Medidas Corretivas para Adequar Níveis de Tensão Banco de ... · aI c I L" I c I L" I c »0 da dP 2 0 2 2 »¼ º «¬ ª L c c L I I I aI I r " ¼ º « ¬ ª 3 2 2 2 2 " " L c

Prof. Origa

Medidas Corretivas para Adequar Níveis de Tensão

Banco de capacitores

www.feis.unesp.br/laqee

Medidas Corretivas em SDEE

A. Recursos operativos : transferência de carga

B. Manutenção : eliminar fatores que possam causar quedas de tensão (conexões)

C. Troca de bitola: reduzir quedas de tensão pela diminuição da impedância série

D. Bancos de capacitores : suprir necessidade de reativo

E. Reguladores de Tensão : uso de auto transformadores

Medidas corretivas para adequar os níveis de tensão.

(redes de distribuição de energia elétrica)


Medidas Corretivas em SDEE

A. Adequar o Fator de Potência

B. Diminuir as perdas

C. Melhorar o nível de tensão

D. Aumentar a capacidade de fornecimento

Objetivos específicos dos bancos de capacitores em SDEE

www.feis.unesp.br/laqee Banco de Capacitores

Triângulo de potências e correção do Fator de Deslocamento

Potencia Ativa: P(kW)

Potência Reativa: Q (kVAr)

Potência Aparente: S (kVA)

Potência Reativa de Compensação: Qc ( kVAr)

Potência Reativa Residual: Qr (kVAr)

C

Fonte Carga

Fator de deslocamento Fd = cos(φa) Fator de Deslocamento Residual Fdr = cos(φd)

ATIVA

REATIVA


Determinação da potência reativa de compensação (Qc)

aa

a

aaa P.tg.senP

.senSQ

cos

dd

d

ddd P.tg.senP

.senSQ

cos

dadac tgtgPQQQ .Potencia Reativa de compensação (Qc) :

Banco de Capacitores


Potencia Reativa de compensação (Qc) : dac tgtgPQ .

74.0cos a

92.0cos dFd desejado:

Fd atual

Determinação da potência reativa de compensação



Aumento da Tensão no alimentador :

210 )V.(

.x.QV

)kV(l

n

)km()km/()kVAr((%)L

Ganho de Tensão na linha:

100.V

VV

)kV(f

n

)kV((%)

)kV(l

n

)kVAr(c)A(c

V.

QI

3

100310003

100 .V..V.

.x.Q.

V

.x.IV

l

n

l

n

c

)kV(f

n

)km()km/()A(c(%)L

- Reatância por unidade de comprimento do alimentador x


Aumento da Tensão no Transformador (SE):

(%)

)(

)((%) . T

MVAT

MVArcSE X

S

QV

Ganho de Tensão na Subestação:

100.V

VV

)kV(f

n

)kV((%)

)kV(l

n

)kVAr(c)A(c

V.

QI

3

)(

(%)).(

)()()(

(%)2

)(

)(

)()((%)

.1000100.

3.100..1000..3

.).(100.

.1000

.

MVAT

TkVAc

kVl

nMVATkVl

n

TkVl

nc

kVf

n

TAcSE

S

XQ

VSV

XVQ

V

XIV

)MVA(T

)kV(l

n)(T

S

)V(X

2

- Reatância de dispersão porcentual do transformador (%)TX

TS - Potencia nominal do transformador


Aumento da Tensão no alimentador :

Aumento da Tensão no Transformador ( na SE):

(%)(%)(%) SELTotal VVV Aumento total da Tensão :

Ganho Total de Tensão:

(%)

)(

)((%) . T

MVAT

MVArcSE X

S

QV

210 )V.(

.x.QV

)kV(l

n

)km()km/()kVAr((%)L



Capacidade liberada no alimentador (ΔV admissível):

senxr

QxS

kmkm

kVArkmkVAal

.cos.

.

)/()/(

)()/()(

Ganho de Potência (capacidade liberada no alimentador)



Capacidade liberada na SE/Trafo:

)()(2

)()(2

)( .cos. kVAnkVArkVArkVAnkVAse SsenQQSS

senQS kVArkVAse .)()(

Ganho de Potência (capacidade liberada na subestação)



Obter: Potencia reativa necessária para corrigir o fator de potencia para 0,95i

Avaliar formas de conexão trifásica, capacitância e isolação

Carga incremental com FP unitário possível no transformador, após a compensação

Dados: Subestação: 13,8kV

Transformador: 1000 kVA

Carga: 750 kVA, PF indutivo 65%

Exemplo 1:


Exemplo 2:


Obter: Condições operacionais antes da instalação do banco de capacitores Queda de tensão porcentual no alimentador

Valor da tensão no ponto R sem instalação de capacitores

Potencia reativa necessária para corrigir o fator de potencia para 0,95i

Condições operacionais após a instalação do banco de capacitores Capacidade liberada na SE

Capacidade liberada no alimentador

Aumento porcentual de tensão no alimentador

Aumento porcentual de tensão na SE

Ganho porcentual total de tensão

Tensão no ponto R

Dados: Transformador : Vs=13,8/4,16 kV; 2500 kVA, x= 7%

Cabo: 3,22 km; r= 0,138 Ω/km; x =0214 Ω/km

Carga: 1000 kVA, FP= 0,75i


Unidades capacitivas monofásicas:


Ponto de Instalação

Carga concentrada:

Devem ser instalados o próximo possível do ponto de concentração das cargas.

Cargas distribuídas:

O ponto ótimo para instalação depende da forma de distribuição das cargas.



Ponto de Instalação (Carga uniformemente distribuída )

)x

(Ii L

1

IL – Corrente reativa total no alimentador

l – Comprimento do alimentador Correntes reativas ao longo do alimentador




IC – Corrente do banco de capacitores instalado no ponto a.

Otimização das Perdas no alimentador:

a

a

LcL dxxIdxIxIrP0

221()1(

32

22

2

L

cLcLc I

aIIaIIIa

rP


r – resistência por unidade de comprimento do alimentador



Minimização de perdas em relação ao ponto de instalação a:

0222 cLcLc IIIIaI

0da

dP 022 2

cLc

Lc IIIIaI

r

32

22

2

L

cLcLc I

aIIaIIIa

rP

0r Solução trivial (não aplicável)

Relação entre o ponto ótimo de instalação a e a corrente

reativa total IL do alimentador e corrente total do banco de

capacitores instalado Ic


aII Lc 12



Banco de capacitores proporcional a corrente máxima reativa: Lc kII

retomando a equação inicial e substituindo x, tem-se:

)k(a 21

)x

(Ii L

1

)k(Ii L

211

2

LkIi

2

cIi


aII Lc 12

a corrente no ponto ótimo de instalação é igual a metade da corrente nominal do BC.


Ponto de Instalação (Carga uniformemente distribuída - Exemplo)

Supondo banco de capacitores com corrente igual a metade da corrente reativa total na linha:

4

3a

2

Lc

II

2

1k

)k(a 21

Ic = IL /2

metade da corrente capacitiva

ponto ótimo para instalação com perdas mínimas



Exemplo ( ponto ótimo de instalação para minimização de perdas )


para : Ic = 20A ou k = 1/4

ponto ótimo : i = Ic/2 = 10A

)k(a 21 a = 800[1-1/(4*2)]=700m

Lc kII

2

cIi


Exemplo: Ponto de Instalação ( Carga uniformemente distribuída )

Exemplo :

1. considere a instalação de um banco de capacitores que

fornece 3 unidades de corrente capacitiva;

2. Desloque o ponto de instalação deste banco ao longo do

alimentador e determine as perdas residuais para cada

situação;

3. Identifique o ponto de instalação que resulta em perdas

mínimas;


www.feis.unesp.br/laqee P= 52(1)+42(1)+32(1)+22(1)+12(1)=55u P= 34u Redução=38% P= 19u Redução=66%

P= 10u Redução=82% P= 7u Redução=87% P= 10u Redução=82%



Unidades capacitivas monofásicas:

Arranjos trifásicos:

Instalação de bancos de capacitores em SDEE



Arranjo trifásico 600 kVAr a partir de unidades monofásicas Unidades:

Arranjo trifásico 1200 kVAr a partir de unidades monofásicas Unidades:

Instalação de bancos de capacitores em SDEE



Instalação típica de um banco de capacitores fixos:

MT

BT



Banco fixo:

Energizado automaticamente, em determinadas condições de carregamento da rede.

Tipos de Bancos de Capacitores

Banco automático:

Constantemente energizado, não havendo controle automático para ligar e desligar.



Uso de banco de capacitores mistos:

Quando o regime de carga apresenta um FP que sofre alterações significativas ao longo do tempo



Instalação típica de um banco de capacitores automáticos:

MT

BT


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Medidas Corretivas para Adequar Níveis de Tensão Banco de ... · aI c I L" I c I L" I c »0 da dP 2 0 2 2 »¼ º «¬ ª L c c L I I I aI I r " ¼ º « ¬ ª 3 2 2 2 2 " " L c