
de Medição
Belgo Mineira J. ForaTABELA
– MG 6 – Locais
57.6
138 de Cintilação
sendo calculado pela relação entre o valor do PltS95%
Usina Barra Mansa – RJ
85.2
138
do barramento da Rede Básica sob avaliação e valor
Villares Metais – SP
40
138
do PltS95% do barramento
da rede de
No
FT corresponde
ao distribuição.
Fator de Transferência
aplicável
Belgo
Mineira Piracicaba – SP
52
138
caso dos FT entre os barramentos envolvidos não
Acesita – SP
31.5
230
serem ainda conhecidos através de medição, em
Belgo
Mineira
Vitória
–
ES
48
138
princípio os seguintes valores poderão ser aplicados
Gerdau
Araucária
–
PR
45
230
para a avaliação da Flutuação de Tensão nos
Gerdau Aços Finos – RS
44
230
barramentos da Rede Básica (Tabela 5).
Gerdau Riograndense – RS
50
230
Barramento de Tensão Nominal FT = 0,65
Gerdau Usiba – BA
65
230
Gerdau Açonorte – PE
22
230
 230 kV
Gerdau Cearense - CE
13.5
69
69 kV  Barramento de Tensão FT = 0,8
Nominal  230 kV
parcial e preliminar, o resultado da campanha com
Barramento de Tensão Nominal FT = 1,0
TABELA 5 - Fatores de Transferência
relação aos valores de Plt (95%) e Pst (95%)
 69 kV
avali corrigidos para a tensão de distribuição secundária de
ação dos impactos nos níveis globais de Pst e Plt
220V. A referência (3) apresenta mais detalhes sobre
provocados por condições já existentes daqueles
tal campanha.
provocados por novas cargas. Assim sendo, para o
caso de violações dos padrões de desempenho em
A Figura 1 ilustra, atrvés de um histograma, de forma
Indicadores Medidos na Rede Secundária de Distribuição (BT)
Corrigidos pelo Fator: 1,3 para BT = 127 V e 1,0 para BT = 220 V
instalações da Rede Básica relacionadas com
situações preexistentes, tanto do ponto de vista das
características da carga
sistema elétrico
Estãocomo
sendodoestudadas
formasque
de diferenciar a
a alimenta, deverão ser avaliadas pelo ONS, em
conjunto com os agentes envolvidos e submetidas à
ANEEL, as alternativas de mitigação dos efeitos
provocados pela perturbação , considerando os
seguintes aspectos: viabilidade técnico-econômica e a
gradualidade na implantação da solução ao longo do
PltS
BT (pu) Corrigido
CE-220V
tempo.
Pst
D95% BT (pu)
Corrigido
RecifePE-220V
Gerdau Cosigua - RJ
SimõesFilhoBA-127V
O método a ser utilizado na identificação da
contribuição de cada agente no índice global, de
maneira a compará-la com os padrões individuais
ainda está sendo estudado.
Tendo por objetivo aprimorar o conhecimento dos
fenômeno de cintilação, incluindo seu comportamento
quanto a propagação no sistema, subsidiando assim o
estabelecimento de padrões de desempenho globais e
fatores de transferência, como indicado nas Tabelas 4
e 5, encontra-se em desenvolvimento uma campanha
de medição.
O objetivo desta campanha corresponde a realização
de diagnóstico da qualidade da tensão, quanto a
flutuação (severidade de flicker), dos sub-sistemas que
alimentam 15 usinas siderúrgicas com os maiores
fornos elétricos à arco em operação no país,
compreendendo a monitoração simultânea do Ponto
CanoasRS-127V
CharqueadasRS-220V
ArroiodosRatosRS-220V
CuritibaPR-127V
SerraES-127V
TimóteoMG-127V
0.0
PiracicabaSP-127V
0.5
1.0
1.5
2.0
PstD95%&PltS95%(pu)
NovaVenezaSP-127V
BarraMansaRJ-127V
FIGURA 1
JuizdeForaMG-127V
PidamonhangabaSP-127V
2.3 Distorção harmônica
RJ-127V
O indicador para avaliar o desempenho global quanto
a harmônicos nos barramentos da Rede Básica
corresponde à distorção de tensão harmônica.
Entende-se por Distorção de Tensão Harmônica Total
(DTHT) a raiz quadrada do somatório quadrático das
tensões harmônicas de ordens 2 a 50. Esse conceito
procura quantificar o
conteúdo harmônico total
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2.5
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