Aspectos Gerais de Medição de Qualidade de Energia e casos ... · • Teste de amplitude do sinal: • Todas as fases do instrumento de medição devem ser conectadas entre uma

Aspectos Gerais de Medição de Qualidade de Energia e casos Práticos

Mateus Duarte Teixeira – BREE, UFPR e SBQEE

Agenda1. Estudos específicos de QEE para acesso aos sistemas de

distribuição;

2. O PORODIST e os desafios para medição

3. Objetivos da Medição

4. Equipamentos de medição (ONS e IEC)

5. Medições

6. Premissas básicas para estudos de qualidade de energia

7. Casos Reais (Notching, Harmônicos e VTCD

Estudos específicos de QEE para acessoaos sistemas de distribuiçãoDo PRODIST (Módulo 8):

11.1 Os estudos específicos de qualidade da energia elétricadeverão avaliar o potencial impacto da conexão e operação doacessante.

11.1.1 É obrigatória a realização dos estudos no caso deacessante potencialmente perturbador.

11.1.2 A distribuidora deve definir os tipos de instalaçõeselétricas potencialmente perturbadoras.

Estudos específicos de QEE para acessoaos sistemas de distribuiçãoDo PRODIST (Módulo 8):

11.3 Caso se verifique nos estudos específicos que há problemade qualidade da energia elétrica, a instalação dos equipamentosde correção ou outras adequações necessárias deverão serprovidenciadas pelo acessante e/ou acessada.

11.4 requisitos e procedimentos para fins de acesso ao sistema dedistribuição deverão observar o Módulo 3 do PRODIST.

Estudos específicos de QEE para acessoaos sistemas de distribuiçãoSão potencialmente perturbadoras as cargas ou gerações cujaoperação possa afetar os itens de qualidade de produto da rede dedistribuição, tais como:

• variações nos níveis de tensão da rede;

• elevações nos níveis de distorções harmônicas na tensão;

• desequilíbrio nas tensões da rede;

• flutuações no valor eficaz da tensão;

• variações de curta duração na tensão;

• variações de frequência.

Estudos específicos de QEE para acessoaos sistemas de distribuiçãoCargas potencialmente perturbadoras:

• Fornos elétricos a arco (Harmônicos, VTCD, Flutuação, etc.)

• fornos de indução (Harmônicos)

• Laminadores (VTCD, Flutuação)

• Motores controlados por inversores, retificadores econversores (Harmônicos)

• Grandes motores (VTCD)

• Geradores fotovoltaicos ou eólicos (Harmônicos,interharmônicos)

• Bancos de capacitores (Harmônicos)

O PORODIST e os desafios para medição

Como fazer a medição?

• Campanhas de medição?

• Eventos em regime permanente

• Quanto tempo?

• Medições ininterruptas?

• Eventos transitórios

• Infraestrutura – Medidores, comunicação e armazenamento de dados.

• Quem é o responsável por medir e tratar os dados?

Objetivos da Medição

A tarefa mais importante em qualquer projeto de monitoramento édefinir claramente os objetivos de monitoramento.

• Caracterizar a perturbação em local particular do circuito elétrico.

• Diagnosticar incompatibilidades entre a fonte e a carga.

• Avaliar o ambiente elétrico em um local específico para refinartécnicas de modelagem ou para desenvolver uma linha de base dequalidade de energia.

• Prever o desempenho de equipamentos ou soluções atenuantes doproblema de qualidade de energia.

Objetivos da Medição

Infraestrutura:

• Definição de tipo e classe de equipamento de medição;

• Definição do local da instalação

• Definição de ajustes e “trigger”

• Escolha do tipo de sensor/transdutor

• Necessidade de aterramento.

Equipamentos de medição

Osciloscópio/Oscilógrafos

• Extremamente valiosos para medições em tempo real

• Análise visual das formas de onda da tensão e corrente

• Muito bom para distorções harmônicas e fenômenostransitórios

• Há modelos que possuem memória bem como medição depotências

• Modelos mais novos são pequenos e portáteis



Analisador da Qualidade da Energia Elétrica “Qualímetro”

• A norma IEC 61000-4-30 - São descritos métodos de medição para cadaparâmetro relevante para que sejam dados resultados confiáveis erepetíveis, independentemente da implementação do método.

• Classe A - Devem satisfazer os mais elevados requisitos de desempenho e precisão(metrologia) da norma – Processamento paralelo ininterupto.

• Classe S - Úteis para levantamentos estatísticos e aplicações contratuais onde nãoexistem conflitos. Os requisitos de precisão e desempenho são menos rigorosos doque para a Classe A.



• Portátil ou de painel

• Trifásicos e monofásicos

• Medição de distorções harmônicas, desequilíbrios, VTCD’s, potências,corrente, tensão, dentre entre outros, simultaneamente

• Disponibiliza formas de onda da tensão e corrente, bem como oespectro harmônico



• Apesar de armazenar fenômenos transitórios, nem todos os modeloscontêm taxa de amostragem adequada

• Alguns modelos disponibilizam a medição de flutuação de tensão

• Possui boa memória para armazenamento de dados



Lista de Equipamentos ONS

Sensores

Medição de tensão

• Acesso direto em BT

• Transformadores de Potencial Indutivos (TPI)

• Transformadores de Potencial Capacitivos (TPC)

• Divisores Capacitivos de Potencial (DPC)

• Tap da Bucha Capacitiva de Reatores ou Transformadores (TAP)

Sensores

Medição de tensão

Sensores

Medição de Corrente

• Transformadores de Corrente (TC)

• Bobina de Rogowski

• Medidor efeito Hall

Características Gerais - Medições

• Prever alimentação para os instrumentos através do banco debaterias ou “no-breaks”;

• Equipamentos de medição devem ser colocados sobre superfície quenão esteja sujeita a choques e vibrações mecânicas;

• Os instrumentos a serem usados na campanha de medição devem sercalibrados antes de ir ao campo. O período entre a última calibração ea da data da campanha de medição deverá ser inferior a um ano.

Características Gerais - Medições

• Realização de testes mínimos no campo:

• Teste de amplitude do sinal:• Todas as fases do instrumento de medição devem ser conectadas entre

uma única fase e o neutro do transdutor

• Teste da sequência de fases:• As fases “A”, “B”, “C” e neutro de todos os instrumentos devem ser

conectadas ao secundário dos transdutores.

Premissas básicas para estudos dequalidade de energia

• Realização de medições

• Depuração dos resultados

• Modelagem e simulações computacionais;

• Especificação de solução

• Instalação da solução

• Realização de novas medições para ajuste da solução

CASO REAL 1

Mitigação de Notching e Harmônicos

• Industria papeleira

• Queima de equipamentos e circuitos eletrônicos

• Grandes inversores de frequência

• Realização de medições para identificação do fenômeno

• Estudo computacional para mitigação do fenômeno

• Instalação da solução

• Realização de medições para verificar eficácia da soluçãoproposta.


• Forma de onda da tensão no TF-7

Event #7 at 07/04/2009 09:29:59,800

Timed

Event Details/Waveforms

09:29:59,85

07/04/2009

Tuesday

09:29:59,86 09:29:59,87 09:29:59,88 09:29:59,89 09:29:59,90

-750

-500

-250

0

250

500

Volts

A-B V B-C V C-A V

Dran-View 6.1.00 HASP : 1169183485 (45B052FDh)


• Espectro de frequência da corrente

0%

20%

40%

60%

80%

100%

120%

I1 I5 I7 I11 I13 I17

THD

I (%

)

Ordem harmônica


• Medição geral


• Simulação


Estudos Reais – Mitigação de Notching

• Solução proposta – Filtros LPF + Filtro harmônico

Estudos Reais – Mitigação de Notching

• Medição com filtro operando

ANTES SIMULAÇÂO MEDIÇÂO

V (f-f) 432 433 448

DHTV (%) 5,5 1,6 1,7

DHTI (%) 51,3 13,0 17,6

P (kW) 347 350 197

Q (kVAR) 16 59 18,8

S (kVA) 397 358 207

FP 0,87 0,98 0,97

Event #6 at 07/04/2009 13:49:59,800

Timed

Event Details/Waveforms

13:49:59,855

07/04/2009

Tuesday

13:49:59,860 13:49:59,865 13:49:59,870

-500

-250

0

250

500

Volts

A-B V B-C V C-A V

Dran-View 6.1.00 HASP : 1169183485 (45B052FDh)

CASO REAL 2

Redução de VTCD

• Industria metalúrgica

• Má-operação ou parada de robôs e processos automatizados

• Máquinas de solda ponto no mesmo barramento

• Realização de medições para identificação do fenômeno

• Estudo computacional para mitigação do fenômeno

• Uso de transformador dedicado para soldas

Redução de VTCD

• Sistema elétrico

SE Condomínio

13,8 kV

Redução de VTCD

• Medições VTCD´s

Redução de VTCD

• SimulaçãoContinuous

Universal Bridge 1

A

B

C

+

-

Universal Bridge

A

B

C

+

-

Total Harmonic

Distorsion 1

signalTHD

Total Harmonic

Distorsion

signal THD

Three -Phase Breaker

A

B

C

a

b

c

Three -Phase

V-I Measurement 5

Vabc

IabcA

B

C

a

b

c

Three -Phase

V-I Measurement 4

Vabc

IabcA

B

C

a

b

c

Three -Phase

V-I Measurement 3

Vabc

IabcA

B

C

a

b

c

Three -Phase

V-I Measurement 2

Vabc

IabcA

B

C

a

b

c

Three -Phase

V-I Measurement 1

Vabc

IabcA

B

C

a

b

c

Three -Phase

V-I Measurement

Vabc

IabcA

B

C

a

b

c

TRAFO STYNER 1

A

B

C

a

b

c

TRAFO STYNER

A

B

C

a

b

c

Scope 9Scope 8

Scope 7Scope 6

Scope 5Scope 4

Scope 3Scope 2Scope 15

Scope 14

Scope 13 Scope 12

Scope 11

Scope 10

Scope 1

Scope

RMS 1

signalrms

RMS

signalrms

PRENSA 250 T - LINEAR

A

B

C

PRENSA 250 T - HARM

MÁQUINAS DE SOLDA

DEMAIS CARGAS - LINEAR

A

B

C

DEMAIS CARGAS - HARM

COPEL

A

B

C

BANCO DE CAPACITOR

A

B

C

3-phase

Instantaneous

Active & Reactive Power

Vabc

IabcPQ

Redução de VTCD

• Simulação da solução

Tensão na Prensa Tensão nas Soldas

0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5330

340

350

360

370

380

Tempo (s)

Ten

são

RM

S (

V)

CASO REAL 3

Compensação reativa em instalaçõescom harmônicos

• Industria fabricante de fibra ótica

• Necessidade de aumento de carga

• Necessidade de melhoria da compensação reativa (RISE)

• Melhoria da qualidade de energia (RISE)

• Banco de capacitor x Banco dessintonizado x Filtro harmônico?

• Medição e estudo computacional

• Implementação da Solução - 5 Filtros sintonizados


• Distorção Harmônica total de Corrente - DHTV (%)


• Corrente RMS no secundário do Transformador


• Instalação dos filtros diminui a corrente RMS emaproximadamente 200 A;

• Redução de perdas técnicas e alívio do carregamento do trafo;

• Redução da DHTV (%) para valores próximos a 1,5%;

• Correção do fator de potência para valores próximos à unidade;

• O aumento da drenagem mantém a distorção harmônica decorrente no transformador entre 10% a 20%, conformerecomendados por fabricantes de trafos.

Obridado !!!Contato:

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