QUALIDADE DE ENERGIA ELÉTRICA E TECNOLOGIAS DE USO FINAL Prof. Dr. Rodrigo Cutri [email protected]

QUALIDADE DE ENERGIA ELÉTRICA E TECNOLOGIAS DE USO FINAL

Prof. Dr. Rodrigo Cutri

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Ementa da disciplina

Classificação dos distúrbios em sistemas elétricos; Variações e Flutuações de Tensão; Harmônicos em Sistemas Elétricos; Indicadores e Medição da Qualidade da Energia; Normalização nacional e internacional. Engenharia de Iluminação; Grandezas e unidades. Fontes luminosas. Métodos de projeto luminotécnico. Iluminação natural. Diagnóstico em iluminação. Gestão em iluminação. Eficiência em sistemas de Iluminação; Análise de desempenho energético e conservação de energia

em motores elétricos.


Programação das aulas

4/mar AULA 1 ABESCO

11/mar AULA 2 QEE

18/mar AULA 3 QEE

25/mar AULA 4 GERENCIAMENTO DE ENERGIA

1/abr AULA 5 ACIONAMENTOS ELÉTRICOS

8/abr FERIADO

15/abr AULA 6 ILUMINAÇÃO

22/abr AULA 7 REFRIGERAÇÃO E AQUECIMENTO

29/abr AULA 8 APRESENTAÇÃO DE TRABALHOS

06/MAI AULA 9 APRESENTAÇÃO DE TRABALHOS


Apresentação

Nome Empresa em que trabalha Expectativa em relação ao curso de

MBA em Gestão de Energia


Conceitos Básicos

de Energia


É uma propriedade Capacidade de realizar trabalho δQ – δW = dE onde E = U + Ec + Ep O Universo em si é uma manifestação de Energia Vivemos num mundo totalmente dependente da Energia Nosso corpo depende da Energia

Energia Conceitos e definições


A manipulação da energia foi a responsável pelo desenvolvimento da humanidade.

Enquanto os outros seres vivos são capazes de gerenciar apenas a energia adquirida em seus alimentos, o homem, no entanto, foi capaz de “criá-la” através de outras fontes.

O domínio da técnica do fogo disponibilizou ao homem uma quantidade extra de energia, que pôde ser utilizada para aquecimento de seus lares e cozimento de suas comidas.


8

A escalada energética do Homem


A energia pode ser obtida não apenas denossos músculos, mas de uma grande variedade de fontes.

Exemplo: Solar Hidráulica Geotérmica Marés Combustíveis fósseis Madeira / Lenha várias outras

EnergiaConceitos e definições

http://vega.eq.uc.pt/siteJoomla


EnergiaConceitos e definições


Hoje, como nunca, estamos dando valor à Energia.

Não somente devido ao nosso “APAGÃO”, mas devido ao esgotamento dos recursos energéticos não-renováveis.

E também pela preocupação com o Meio Ambiente.

Era da Energia


1a. Crise do Petróleo (1973)

Grandes produtores de petróleo árabes e persas resolveram suspender embarques de petróleo.

No auge do inverno do hemisfério norte, a população ocidental experimentou o pior Natal da história, devido à falta de petróleo e problemas de calefação.

O preço do barril subiu de US$ 2,84 para quase US$ 13,00. Na Holanda, só era permitido o consumo de 15 litros de

gasolina por semana. Na Inglaterra, a indústrias funcionavam apenas 2 dias por

semana.


2a. Crise do Petróleo (1979) Crise ocasionada por problemas políticos internos

no Irã. Guerra Irã-Iraque. Invasão do Líbano por Israel. O preço do barril pulou para US$ 38,50. O mundo ficou meses com falta de 6 milhões de

barris por dia.


e depois ....


Provocou a busca por combustíveis alternativos. No Brasil, criação do Pró-Álcool em 1974. Expansão da Energia Nuclear. Pesquisas com biomassa, hidrogênio, outros. Criação do PROCEL (Programa de Combate ao Desperdício de Energia

Elétrica) em 1985.

Corrida pela “Eficiência” Todo o mundo partiu para o investimento na melhoria de seus equipamentos.

Conscientização da necessidade de conservação de energia. No Brasil não houve essa preocupação, pois grande parte de nossa energia

provém de fontes hidráulicas. Além disso, nossa energia elétrica era subsidiada pelo Governo, tornando-a

muito barata quando comparada com combustíveis fósseis.


Sistema energético generalizado


Conceito de conteúdo tecnológico voltado para a utilização de processos e equipamentos que tenham o melhor desempenho na produção

dos serviços com um menor consumo de eletricidade.

USO EFICIENTE DE ENERGIA ELÉTRICA

Principais motivadores

economia de recursos (postergação de investimentos); aumento de competitividade dos bens e serviços

produzidos; proteção e a melhoria do meio ambiente;


QEE

Qualidade da Energia Elétrica


O que é Gestão de Energia ?

O que é Qualidade da Energia Elétrica ??

Qual a influência daqualidade de energia na gestão de energia ?


NORMA REGULAMENTADORA Nº 10

NR-10

SEGURANÇA EM INSTALAÇÕES E SERVIÇOS

EM ELETRICIDADE


• Pontos de Vista dos Agentes Envolvidos • Conceitos e Definições• Gerenciamento da Qualidade de Energia• Diagnóstico e Soluções


1. Pontos de Vista dos Agentes Envolvidos

ANEEL

Concessionárias de Distribuição

Transmissoras

ONS (Operador Nacional do Sistema)

Consumidores

Fabricantes

Centros de Pesquisa


2. Conceitos e DefiniçõesEstado da Arte

Visão da Experiência Nacional

(ONS, Concessionárias, etc.)

Visão da Experiência InternacionalIEEE, IEC

Concessionárias


O que é a qualidade no produto energia? Continuidade de serviço

Ausências de interrupções

Qualidade da onda Amplitude constante com valor nominal Frequência constante Sistema de tensões equilibrado e simétrico Formas de onda sinusoidais

Qualidade comercial Atendimento (presencial ou telefónico) Informação disponibilizada (Contratos, opções, serviços,

reclamações, facturação, etc) Padrões para a qualidade comercial


"Qualquer problema de energia manifestado na tensão, corrente ou nas variações de

freqüência que resulte em falha ou má operação de equipamentos".

Uma boa definição para o problema de qualidade de energia é:

Edgard Franco - ENGECOMP


NEGOCIAÇÕES, RESPONSABILIDADES E NEGOCIAÇÕES, RESPONSABILIDADES E COMPROMISSOSCOMPROMISSOS

- PERDA DE PRODUÇÃO- PERDA DE PRODUÇÃO

- CUSTOS DE MÃO DE OBRA: LIMPEZA E RECOLOCAÇÃO EM SERVIÇO- CUSTOS DE MÃO DE OBRA: LIMPEZA E RECOLOCAÇÃO EM SERVIÇO

- PRODUTOS DANIFICADOS OU BAIXA QUALIDADE- PRODUTOS DANIFICADOS OU BAIXA QUALIDADE

- ATRASOS NA ENTREGA- ATRASOS NA ENTREGA

- REDUZIDA SATISFAÇÃO DO CLIENTE- REDUZIDA SATISFAÇÃO DO CLIENTE

- DANOS AOS EQUIPAMENTOS DE PRODUÇÃO- DANOS AOS EQUIPAMENTOS DE PRODUÇÃO

- QUALIDADE DE ENERGIA - - QUALIDADE DE ENERGIA -

UMA QUESTÃO DE ECONOMIAUMA QUESTÃO DE ECONOMIA


QEE


Causas


Alteração da natureza das cargas Desde o início do século até 70’s

Setor em permanente expansão e sem grandes problemas com a Qualidade de Energia

Cargas robustas e pouco poluidoras Cargas lineares: resistivas, indutivas e capacitivas Não Lineares: fornos a arco, transformadores …

• Após década de 70•Aparecimento do transístor (tiristor) e eletrônica de potência•Proliferação de cargas não lineares, altamente poluidoras•Cargas simultaneamente mais sensíveis e mais perturbadoras da qualidade de energia


Na perspectiva da qualidade

Desde o início do século até 70’s Qualidade mais ou menos adequada às necessidades dos

consumidores. Após década de 70

Qualidade passa a ser altamente crítica para as empresas com tecnologias avançadas

Maior exigência no mercado de energia, clientes com necessidades diferenciadas e muito específicas

Segmentação do mercado, cada cliente necessita de um produto específico


Alteração da natureza das cargas

As cargas atuais são baseadas em dispositivos eletrônicos sensíveis

Estes elementos vieram permitir o uso mais eficiente da eletricidade e o controle mais preciso sobre os processos simultaneamente trouxeram perturbações muito significativas à qualidade de energia

Os novos dispositivos são um dos principais causadores de muitos dos problemas e as maiores vitimas da falta de qualidade




Causas de problemas de QEE

utilização de cargas não lineares;

falhas no sistema concessionária-fornecedor (descargas atmosféricas, galhos de árvores, vento, etc.);

energização de bancos de capacitores;

ligação ou desligamento de grandes cargas / operações de manobra, rejeição de carga;

ajuste incorreto de taps de transformadores;

partida de grandes motores; desequilíbrio da rede de

distribuição (cargas monofásicas, ausência de transposição de linhas);

etc.Fonte: PPT - Humberto Jorge



QEE


Efeitos


Transformadores - sobreaquecimento, ressonância entre a sua indutância e as capacidades do sistema, saturação, vibrações nos enrolamentos e desgaste do isolamento entre lâminas

Máquinas rotativas - sobreaquecimento, vibrações, binários pulsantes, etc.

Retificadores e reguladores de tensão - múltipla detecção de cruzamento, valores elevados de dV/dt que podem levar ao disparo indevido de tiristores, etc.

Relés de proteção - operações indevidas ou até mesmo impedimento da operação dos mesmos

CONSEQUÊNCIAS RELATIVAS A BAIXA QEE


Disjuntores e fusíveis - perturbação das suas características de interrupção

Aparelhos de medida - diminuição da precisão Capacitores - aumento da sua dissipação térmica e deterioração do

seu dielétrico

Condutores - sobreaquecimento em condutores de neutro Telefones - a proximidade entre linhas telefónicas e condutores

eléctricos propiciam a indução de ruído nos canais telefónicos Equipamentos e instrumentos eletrônicos - mau

funcionamento



Efeitos perdas elétricas excessivas efeito pelicular perda de vida útil de equipamentos funcionamento anormal de dispositivos de comando e de proteção multas por baixo FP e violação de índices operação anormal de acionamentos:

• torques pulsantes• sub ou sobrevelocidade

danos devido a sobretensões harmônicas sobrecarregamento de condutores/dispositivos e equipamentos de transporte de energia etc





Impacto nos transformadores Se o transformador está

dimensionado em função da potência aparente, a presença de harmônicas resulta num valor eficaz superior ao nominal

As correntes de Foucault que resultam da magnetização do transformador originam perdas que são proporcionais ao quadrado da frequência


Cargas ricas em harmônicas causam dois problemas

principais em transformadores:

Correntes Harmônicas múltiplas da ordem 3 que circulam

em enrolamentos em delta aumentando as perdas

resistivas, a temperatura de operação e reduzindo a

capacidade de carga efetiva

Correntes harmônicas de ordem superior que por serem

de alta frequência aumentam as perdas magnéticas e

aumentam as correntes parasitas


Fator K nos Transformadores

Fonte: PROCOBRE


Mundo real

Seleção e gerenciamento

Pequenas mudanças na carga produzem um largo efeito no

tempo de vida

Descrescimo de carga e definição de teto

Análise constante em relação ao tempo de vida quando Adicionar novas cargas

Fazer mudanças em filtros harmônicos das instalações


Impacto nos motores

As harmônicas de tensão originam perdas suplementares (devido às correntes de Foulcaut) que diminuem a eficiência dos motores.

As harmónicas de tensão induzem harmônicas de corrente nos rotores dos motores que produzem binários pulsantes responsáveis por vibração das máquinas


Impacto nos capacitores

A presença de harmônicas de tensão faz circular nos circuitos com capacitores correntes superiores à corrente nominal porque

Não deve ser desprezado o efeito amplificador que os circuitos ressonantes LC têm muitas vezes.

fCX C 2

1


Fonte: Livro Power Quality in Electrical Machines and Power Systems


CONSERVAÇÃO DE ENERGIA Eficiência Energética de Equipamentos e InstalaçõesPROCEL

Tabela 15.1 - Implicações de alguns distúrbios da qualidade da energia elétrica pg 532


QEE


Tipos de distúrbios


Distúrbios

TRANSITÓRIOS, dos tipos impulsivos ou oscilatórios. VARIAÇÕES DE TENSÃO DE CURTA DURAÇÃO, que podem ser

instantâneas, momentâneas, ou temporárias. VARIAÇÕES DE TENSÃO DE LONGA DURAÇÃO, que podem ser de três

tipos: interrupcões, subtensões ou sobretensões sustentadas. DESEQUILÍBRIOS DE TENSÃO, causados por má distribuição de cargas

monofásicas, e que fazem surgir no circuito tensões de seqüência negativa.

DISTORÇÕES DA FORMA DE ONDA, que podem ser classificadas em cinco tipos: nível CC, harmônicos, interharmônicos, "notching", e ruídos.

OSCILAÇÕES DE TENSÃO, que são variações sistemáticas dos valores eficazes da tensão de suprimento (dentro da faixa compreendida entre 0,95 e 1,05 pu), e que podem ser aleatórias, repetitivas ou esporádicas.

VARIAÇÕES DA FREQUÊNCIA DO SISTEMA, que são definidas como sendo desvios no valor da freqüência fundamental deste sistema (50 ou 60Hz).


Typical Power Quality Problems






Harmônicos

Fonte: Livro CONSERVAÇÃO DE ENERGIA PROCEL


POTÊNCIAPOTÊNCIA potência instantânea p é dado pelo produto da

tensão pela corrente e é formado pelas seguintes parcelas: Uma parcela correspondente à energia fornecida de

modo irreversível pela fonte ao circuito e seu valor médio fornecido é chamado de potência ativa;

A outra parcela corresponde à energia trocada reversivelmente entre a fonte e o circuito. O seu valor máximo V I sen é chamado de potência reativa .


POTÊNCIA ATIVAPOTÊNCIA ATIVA

Potência que efetivamente realiza trabalho gerando calor, luz, movimento, etc.

É medida em kW


POTÊNCIA REATIVAPOTÊNCIA REATIVA Potência usada apenas para criar e

manter os campos eletromagnéticos das cargas indutivas.

É medida em kVAR


Como exemplo de cargas que consomem energia reativa tem - se:

· Transformadores,· Motores de indução,· Fornos de indução,· Reatores, etc.

CARGAS INDUTIVASCARGAS INDUTIVAS


CARGAS CAPACITIVASCARGAS CAPACITIVAS

Como exemplo de cargas que fornecem energia reativa tem - se:

· Capacitores, · Motores síncronos superexcitados,

· Condensadores síncronos, etc.


O que é o fator de potência ?

Pode ser entendido como um valor que reflete com a energiaestá sendo utilizada.

Para o funcionamento de determinadas cargas, p.ex. motor,são necessários dois tipos de potência: Ativa e Reativa.• Ativa para fazer o motor girar;• Reativa para permitir o giro do motor(magnetizar o núcleo).

Mostra a relação entre a energia útil (Ativa - W) e a energia total (Aparente - VA) fornecida pelo sistema.

Fator de Potência


• Fundamentos Circuitos de corrente alternada

Fonte: Hyperphysics. Nave, 2003.

Z é a impedância, que equivaleria ao resistor dos circuitos de corrente contínua

Circuito RLC em série

Diagrama de fase

Circuito RLC em paralelo


• A importância do fator de potência


Desvantagens de um baixo FP

A máxima potência ativa absorvível da rede é fortemente limitada pelo FP;

As harmônicas de corrente exigem um sobredimensionamento da instalação elétrica e dos transformadores, além de aumentar as perdas (efeito pelicular);

A componente de 3a harmônica da corrente, em sistema trifásico com neutro, pode ser muito maior do que o normal;

O achatamento da onda de tensão, devido ao pico da corrente, além da distorção da forma de onda, pode causar mau-funcionamento de outros equipamentos conectados à mesma rede;

As componentes harmônicas podem excitar ressonâncias no sistema de potência, levando a picos de tensão e de corrente, podendo danificar dispositivos conectados à linha.


• Graficamente

Circuito indutivoA corrente está defasada em 90o

O fator de potência é zero (O)A impedância varia: XL=V/LI = V/ XL

Circuito capacitivoA corrente está defasada em - 90o

O fator de potência é zero (O)A impedância varia: XC=V/CI = V/ XC

Circuito resistivoCorrente e tensão estão em faseO fator de potência é um (1)A impedância é igual à resistência (Z=R)I = V/R

Fonte: Hyperphysics. Nave, 2003.


Flicker – O que é ?

uma mudança perceptível da intensidade luminosa

Geralmente causada pro pequenas flutuações de tensão

Raramente prejudicial para o equipamento eletrônico

Causa mal-estar devido as mudanças de iluminação


É importante ? Sim! Problema muito comum em QEE É irritante Pode causar problemas relativos a epilepsia


6767

Seus efeitos dependem de

com que regularidade a tensão flutua a frequência do flicker iluminação ambiente


6868

Flicker - causas Fornos à arco Motores de indução com altas correntes in-

rush Soldas à arco Mal funcionamento de equiapmentos com

eletrônica de potência Qualquer grande variação de carga


Power Quality Study

Voltage Sags60%

Interruptions3%

Voltage Swells

29%

Spikes8%


QEE


Análise e Diagnóstico


ESTUDOS DE QEEESTUDOS DE QEE

METODOLOGIAMETODOLOGIA

- SIMULAÇÃO DE REDES- SIMULAÇÃO DE REDES

- MEDIÇÕES EM CAMPO- MEDIÇÕES EM CAMPO

- ANÁLISE DE RESULTADOS- ANÁLISE DE RESULTADOS

IMPORTÂNCIA DE INVESTIGAÇÕES IMPORTÂNCIA DE INVESTIGAÇÕES

CONCESSIONÁRIAS: IDENTIFICAÇÃO E SOLUÇÃO DE CONCESSIONÁRIAS: IDENTIFICAÇÃO E SOLUÇÃO DE PROBLEMAS NA REDE, MELHORIA DE INDICADORES.PROBLEMAS NA REDE, MELHORIA DE INDICADORES.

CONSUMIDORES: IDENTIFICAÇÃO E SOLUÇÃO DE CONSUMIDORES: IDENTIFICAÇÃO E SOLUÇÃO DE PROBLEMAS EM SUA PLANTA, AVALIAÇÃO DA PROBLEMAS EM SUA PLANTA, AVALIAÇÃO DA SENSIBILIDADE DE PROCESSOS.SENSIBILIDADE DE PROCESSOS.


ANÁLISE E DIAGNÓSTICOANÁLISE E DIAGNÓSTICO

(INFORMAÇÕES FUNDAMENTAIS : PRÉ-MONITORAMENTO)

NATUREZA DO PROBLEMA

CARACTERÍSTICAS DOS EQUIPAMENTOS AFETADOS

QUANDO E COMO OS PROBLEMAS OCORREM

OUTROS PROBLEMAS COINCIDENTES

EXISTEM EQUIPAMENTOS DE CONDICIONAMENTO

DADOS DO SISTEMA ELÉTRICO


AVALIAÇÃO DE PROBLEMAS DE QUALIDADEAVALIAÇÃO DE PROBLEMAS DE QUALIDADE

IDENTIFICAÇÃOIDENTIFICAÇÃOCATEGORIACATEGORIA

CARACTERIZAÇÃOCARACTERIZAÇÃO

ALTERNATIVASALTERNATIVAS

ANÁLISE DAS ANÁLISE DAS SOLUÇÕESSOLUÇÕES

SOLUÇÃO ÓTIMASOLUÇÃO ÓTIMA

REGULAÇÃO E AFUNDAMENTOS FLICKER TRANSITÓRIOS HARMÔNICOSREGULAÇÃO E AFUNDAMENTOS FLICKER TRANSITÓRIOS HARMÔNICOSDESBALANÇO INTERRUPÇÕESDESBALANÇO INTERRUPÇÕES

CAUSASCAUSASMEDIÇÕES/COLETA DE DADOS CARACTERÍSTICASMEDIÇÕES/COLETA DE DADOS CARACTERÍSTICAS IMPACTO NO EQUIPAMENTOIMPACTO NO EQUIPAMENTO

TRANSMISSÃO DISTRIBUIÇÃO CLIENTE ESPECIFICAÇÃO/EQUIPAMENTOTRANSMISSÃO DISTRIBUIÇÃO CLIENTE ESPECIFICAÇÃO/EQUIPAMENTO

AVALIAÇÃO ECONÔMICA DAS POSSÍVEIS SOLUÇÕESAVALIAÇÃO ECONÔMICA DAS POSSÍVEIS SOLUÇÕES

DIAGNÓSTICO/RECOMENDAÇÕES ALTERNATIVAS TÉCNICASDIAGNÓSTICO/RECOMENDAÇÕES ALTERNATIVAS TÉCNICAS


PREVENÇÃO E SOLUÇÃOPREVENÇÃO E SOLUÇÃO



Simuladores MATLAB (http://www.mathworks.com/) PSPICE (https://www.cadence.com) PSIM (http://www.powersimtech.com/)


Congressos

• ICHQP - International Conference on Harmonics & Quality of Power

• SBQEE - Seminário Brasileiro sobre Qualidade de Energia Elétrica

• Induscon - Conferência Internacional em Aplicações Industriais

• COBEP - Congresso Brasileiro de Eletrônica de Potência


NORMAS E ORGANIZAÇÕES RELACIONADAS COM QUALIDADE DE ENERGIA

EN50160: é uma norma que cobre flicker, interharmônicas, desvios/variações de tensão, e muito mais.

IEC 61000-4-15: é uma norma de medição de flicker que inclui especificações para medidores.

IEC 61000-4-7: descreve uma técnica de medição padrão para harmônicas.

IEEE 519 (1992): é uma prática recomendada pela IEEE, utilizada principalmente por concessionárias de energia nos EUA. Descreve níveis aceitáveis de harmônicas para o ponto de entrega de energia pela concessionária.

IEEE 1159 (1995): é uma prática recomendada pela IEEE para monitoração e interpretação apropriada dos fenômenos que causam problemas de qualidade de energia.

CBEMA: Computer and Business Equipment Manufacturers Association define os níveis de suportabilidade de equipamentos, em função da magnitude da tensão e da duração do distúrbio. Distúrbios que caiam fora da curva podem causar danos aos equipamentos.


CBEMA curve for susceptibility of 120V Computer EquipmentComputer

Business Equipment Manufacturers Association

Early 1980’s CBEMA designed the curve to point out ways in which system reliability could be provided for electronic equipment

EQUIPMENT DAMAGEEQUIPMENT DAMAGE

EQUIPMENT FAILUREEQUIPMENT FAILURE


Fonte: Fluke

ANÁLISE DE PROBLEMAS QEEANÁLISE DE PROBLEMAS QEE


FLUXOGRAMA INICIAL PARA ANÁLISE DE PROBLEMAS QEEFLUXOGRAMA INICIAL PARA ANÁLISE DE PROBLEMAS QEE


Fonte: Fluke


Trade-offsCostProviders



Primarily revenue grade meters, limited PQ/PR capability Require expensive infrastructure, including full back-end integration with utility billing system

System cost borne by utility $800/monitor + monthly charge

ION GE SmartSynch

Automatic Metering Systems

Multiple monitor internal network (Internet/Ethernet for external communications) Require significant hardware, software, infrastructure

$10,000-$25,000 (system) $800-$4,000 (monitor) $400-$3000/yr (operating)

Dranetz/BMI PML RPM

High-End Monitoring Systems

Stand alone ‘instruments’, no networking or data aggregation Labor intensive use, especially with multiple monitors

~$1,000 to $2,500 Fluke Dranetz/BMI PML RPM

Low-End Monitors

PQ Monitoring: Existing Solutions

Typically provide multi-function monitoring Voltage, current, power, VAR, energy, harmonics


Ver apresentação Fluke

measurement-for-pq-maintenence .ppt


Estudo de casoSituação

Um prédio comercial moderno, voltado essencialmente para desenvolvimento de softwares continha um grande número de PCs e outros equipamentos eletrônicos de escritório. Estas cargas eletrônicas eram alimentadas por um transformador de 120/208V configurado com um delta primário e um Y secundário.

Os PCs estavam bem distribuídos pelo prédio, exceto por uma grande sala que continha muitas máquinas. Os PCs nesta sala, usados exclusivamente para testes, eram servidos por muitos circuitos ramificados. O transformador e a chave de distribuição principal localizavam-se numa sala elétrica do andar térreo.


A inspeção desta sala revelou imediatamente dois sintomas de correntes harmônicas altas:

O transformador estava gerando uma quantidade substancial de calor.

O painel principal emitiu um zumbido audível. O som não era a trepidação comumente associada a um interruptor de circuito defeituoso, mas um profundo zumbido ressonante que indicou que as partes mecânicas do próprio painel estavam vibrando.



Segurança na medição


Todos os instrumentos devem estar calibrados e testados por instituições independentes

Deve-se indicar a categoria de operação Overvoltage Category ( CAT I, II, III, IV ) e o nível de tensão (300, 600, 1000 Volts)

Considerações


Categoria de utilizaçãoCAT IV - Electricity meters and primary connectionCAT III - Permanent connection to the fixed

installation.

CAT II - Appliances, portable tools etc.

CAT I - Protected electronic circuits.


Voltage Phase-Zero CAT I CAT II CAT III CAT IV

300 1500 2500 4000

600 2500 4000 6000 8000

1000 4000 6000 8000

Source Impedance 30 Ω 12 Ω 2 Ω 2 Ω

Voltage Phase-Zero CAT I CAT II CAT III CAT IV

300 1500 2500 4000

600 2500 4000 6000 8000

1000 4000 6000 8000

Source Impedance 30 Ω 12 Ω 2 Ω 2 Ω

Voltage Rating per Category Test Impulse Rating


Measurement Methods

Both Clamp Meter’s are calibrated and functioning correctly

59.2 59.2 A ACA AC 40.5 40.5 A ACA AC


Power Quality Troubleshooting & Surveys

Measurements

1. Volts Amps & Frequency

2. Power3. Harmonics4. Dips & Swells5. Transients6. Unbalance7. Flicker8. Inrush9. Temperature


Temperature

Many power quality problems initially result in an increase in temperature of components, connectors, cables and machinery

Infra red non contact measurement is the ideal way to locate this type of problem


Why infrared non-contact measurement?

1) Measurement from distance Dangerous to contact (Electrical) Difficult to reach Moving objects

2) Measurement without contact Very hot objects Where contact would damage,

contaminate or change temperature (Food & Chemical)


Example Substations


Both qualitative and quantitative inspections are Required to determine a fault


Electrical connections

The connections on this evaporator pumpread over 50 degrees hotter on phase 3


The temperature readouts show that connection on the centre phase of this main lighting disconnect are hot, suggesting an unbalanced load





Electrical unbalance or overload?


Electrical unbalance or overload?

Where is the increased resistance? On the left or on the right contact?

A hot spot is not necessarily a faulty connection!


Single Phase Troubleshooting

Fluke 345 Power Clamp Fluke 43B Analyzer


Three Phase Troubleshooting

Fluke 435 Power Quality Troubleshooter

Fluke 1735 Power Logger


Power Quality Logging

Fluke 1740 Series Power Quality Logger

Fluke 1760 Power Quality Logger


Thermal Imaging

FlukeTi20 Thermal Imaging Camera


QEE


Soluções


RESUMO: CAUSAS, EFEITOS E SOLUÇÕES (Fonte: Engecomp)

Distúrbio Descrição Causas Efeitos Soluções

Interrupções Interrupção total da alimentação elétrica

Curto-circuitos, descargas atmosféricas, e outros acidentes que exijam manobras precisas de fusíveis, disjuntores, etc.

Queda do sistemaDanificação de componentesPerda de produção

UPSGeradores de emergência (interrupções de longa duração)




Transientes Distúrbio na curva senoidal, resultando em rápido e agudo aumento de tensão

Descargas atmosféricasManobras da concessionáriaManobras de grandes cargas e bancos de capacitores

Travamento, perda de memória e erros de processamento Queima de placas eletrônicas, danificação de materiais de isolação e de equipamentos

Supressores de transientesUPS com supressores de transientesTransformadores de isolação




Sag / Swell Subtensões (sags) ou sobretensões (swells) curtas (meio ciclo até 3 segundos)Sags respondem por cerca de 87% de todos os distúrbios elétricos

Queda/Partida de grandes equipamentosCurto-circuitosFalha em equipamentos ou manobras da concessionária

Perda de dados e erros de processamentoDesligamento de equipamentosOscilações em motores com redução de vida útil

UPSReguladores de tensão




Ruídos Sinal indesejado de alta freqüência que altera o padrão normal de tensão (onda senoidal)

Interferência de estações de rádio e TVOperação de equipamentos eletrônicos

Travamentos, perda de dados e erros de processamentoRecepções distorcidas (audio e video)

UPSTransformadores de isolaçãoFiltros de linha




Harmônicos Alteração do padrão normal de tensão (onda senoidal), causada por freqüências múltiplas da fundamental (50-60Hz)

UPS, Reatores eletrônicos, inversores de freqüência, retificadores e outras cargas não-lineares.

Sobreaquecimento de cabos e equipamentosDiminuição da performance de motoresOperação errônea de disjuntores, relés e fusíveis

Filtros de harmônicasReatores de linhaMelhorias na fiação e no aterramentoTransformadores de isolação




Variações de Tensão de Longa Duração

Variações de tensão com duração acima de 1 minuto

Equipamentos e fiação sobrecarregadosUtilização imprópria de transformadoresFiação subdimensionada ou conexões mal feitas

Desligamento de equipamentosSobreaquecimento de motores e lâmpadasRedução de vida útil ou de eficiência dos equipamentos

UPSVerificar conexões e fiações elétricasTransferência de equipamentos para outros circuitos


Power Quality solutions

Back-up generator(s) Dynamic voltage restorers Harmonic filter (passive) Isolation transformers Line conditioners or active filters Multiple independent feeder Oversizing equipment (transformers, motors) and cables

(line and especially neutral conductors) Shielding and grounding Static transfer switches Static Var Compensator Surge protectors on key pieces of equipment Uninterruptible power supply (UPS) devices Voltage stabilisers


Static UPS

LOADMains 1

Primary Supply

Mains 2

Bypass Supply


Dual Conversion On-Line UPS System


Static Var Compensator

Consists of electronically switched capacitor and/or inductor.

Some SVC technologies Thyristor Controlled Reactor (TCR) with fixed capacitor

(FC) TCR with thyristor switched capacitor (TSC).


Types of Filters

Passive filters provide low impedance path to ground at

resonance frequency, use tuned RLC components, economical.

Active filters inject harmonic currents (or voltages) out of phase

with the ambient harmonics, use components such as switches and amplifiers, expensive.


Passive Filters

Series tuned circuit offers very low impedance at resonance frequency

Parallel tuned circuit offers very high impedance at resonance frequency


FACTS-Flexible AC Transmission Systems

Sistemas Flexíveis de Transmissão em CA

Sistemas sofisticados com tecnologia de ponta destinados a obter :

Transmissão de potência em condições ótimas, com máxima qualidade e eficiência


Static Condenser (STATCOM)

FACTS and Custom Power Device reactive power

compensation, voltage regulation (by

reactive power compensation),

harmonic current compensation.

Behaves as a voltage source connected in shunt to the power system through an inductor.


FILTRO ATIVO

Ibalanceada (irc,isc,itc) Idesbalanceada (ir,is,it)

Cálculo da Corrente de Referência

Carga Rede

Icompensação (-ir-,-is-,-it-) Conversor

Icomp_ref (iref_r-, iref_s-, iref_t-)

Compensador


EXEMPLO DE APLICAÇÃOCompensação através de Filtro Ativo de Potência

QUALIDADE DE ENERGIA ELÉTRICA E TECNOLOGIAS DE USO FINALPower Systems

Filtros de harmônicas ativos Substations

Filtro ativo shunt

Filtro ativo série

© AB

B P

ow

er

Te

chn

olo

gie

s

BA

PS

S

- 1

6 -


Filtros de harmônicas ativos Substations

Filtro ativo shunt e série

Filtro ativo shunt em paralelo com filtro passivo shunt

© AB

B P

ow

er

Te

chn

olo

gie

s

BA

PS

S

- 1

7 -


Filtros de harmônicas híbridos Substations

Filtro ativo série em paralelo com filtro passivo shunt

Filtro ativo série em série com filtro passivo shunt

© AB

B P

ow

er

Te

chn

olo

gie

s

BA

PS

S

- 1

8 -


Vídeo ABB – Filtros Ativos


Voltage dips / sagsVoltage dips / sags

Dips are mainly caused by short circuitsDips are mainly caused by short circuits

> 10%> 10%

< 2 s< 2 s

DipDip


FlywheelFlywheel

grid load

converters

M/G G

static switch


Dynamic Voltage RestorerDynamic Voltage Restorer


StatcomStatcom

DC-link with optional energy storage

grid load

transformer

converter


SummarySummary

Siz

e

Pu

rch

ase

co

st

Ma

inte

na

nce

Eff

icie

ncy

Re

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Vo

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h

arm

on

ics

Cu

rre

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ha

rmo

nic

s R

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ctiv

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ow

er

Te

chn

olo

gy

ma

turity

Flywheel = - - - = + + + + Static UPS + = - - + + + + + DVR-1 + + + = = = = + = DVR-2, 200% load - + + - = + = = = DVR-2, 400% load - + + - = + = = = Statcom-SMES - = - = - = = + - Shunt connected SM + - - -/= = + +1 + - Transformerless series injector + = + + = = = = =

1 The harmonic currents are reduced by creating a low impedance path through the SM


Applying Protection-Building Overview

Process Manufacturing

Critical Load

Non Essential Loads

Essential Loads

Data Centre

Critical Load

Sub Station

Air Conditioning

Canteen


Power SolutionsPowerProblem

AutomaticVoltage Stabiliser

(AVS) Motorised

AutomaticVoltage

Stabiliser (AVS) Electronic

Power Conditioner

CVTFerro

Resonate

UPS(online) Dual Conversion

DVRsDynamic Voltage

Restorers

Blackout / Power Failures

Sags /Brownouts Surges / Overvoltages

Spikes / Transients High Frequency Noise

Frequency Variation


Selecting a Solution

Sizing the Equipment

Site Considerations

System Configuration

Autonomy (Battery Back-up time)

Communications

Specification Considerations


Selecting a Solution

What do we need to know?What do we need to know?

The DisturbanceThe Disturbance

The Severity The Severity

The DurationThe Duration

The SourceThe Source

The EffectThe Effect


Combined Therapies

Process Manufacturing

Critical Load

Non Essential Loads

Essential Loads

Data Centre

Critical Load

Sub Station

Air Conditioning

Canteen

UPS

AMF

Back up Generator

DVR

DVR


http://lms.globalknowledge.com/ilearn/en/learner/jsp/clients/APC/customer/login.jsp


Atividades – Grupos (no máx. 3 alunos/ no mín. 2

alunos)

Elaborar e apresentar um artigo conforme modelo disponível no site da disciplina sobre temática a seguir:


Tema 1:Visão dos Atores

O que é Gestão de Energia ? O que é Qualidade da Energia Elétrica ? Qual a influência da qualidade de energia na gestão de energia ? Apresentar e discutir diferentes pontos de vista dos atores: • comercial• industrial • residencial • concessionária• governo


Tema 2: Estudo de caso

apresentação de problema relacionado a QEE

Discutir:

•metodologia do diagnóstico•solução empregada


Tema 3:Soluções e Tecnologias

Apresentação de solução tecnológica:• produto ou processo que contribua para melhorar o uso final de energia

Ressaltar: •vantagens/desvantagens•comparações


Dinâmica da Avaliação

Enviar atividade via eletrônica por e-mail até o dia 8/abr

[email protected]

• apresentação tempo (15 min)• perguntas da sala (5 min)

•Cada integrante deverá enviar avaliação individual de cada membro da equipe (sua e dos colegas) – notas de 0-10

Nota será composta por:

• 30% média das avaliações dos membros da própria equipe• 40% média das avaliações das outras equipes da classe sobre a apresentação do grupo• 30% avaliação do professor


O Mark IV Plus é uma ferramenta para diagnóstico e gestão energética no qual o usuário fornece informações sobre a sua instalação. O programa analisará os dados, fornecendo um relatório com a análise do consumo de energia e medidas de conservação de energia a serem tomadas.

O Mark IV Plus apresenta os seguintes módulos de análise: Análise de Contas de Energia, Análise Econômica, Ar Condicionado Central, Ar Condicionado de Janela, Caldeiras, Cogeração, Condensadores a Água, Fornos e Estufas, Iluminação, Motores, Quadros de Distribuição, Refrigeração, Transformadores e Tubulações.

O módulo Principal consolida em um único relatório os resultados obtidos pelos demais módulos.

Os módulos podem ser executados independentemente, sendo que o de análise econômica serve de auxílio para os demais.

Idioma: português

Licença: gratuita

Documents

QUALIDADE DE ENERGIA ELÉTRICA E TECNOLOGIAS DE USO FINAL Prof. Dr. Rodrigo Cutri [email protected]