Seminário online

Soluções Fluke para qualidade de energia

Voltimum S.A.

Março 2014| © Voltimum

Por: Samir Shehady

Engenheiro de Aplicações

Fluke Corporation

■ Fundada e estabelecida na casa de John Fluke em Springdale,

Connecticut em 1948

■ Fabricava Power Meters para General Electric (GE)

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Sede da Fluke

Everett – Washington, USA

■ Teste e medição é nosso

pioneirismo

■ A maior fabricante de

instrumentos de teste e medição

portátil no mundo

■ Pertence à holding Danaher

Corporation

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A Fluke no Brasil

■ Subsidiária inaugurada em

2008, localizada na cidade de

São Paulo

■ Presente no Brasil há mais de

40 anos

■ Mais de 100 distribuidores

carregando a marca, totalizando

mais de 181 pontos de venda

em todo o país

4

Termografia

Fluke do Brasil – Grupo Industrial

Testadores de

Isolação

Calibradores

de processos

Alicates

Amperímetros

Termômetros Digitais

e Infravermelhos

Testadores

Elétricos

Múltimetros Digitais

Acessórios

Scopemeter

Terrômetro

Não podemos gerenciar o que não se mede

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O que é qualidade de energia elétrica?

Características da energia elétrica em um ponto do Sistema Elétrico,

avaliadas em comparação a um conjunto de parâmetros técnicos de

referência.

Um evento ou distúrbio de energia pode ser relacionado a tensão, corrente

ou frequência. Distúrbios de energia podem se originar no sistema de

energia do consumidor, em cargas do consumidor ou na rede de

fornecimento de energia elétrica.

■ Os distúrbios de energia são definidos em termos de magnitude e

duração.

■ Os distúrbios variam desde transientes com duração de micro

segundos até quedas de energia com horas de duração.

■ Quando um distúrbio de energia ultrapassa os limites de operação,

pode ocorrer dano ou interrupção no funcionamento dos

equipamentos.

7

O que é Energia Elétrica de boa qualidade?

“Energia elétrica de boa

qualidade é aquela que garante

o funcionamento contínuo,

seguro e adequado dos

equipamentos elétricos e

processos associados, sem

provocar danos à saúde ou ao

meio ambiente.”

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■ Frequência

■ Magnitude da tensão

■ Cintilação (Flicker)

■ Variações de tensão de curta duração (VTCD)

■ Interrupção de tensão

■ Desequilíbrio de tensão

■ Tensões transitórias

■ Tensões harmônicas

■ Tensões interharmônicas

■ Sinais de controle sobre a tensão de suprimento

■ Mudanças rápidas de tensão (MRT)

Parâmetros técnicos de referência

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Qualidade da Energia Elétrica

■ Qual o problema ?

■ O que preciso para analisar e

eliminar o problema ?

■ Preciso de um instrumento que

me ajude a analisar a situação

atual da minha planta.

■ Preciso de um analisador da

QEE.

■ Tem muitos analisadores no

mercado !

Soluções Fluke para

análise da QEE

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Distúrbios comuns de energia

Sintomas

■ Quedas de energia

■ Acionamento de disjuntores e Inversores de frequência

■ Contas de energia elétrica altas

■ Lâmpadas com oscilação (flicker)

■ Equipamento quente ou com ruído quando em funcionamento

■ Falha prematura do equipamento

■ Desempenho inferior ou paradas inesperadas

■ Perda de dados em equipamentos eletrônicos

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■ Afundamento e elevação (dips e swells) de

tensão

■ Transientes

■ Interferência de ruído

■ Distorção harmônica

■ Tensão ou corrente excessiva ou insuficiente

■ Desequilíbrio de tensão

Causas

Distúrbios comuns de energia

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Custos da má qualidade da energia

Os custos da qualidade da energia ruim podem ser substanciais

■ Perda na produção: Cada vez que a produção é interrompida, a empresa perde o lucro correspondente

ao produto que não é fabricado nem vendido.

■ Produto danificado: As interrupções podem danificar os produtos

fabricados, necessitando serem retrabalhados ou reciclados.

■ Custo de energia: Empresas de fornecimento de energia elétrica

cobram mais por fator de potência inferior, 0.92, ou demanda alta

nos horários de pico.

■ Manutenção: Falhas prematuras nos equipamentos podem manter

ocupados recursos que estariam disponíveis, e incorrer custos

relacionados ao restabelecimento da produção, diagnóstico e

correção do problema, limpeza e consertos.

■ Custos relacionados à segurança e ao meio ambiente: Em alguns casos, a perda de energia pode

causar danos ao meio ambiente ou apresentar risco de vida.

■ Impacto no mercado: Os custos das perdas de vendas, recalls de produtos e relações públicas

negativas, embora difíceis de quantificar.

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Causas de distúrbios

■ Causas internas: Aproximadamente 80 % dos

distúrbios elétricos se originam dentro das

próprias instalações.

■ Possíveis causas: partida e parada de equipamentos

de grande porte, fiação e aterramento incorretos,

sobrecarga de circuitos ou harmônicos.

■ Causas externas: Cerca de 20 % dos problemas

de qualidade da energia se originam nos sistemas

de transmissão e distribuição da empresa de

energia elétrica.

■ A causa mais comum é queda de raio, seguida de

falha no equipamento, acidente veicular que afeta o

equipamento da empresa de fornecimento de energia,

condições meteorológicas, estabelecimento comercial

ou industrial vizinho, funcionamento anormal dos

equipamentos da rede de fornecimento de energia.

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Dentro do prédio/edificação

Problemas comuns nas instalações:

■ Conexões frouxas

■ Sistemas com risco de arco elétrico

■ Sobrecarga de circuitos

e transformadores

■ Cargas desequilibradas

■ Harmônicos causados por aparelhos ou

componentes eletrônicos modernos

■ Neutro ligado ao terra

■ Loops de aterramento

■ Neutros compartilhados ou insuficientes

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Geração / Transmissão / Distribuição

Problemas comuns na rede de fornecimento de energia elétrica

■ A operação de relés de proteção e disjuntores

■ Comutação da correção do fator de potência

■ Comutação da rede elétrica

■ “Relés de restabelecimento”

■ Arco elétrico ou falha de equipamento

■ Queda de linhas (queda de energia)

■ Demanda excessiva (subtensão, “apagão”)

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Padrões de Qualidade da Energia (QE)

Padrões internacionais de qualidade da energia:

■ EN50160 – regulamentação européia referente à qualidade da energia

fornecida pelas empresas de energia elétrica aos consumidores.

Estabelece os limites/valores referentes às características da tensão

■ IEC 61000-4-30 – define os métodos padrão de medição dos parâmetros

de qualidade da energia

■ Classe A – instrumentos de Classe A efetuam medições de acordo com os

rigorosos critérios de exatidão e os algoritmos definidos por este padrão

■ IEC 61000-4-7 define as medições de harmônicos

■ IEC 61000-4-15 define as medições de flicker

■ IEEE 1159-1995 – padrão do IEEE que define os parâmetros e medições

de qualidade da energia

■ PRODIST – ANEEL

■ Módulo 8 – Qualidade de Energia Elétrica

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Tipos de serviço de QE

■ Identificação e solução de problemas

■ O que precisa ser consertado e de que forma?

■ Estudos sobre a qualidade da energia da rede de fornecimento

■ A energia fornecida pela empresa de eletricidade está de acordo com os

padrões ou contratos firmados?

(ex.: EN50160 na Europa , PRODIST Aneel no Brasil )

■ Estudos completos de QE

■ Há algum motivo de preocupação?

■ Estudos de carga

■ Qual é a carga do meu sistema? Posso acrescentar mais cargas? (ex.:

NEC 220.87 nos EUA)

■ Comissionamento

■ Este novo sistema vai funcionar bem a longo prazo?

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Quem se preocupa com QEE?

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Quem são eles

■ Eletricistas e engenheiros internos

■ Especialista em serviço de campo, fabricantes

de equipamentos

■ Eletricista terceirizado, média tensão

■ Consultor de energia

■ Eletricista terceirizado, alta tensão

■ Solucionador de problemas de empresa de

serviços públicos

O que eles fazem

■ Diagnosticam e resolvem problemas de

equipamentos e de alimentação de energia

■ Inspeções e otimizações de energia

■ Análise da inicialização do gerador

■ Instalação de novos equipamentos

■ Manutenção regular

Conheça as soluções da Fluke

20

Ferramentas portáteis de QEE

21

Diagnóstico de problemas: Analisador de QEE portátil, com módulo

registrador que permite a configuração e visualização das medições na

tela do instrumento.

Esses instrumentos possibilitam:

• Medir a qualidade da tensão de acordo com os padrões locais (no Brasil: PRODIST)

• Registrar dips e swells de tensão com detalhes

• Registrar harmônicos de corrente e tensão

• Capturar transientes ou outros distúrbios de formas de onda

• Registrar outras variáveis, como o fator de potência

• Oscilografia da forma de onda

Gravadores: Analisador de QEE, permite a seleção dos parâmetros de

QEE que serão medidos, registrados e possui módulo que determina os

indicadores que serão comparados com os limites de referência. A

programação do instrumento e o acesso aos resultados das medições só

podem ser feitos através de um computador

Loggers: Registrador de parâmetros de QEE, a programação do

instrumento e o acesso aos resultados das medições só podem ser feitos

através de um computador.

Fluke VR1710 Registrador monofásico de tensão

extremamente fácil para detectar e

registrar problemas na tensão.

Fluke 345 Alicate ideal para medir e

diagnosticar cargas elétricas e

registrar tensão, corrente e

potência.

Fluke 1730 Registro de energia elétrica de

primeira qualidade que mede com

precisão o consumo de energia em

sistemas elétricos.

Especificamente projetado para ser

fácil de configurar e usar ao mesmo

tempo em que oferece a precisão

para identificar exatamente onde,

quando e quanta energia está sendo

consumida.

Fluke 1735 Ideal para medir e diagnosticar

cargas elétricas, avaliações

energéticas, medições de

harmônicos e registro de eventos de

tensão e corrente.

Ideal para instaladores e empresas

prestadoras de serviços em

eletricidade.

Fluke série 1740 Logger do especialista de qualidade

de energia para a realização de

estudos a longo prazo com

facilidade.

Fluke série 1740 – três modelos

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1745 1744 1743

Measurement of common power parameters:

V, A, W, VA, VAR, PF, energy, flicker, voltage

events, and THD

● ● ●

Measurement of voltage and current

harmonics to the 50th, unbalance, and mains

signaling

● ●

Dust/water resistance IP 50 IP 65 water proof

Display LED + LCD LED

UPS ride-through 5 hrs 3s 3s

Dimensions (HxWxD) 282 x 216 x 74 mm

(11.5 x 8.8 x 3 in.)

170 x 125 x 55 mm

(6.9 x 5.1 x 2.2 in.)

Fluke 1744

Atende os requisitos do PRODIST

■ Tensão e corrente

■ Harmônicos

■ Desequilíbrio de tensão

■ Afundamento e elevação de tensão

■ Flutuação de tensão

■ Fator de potência

■ Variação de frequência

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Fluke 1750 Serviços de campo

• Grava todos os eventos relacionados à qualidade de energia na planta

• Detalhes da forma de onda, oscilografia

• PDA wireless para rápida verificação e configuração

Fluke série 430-II O instrumento para diagnóstico e

resolução de problemas de

qualidade de energia mais eficiente

do mercado.

O que faltava para ficar ainda melhor?

Novo Fluke 430 série II

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Model FLUKE-434-II FLUKE-435-II FLUKE-437-II Features

Volt Amp Hz ● ● ● Dips & Swells ● ● ●

Harmonics ● ● ●

Power & Energy ● ● ●

Energy Loss Calculator ● ● ● Unbalance ● ● ●

Monitor ● ● ● Inrush ● ● ●

Power Inverter Efficiency ● ● ● Event Waveform Capture ● ●

Flicker ● ● Transients ● ●

Mains Signaling ● ●

Power Wave ● ●

IEC61000-4-30 Compliance Class S Class A Class A 400Hz ●

C1740 Soft Case ● ● C437-II Hard Case with rollers ●

SD card (Max 32GB) 8GB 8GB 8GB

Fluke 434-II

■ Analisador para diagnósticos na

planta.

■ Visualização das medições na

tela do analisador.

■ Configuração flexível para

adaptação a qualquer norma

vigente.

■ Atende à norma IEC 6100-4-30,

EN 50160 ou PRODIST.

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Fluke 435-II

■ Melhor analisador para diagnósticos na planta

■ Visualização das medições na tela do analisador.

■ Configuração flexível para adaptação à qualquer norma vigente

■ Função logger

■ Atende plenamente norma IEC 6100-4-30, EN 50160 ou PRODIST

■ Classe A

■ Aprovado na ONS

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Fluke 1760 Concessionárias – Especialista PQ

• Grava todos os eventos relacionados

à qualidade de energia na planta • Detalhes da forma de onda, foto da

forma de onda • Configuração do trigger • IEC 6100-4-30 classe A • Aprovado na ONS

Melhor custo benefício – Fluke 435-II

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Atende os padrões de PQ

■ EN 61010: 600V Cat IV

Desenvolvido para uso nos

circuitos de entrada e outros

ambientes CAT IV.

■ Conforme os últimos padrões

de QEE

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IEC61000-4-30 “Testing and Measuring Techniques – Power Quality Measurement Methods “

IEC61000-4-7 “Testing and Measuring Techniques – General Guide on Harmonics and Interharmonics

Measurements ”

IEC61000-4-15 “Testing and Measuring Techniques – …Flickermeter Functional and Design

Specifications”

EN50160 “Voltage Characteristics of Electricity Supplied by Public Distribution Systems”

Conexão ao sistema de alimentação de energia

■ Use equipamento de categoria de proteção

adequada

Observe a tensão nominal e a CAT de multímetros, analisadores,

grampos/clipes, terminais e alicates de corrente. IEC61010.

■ Use equipamento de proteção individual (EPI)

adequado

Siga as normas NR10 pertinentes a vestimentas de proteção e

outros EPIs.

■ Sempre que possível, efetue a conexão em

condutores desenergizados

■ Evite segurar os testadores com as mãos

Apóie-os firmemente de modo a não precisar segurá-los!

Use clipes para prender os terminais de tensão.

■ Primeiro, conecte os terminais ao terra

■ Conecte as sondas de tensão no lado da carga

(lado protegido) dos disjuntores

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Categorias de Medição

Tensões máximas das entradas de tensão

A (L1), B (L2), C (L3), N a GND (Terra)

600 V CAT IV / 1000 V CAT III

38

Conexões de transformador

É necessário saber como está disposta a fiação para poder

ligar o sistema e medir a energia corretamente.

39

Sistemas monofásicos

Sistemas de 4 fios, trifásicos

Sistemas de 3 fios, trifásicos

C A

B

C A

B

V

V Y (4-fios) – a tensão geralmente é medida da

fase para o neutro.

Delta – a tensão é medida de fase para fase.

Conexões trifásicas

■ As funções de osciloscópio

ajudam a verificar detalhes

das formas de onda.

■ Tela fasorial facilita no

diagnóstico de conexões

erradas das fases.

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Precisão Classe A

■ 435-II é desenvolvido com

uma nova precisão de tensão

de entrada que fornece 0.1%

de exatidão

■ Combinado com GPS, o 435-II

atende completamente às

exigências Classe A !!

41

Classe do instrumento

■ Classe A

Esta classe é usada onde medições precisas são necessárias por

exemplo, para aplicações contratuais que podem exigir soluções de

disputas, verificação de conformidade com padrões, etc. Qualquer

medição de um parâmetro executada com dois instrumentos diferentes

que obedecem às exigências da classe A, ao medir os mesmos sinais,

deve produzir resultados iguais dentro da incerteza especificada para o

parâmetro.

■ Classe S

Esta classe é usada para aplicações estatísticas tais como pesquisas ou

avaliações de qualidade de energia, possivelmente com um subconjunto

limitado de parâmetros. Embora utilize intervalos equivalentes de medição

como classe A, os requisitos de processamento da classe S são menores.

■ Classe B

Esta classe é definida com a finalidade de se evitar a continuidade da

fabricação de projetos obsoletos de muitos instrumentos existentes.

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A norma IEC 61000-4-30 define 3 classes de medidores

QEE:

Função Logger

2 produtos em 1: troubleshooter + logger

■ Aumente sua versatilidade – comece o diagnóstico na tela

ou deixe o instrumento para registrar por um longo período

■ Inclui software Power Log que permite analisar detalhes e

fácil gerador de relatórios

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Aprovado pela ONS

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Exemplos

Subestação de um parque industrial

US $14 mil anuais em economia de energia em

função de ajuste na qualidade de energia

■ As medições no transformador da subestação que alimenta

o parque industrial identificou perdas de energia de 353,6

kWh/dia (valor médio) devido à potência reativa.

■ Solução: Instalar relé com controle de tempo para

desconectar o bloco de capacitores à noite.

Unidade fabril de uma indústria automobilística

US $50 mil anuais em economia de energia

■ Pesquisas de seis áreas, incluindo uma unidade de

fabricação de motores e uma unidade de montagem de

carros apresentou desperdício de energia significativo

devido à qualidade de potência.

■ Soluções: Instalar capacitores e controles de regulagem,

além de fazer atualizar os transformadores.

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QEE vs Aterramento

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Conceitos

Por que aterrar?

■ evitar risco de choque elétrico

■ problemas de distorção harmônica

■ risco de erro nos instrumentos

■ problemas relacionados ao

fator de potência

■ outros

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Conceitos

Por que testar o sistema de

aterramento?

■ deterioração das hastes e conexões

podem aumentar a resistência

■ identificar e solucionar problemas afim

de evitar paradas no sistema

■ problemas elétricos

■ manutenção prognóstica (preditiva)

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Conceitos

O que é um aterramento?

■ NEC: “conexão condutora, seja ela

intencional ou acidental, entre um

equipamento ou circuito elétrico e a

terra, ou a um corpo condutor em vez da

terra.”

■ proteger as pessoas, instalações e

equipamentos

■ servir como percurso seguro para

dissipação das correntes de fuga, raios,

descargas estáticas, sinais e

interferência EMI e RFI.

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Quatro tipos de testes de aterramento

■ Resistividade do solo: projetar novos sistemas de

aterramento e atender requisitos referentes à resistência de

aterramento

■ Queda de potencial: medir a capacidade do sistema de

aterramento ou eletrodo individual de dissipar energia de um

local.

■ Seletivo: medição semelhante à de queda de potencial,

porém mais fácil e seguro. Não precisa desconectar o

eletrodo da instalação.

■ Sem estacas: medição de resistências de loop de

aterramento para sistemas multi-aterrados usando apenas

grampos de corrente.

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Lançamento novos terrômetros

Os modelos Fluke 1623-2 e 1625-2 oferecem:

■ Queda de potencial de três e quatro polos, teste do loop

de resistência de aterramento

■ Testes de resistividade do solo de 4 polos

■ Testes de aterramento seletivos usando um alicate

■ Testes de aterramento sem estaca usando dois alicates

O Fluke 1625-2 também oferece:

■ Controle automático de frequência (AFC) – identifica

interferência existente e escolhe a frequência de medição

que minimize o efeito, a fim de fornecer um valor de

aterramento mais preciso

■ Medição R* – calcula a impedância de aterramento a 55 Hz

para refletir mais precisamente uma falha de aterramento que

evidenciaria uma conexão de falha no aterramento.

■ Limites ajustáveis – para testes mais rápidos

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Novos recursos e acessórios

■ NOVOS acessórios de classe mundial:

■ Bobinas fáceis de usar – economizam até 50%

do tempo de configuração e desmontagem

■ Estacas para trabalho pesado – afincadas à terra

macia; marteladas à terra mais resistente

■ Cabos codificados por cor – fácil identificação,

menos erros

■ Estojo de transporte profissional – transporte

conveniente tudo o que você precisa

■ NOVO recurso de transferência e armazenamento de dados por USB:

Oferece a capacidade de armazenamento de dados de até 1500 registros, com

recursos de registro de data e hora e download para PC, eliminando erros

manuais e de registro

■ NOVO Monitor: maior, melhor visibilidade e nível de status da bateria (1625-2)

Solução Fluke para Aterramento

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Alicate de

aterramento Fluke

1630

Testador de

aterramento

Fluke 1621

NOVO Testador de

aterramento Fluke

1623-2

NOVO Testador de

aterramento Fluke

1625-2

Medição de resistência (CA)

de 2 polos - SIM SIM SIM

Medição de aterramento de 3

polos - SIM SIM SIM

Frequência de medição -

128Hz - SIM SIM SIM

Medição de resistividade do

solo e aterramento de 4 polos - - SIM SIM

Teste seletivo - - SIM SIM

Teste sem estaca SIM - SIM SIM

NOVO Memória - - SIM SIM

NOVO Porta USB - - SIM SIM

Controle automático de

frequência (AFC) 94Hz a

128Hz

- - - SIM

Medição R* - - - SIM

Limites ajustáveis - - - SIM

Dúvidas?

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Samir Shehady

Fluke do Brasil

Engenheiro de Aplicações

Telefone: (11) 4058-0235

Email: samir.shehady@fluke.com

55

OBRIGADO!!! Contato