Monografia Victor Dardengol

7/23/2019 Monografia Victor Dardengol

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UNIVERSIDADE FEDERALDE VIOSACENTRO DE CINCIAS EXATAS E TECNOLGICAS

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELTRICA

ANLISE DE VARIAES DE TENSO DE CURTADURAO EM UMA PLANTA INDUSTRIAL

VICTOR PELLANDA DARDENGO

VIOSAMINAS GERAISBRASIL

JULHO / 2011


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ANLISE DE VARIAES DE TENSO DE CURTADURAO EM UMA PLANTA INDUSTRIAL

Monografia apresentada ao Departamento deEngenharia Eltrica do Centro de Cincias Exatas eTecnolgicas da Universidade Federal de Viosa,para a obteno dos crditos da disciplina ELT 490 Monografia e Seminrio e cumprimento do requisitoparcial para obteno do grau de Bacharel emEngenharia Eltrica.Orientador: Prof. Ms. Heverton Augusto Pereira.

VIOSAMINAS GERAISBRASIL

JULHO / 2011


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Dedicatria


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ANLISE DE VARIAES DE TENSO DE CURTA DURAO EMUMA PLANTA INDUSTRIAL

Monografia apresentada ao Departamento de Engenharia Eltrica do Centro de CinciasExatas e Tecnolgicas da Universidade Federal de Viosa, para a obteno dos crditos dadisciplina ELT 490 Monografia e Seminrio e cumprimento do requisito parcial paraobteno do grau de Bacharel em Engenharia Eltrica.

Aprovada em 1 de Julho de 2011.

COMISSO EXAMINADORA

Prof. Ms. Heverton Augusto Pereira - OrientadorUniversidade Federal de Viosa

Prof. Dr. Jos Tarcsio de Resende - MembroUniversidade Federal de Viosa

Prof. Dr. Denilson Eduardo Rodrigues - MembroUniversidade Federal de Viosa


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A dvida o princpio da sabedoria(Aristteles)


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Aos meus pais, Celso e Arlinda, minhairm Raquel e a todos meus amigos


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v

Agradecimentos

Agradeo primeiro a Deus, que sempre foi e ser o meu caminho, aos meus pais, Celso e

Arlinda, por tanto carinho, dedicao e aprendizagem que me passaram. A minha irm,

Raquel, por estar sempre do meu lado me dando foras e ao Junior por seus diversos

conselhos. Aos meus amigos pelos os ensinamentos, mas principalmente por suas

companhias. Ao GESEP, pelas brincadeiras e conhecimento, aos meus professores pelo

carinho e ateno. A Cssia, Heverton e Jos Tarcsio por terem me ajudado a abrir diversas

portas em meu caminho, enfim, agradeo a todos que de alguma forma contriburam para essa

conquista


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Resumo

Palavras-chave: Afundamento de tenso, qualidade de energia, VTCDs

Atualmente com o aumento do nmero de aparelhos sensveis a variaes de tenso na

indstria, as questes relacionadas a qualidade de energia tem recebido grande ateno. Entre

os diversos distrbios que quantificam a qualidade energtica de um sistema, destaca-se as

variaes de tenso de curta durao (VTCDs)devido a sua maior periodicidade, trazendo na

maioria das vezes prejuzos que vo desde a interrupo da produo na fbrica, at a reduo

da vida til de transformadores e motores e em determinados casos a queima de dispositivos

mais sensveis. Considerando esse cenrio, inicialmente sero apresentadas algumas normas

relacionadas qualidade de energia no sistema eltrico brasileiro e posteriormente realizar-se-

um estudo sobre os efeitos causados pelas VTCDs em uma fbrica de laticnios, localizada

na cidade de Viosa, Minas Gerais. Para a anlise do problema, ser desenvolvido em

ambiente Matlab/Simulink uma planta da indstria de forma a poder simular os diversos tipos

de afundamentos de tenso com diferentes intensidades e atravs do analisador de qualidade

de energia FLUKE, srie 430, realizar o monitoramento da fbrica durante uma semana

coletando dados de tenso, corrente, freqncia, potncia ativa e reativa a fim de validar o

modelo simulado.

Baseado no comportamento das cargas estudadas ser proposto melhorias no processode forma a evitarmos perdas financeiras resultante de afundamentos de tenso


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Abstract

Keywords: Sags, Power quality, VVSDs

Today with the increasing number of devices sensitive to voltage changes in the industry,

issues related to power quality has received great attention. Among the many disorders that

quantify the energy quality of a system, there is the voltage variations of short duration

(VVSD's) because of its higher frequency, bringing most of the time losses ranging from the

interruption of production at the factory to shortening the life of transformers and motors and

in some cases the burning of more sensitive devices. Given this scenario, first we will present

some rules related to power quality in the Brazilian electrical system and then will conduct astudy on the effects caused by VVSD 's in a dairy located in the city of Viosa, Minas Gerais.

For the analysis of the problem, will be developed in Matlab / Simulink plant industry so that

it can simulate various types of voltage sags with different intensities and through the power

quality analyzer FLUKE, 430 series, carry out the monitoring of the plant for a week

collecting data from voltage, current, frequency, active power and reactive in order to validate

the simulated model.


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Lista de Figuras

Figura 1 - Classificao da tenso de atendimento a partir da tenso de leitura para diferentesvalores de tenso nominal ................................................................................................ 28

Figura 2 - Faixas de Tenso em Relao de Referncia ........................................................ 39Figura 3 - Espao fsico da FUNARBE ................................................................................... 45Figura 4Laticnios FUNARBE em ambiente Matlab/Simulink ........................................... 47Figura 5 - Afundamento momentneo de curta durao para tenso nominal igual a 127 V .. 48Figura 6 - Disposio fasorial dos afundamentos tipo A, B, C e D ......................................... 49

Figura 7 - Incio da partida de cada motor ............................................................................... 50Figura 8 - Correntes na fase A para um afundamento Tipo A ................................................. 51Figura 9 - Potncia Ativa Trifsica para um afundamento Tipo A .......................................... 52Figura 10 - Potncia Reativa Trifsica para um afundamento Tipo A ..................................... 52

Figura 11 - Correntes na fase A para um afundamento tipo B ................................................. 54

Figura 12 - Correntes na fase B para um afundamento tipo B ................................................. 55Figura 13 - Correntes na fase C para um afundamento tipo B ................................................. 56

Figura 14 - Potncia Ativa Trifsica para um afundamento tipo B ......................................... 56Figura 15 - Potncia Reativa Trifsica para um afundamento tipo B ...................................... 57Figura 16 - Correntes na fase A para um afundamento tipo C ................................................. 57Figura 17Correntes na fase B para um afundamento tipo C ................................................ 58Figura 18Correntes na fase C para um afundamento tipo C ................................................ 59Figura 19Potncia Ativa Trifsica para afundamento tipo C ............................................... 59Figura 20Potncia Reativa Trifsica para afundamento tipo C ............................................ 60

Figura 21Correntes na fase A para um afundamento tipo D ................................................ 60

Figura 22Correntes na fase B para um afundamento tipo D ................................................ 61Figura 23Correntes na fase C para um afundamento tipo D ................................................ 61

Figura 24Potncia Ativa Trifsica para um afundamento tipo D ......................................... 62Figura 25 - Potncia Reativa Trifsica para um afundamento tipo D ...................................... 62Figura 26 - Tenso na Fase A................................................................................................... 66Figura 27 - Tenso na Fase B ................................................................................................... 67Figura 28 - Tenso na Fase C ................................................................................................... 67Figura 29 - Corrente na Fase A ................................................................................................ 68Figura 30- Corrente Mxima na Fase A ................................................................................... 68Figura 31 - Corrente Mxima ................................................................................................... 69

Figura 32Freqncia ............................................................................................................. 69

Figura 33 - Potncia Ativa Total .............................................................................................. 70

Figura 34 - Potncia Reativa Total ........................................................................................... 71


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Lista de TabelasTabela 1 - Limites para a avaliao qualitativa do desempenho da freqncia durante

distrbios .......................................................................................................................... 26Tabela 2Classificao da tenso de atendimento a partir da tenso de leitura para diferentes

valores de tenso nominal ................................................................................................ 28

Tabela 3 - Limites globais de flutuao de tenso ................................................................... 30Tabela 4 - Fatores de transferncia .......................................................................................... 31Tabela 5Limites individuais de flutuao de tenso ............................................................ 31Tabela 6Limites globais inferiores de tenso em porcentagem da tenso fundamental ...... 33Tabela 7Limites individuais em porcentagem da tenso fundamental ................................ 33

Tabela 8Denominao das variaes de tenso de curta durao ........................................ 34Tabela 9Pontos de conexo em Tenso Nominal igual ou superior a 230 kV ..................... 37Tabela 10Pontos de conexo em Tenso Nominal igual ou superior a 69 kV e inferior a 230

kV ..................................................................................................................................... 37

Tabela 11Pontos de conexo em Tenso Nominal superior a 1 kV e inferior a 69 kV ...... 37

Tabela 12Pontos de conexo em Tenso Nominal igual ou inferior a 1kV (220/127) ........ 37Tabela 13Pontos de conexo em Tenso Nominal igual ou inferior a 1kV (380/220) ........ 38

Tabela 14Pontos de conexo em Tenso Nominal igual ou inferior a 1kV (254/127) ........ 38Tabela 15Pontos de conexo em Tenso Nominal igual ou inferior a 1kV (440/220) ........ 38Tabela 16Pontos de conexo em Tenso Nominal igual ou inferior a 1kV (208/120) ........ 38Tabela 17Pontos de conexo em Tenso Nominal igual ou inferior a 1kV (230/115) ....... 38Tabela 18Pontos de conexo em Tenso Nominal igual ou inferior a 1kV (240/120) ........ 39Tabela 19Pontos de conexo em Tenso Nominal igual ou inferior a 1kV (220/110) ....... 39Tabela 20Valores de referncia globais das distores harmnicas totais (em porcentagem

da tenso fundamental) ..................................................................................................... 41

Tabela 21 Nveis de referncia para distores harmnicas individuais de tenso (emporcentagem da tenso fundamental) ............................................................................... 42Tabela 22Nmero de lmpadas no Laticnios FUNARBE .................................................. 46Tabela 23Quantidade de motores do Laticnios FUNARBE ............................................... 46Tabela 24 - Correntes mnimas, mximas e nominais para a fase A ....................................... 63Tabela 25 - Correntes mnimas, mximas e nominais para a fase B ........................................ 63Tabela 26 - Correntes mnimas, mximas e nominais para a fase C ........................................ 64Tabela 27Potncias Ativas Trifsicas .................................................................................. 64Tabela 28Potncias Reativas Trifsicas ............................................................................... 65


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Lista de Smbolos

A Integral do Mdulo do Desvio da FrequnciaANEEL Agncia Nacional de Energia Eltrica

ASD Controladores de VelocidadeCA Corrente Alternada

CAG Controle Automtico de GeraoCCT Contratos de Conexo aos Sistemas de TransmissoCPST Contratos de Prestao de Servios de TransmissoCUST Contratos de Uso do Sistema de Transmisso

DC Corrente ContnuaDFD Desempenho da Frequncia Durante DistrbioDFP Desempenho da Frequncia em Regime PermanenteDIPC Durao da Interrupo do Ponto de Controle

DMIPC Durao Mxima da Interrupo do Ponto de ControleDRC Durao Relativa de Violao de Tenso CrticaDRCM Durao Relativa da Transgresso Mxima de Tenso CrticaDRP Durao Relativa de Violao de Tenso Precria

DRPM Durao Relativa da Transgresso Mxima de Tenso Precriaf Frequncia medidaf0 Frequncia Nominal

FIPC Frequncia da Interrupo do Ponto de ControleFT Funes Transmisso

MME Ministrio de Minas e Energian Nmero de Leituras por Fase Vlidas em Base Mensal

nlc Nmero de Leituras por Fase com Tenso de Atendimento Crtica em BaseMensal

nlpNmero de Leituras por Fase com Tenso de Atendimento Precria em BaseMensal

ONS Operador Nacional do Sistema EltricoPRODIST Procedimentos de DistribuioPROREDE Procedimentos de Rede

QEE Qualidade de Energia EltricaRMS Valor EficazSIN Sistema Interligado NacionalTA Tenso de Atendimento

TC Tenso ContratadaTL Tenso de LeituraTN Tenso Nominalf Desvio da Frequncia


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SUMRIO

Dedicatria .................................................................................................................................. iAgradecimentos .......................................................................................................................... vResumo ...................................................................................................................................... vi

Abstract .................................................................................................................................... viiSUMRIO ............................................................................................................................... 11

1. Introduo ......................................................................................................................... 121.1. Objetivo Geral .......................................................................................................... 12

2. Reviso Bibliogrfica ....................................................................................................... 142.1.

Harmnicos .............................................................................................................. 14

2.1.1. Definio de Harmnico .................................................................................. 142.1.2.

Cargas do sistema eltrico de potncia ............................................................ 14

2.2. Efeitos nos Equipamentos ........................................................................................ 152.2.1. Controladores de Velocidade (ASD) ................................................................ 152.2.2.

Capacitores ....................................................................................................... 15

2.2.3.

Disjuntores e fusveis ....................................................................................... 16

2.2.4.

Condutores ....................................................................................................... 16

2.2.5. Equipamentos Eletrnicos ................................................................................ 172.2.6. Lmpadas ......................................................................................................... 172.2.7. Medidores ......................................................................................................... 172.2.8. Rels de proteo ............................................................................................. 182.2.9. Motores ............................................................................................................. 182.2.10. Transformadores............................................................................................... 18

2.3. Variaes de tenso de curta durao ...................................................................... 192.3.1. Curto circuito .................................................................................................... 192.3.2.

Manobras .......................................................................................................... 20

2.3.3.

Atuao indevida da proteo .......................................................................... 20

2.3.4. Condies climticas ........................................................................................ 202.3.5. Estabilizadores e Condicionadores de Tenso ................................................. 212.3.6. NoBreaks (UPS) ............................................................................................. 212.3.7. Supressores ....................................................................................................... 21

2.4. Normas Tcnicas ...................................................................................................... 222.4.1. Procedimentos de Rede (PROREDE) .............................................................. 222.4.1.1 Submdulo 2.8 ................................................................................................. 232.4.2.

Procedimentos de Distribuio de Energia no Sistema Eltrico Nacional PRODIST ......................................................................................................................... 35

2.4.2.1

Mdulo 8Qualidade da Energia Eltrica ...................................................... 36

3.

Metodologia ..................................................................................................................... 45

4. Resultados ........................................................................................................................ 514.1.

Simulaes realizadas na planta desenvolvida em ambiente Simulink .................... 51

4.2. Dados medidos no laticnio Funarbe ........................................................................ 654.2.1. Tenso .............................................................................................................. 654.2.2. Corrente ............................................................................................................ 674.2.3. Frequencia ........................................................................................................ 694.2.4. Potncia Ativa Trifsica ................................................................................... 704.2.5. Potncia Reativa Trifsica ................................................................................ 70

5. Concluses ....................................................................................................................... 71

Referncias Bibliogrficas ....................................................................................................... 72


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IntroduoA qualidade de energia hoje uns dos tpicos mais discutidos na Engenharia Eltrica, j

que nos ltimos anos tem se percebido uma proliferao de equipamentos eletrnicos que, por

um lado so geradores de perturbaes, e por outro so cada vez mais sensveis a qualidade da

eletricidade [1] [2].

At algumas dcadas atrs, as mais provveis fontes destas distores eram oriundas das

prprias concessionrias, principalmente dos sistemas de distribuio provocadas por ajustes

de taps de transformadores, operaes de chaves manobras, curtos circuitos, dentre outros

fatores. Nessa poca, do ponto de vista do consumidor, os equipamentos conectados rede

eltrica, apesar de produzirem muitos dos distrbios atualmente conhecidos, no causavamgrandes preocupaes, pois os usurios no possuam os dispositivos sofisticados, com alta

tecnologia, como os existentes atualmente [3] [4].

Visando ento definir um padro para regulamentar a qualidade de energia, foram criados

indicadores qualitativos e quantitativos, os quais expressam as condies de fornecimento de

energia eltrica pelos diversos agentes do setor eltrico (geradoras, transmissoras,

distribuidoras e comercializadoras) at os consumidores, buscando caracterizar a continuidade

de suprimento e conformidade das formas de onda de tenso e corrente, sempre observando ascondies consideradas adequadas para o bom desempenho do sistema eltrico e que atenda

s necessidades de todos os agentes envolvidos.

De forma geral, os parmetros e indicadores utilizados para caracterizao dos distrbios

da QEE (Qualidade de Energia Eltrica) so relacionados s harmnicas, s flutuaes de

tenso, aos desequilbrios de tenso, s variaes de freqncia e s variaes de tenso de

curta durao (VTCDs).

1.1. Objetivo Geral

Este trabalho tem como objetivo realizar atravs de simulaes e do monitoramento da

fbrica de laticnios FUNARBE, um estudo sobre a qualidade de energia neste ambiente, com

foco em afundamentos de tenso.

Dado o objetivo geral, tm-se como objetivos especficos:

Realizar o levantamento das principais cargas do laticnio FUNARBE;


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Implementar a fbrica no ambiente computacional Matlab/Simulink;

Monitorar atravs do analisador de qualidade de energia FLUK, srie 430, dados de

corrente, tenso, frequncia, potncia ativa e reativa do laticnio FUNARBE, por 7

dias.

Estudar o comportamento da corrente, potncia ativa e reativa durante e aps o

afundamento.


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2.Reviso Bibliogrfica

2.1.

Harmnicos

2.1.1. Definio de Harmnico

O harmnico uma componente senoidal de uma onda peridica com uma frequncia que

um mltiplo integral da frequncia fundamental. Existem tambm os harmnicos no

inteiros abaixo da frequncia fundamental e tambm acima da frequncia fundamental,

denominadas respectivamente sub-harmnico e inter-harmnico.

2.1.2. Cargas do sistema eltrico de potncia

Quando se tratando de distrbios eltricos, as cargas do sistema eltrico de potncia so

basicamente divididas em trs classes: as que no perturbam o sistema quando esto em

operao, as que so vtimas dos problemas de qualidade da energia e as que causam

distrbios na rede eltrica [5].

Lidando-se com problema de qualidade energtica, interessante verificar a que classe

pertence cada carga analisada, de modo assim, poder escolher o melhor mtodo de ensaio para

a identificao ou soluo do problema.

As cargas resistivas puras, por exemplo, tendem a pertencer a primeira classe e geralmente

causam apenas quedas na tenso eficaz em sistemas CA. J as cargas reativas podem ser

encontradas nas trs classes, pois devido s condies de ressonncia no sistema CA pode

causar o aumento das tenses de linha nos barramentos de alimentao, fluxos danosos nos

capacitores e transitrios de tenso ou corrente.J as cargas no lineares, como televisores, lmpadas fluorescentes, dimmers e etc ,

usualmente se encontram nas duas ltimas classes, uma vez que seus dispositivos

semicondutores, alternam entre os estados de corte e conduo rapidamente, provocando

cortes abruptos na conduo de corrente ou provocam uma drenagem de energia no

compatvel com o ciclo linear da energia absorvida resultando em uma onda distorcida,

carregada de componentes harmnicos.


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As cargas lineares, isto , aquelas que no alteram seu valor hmico em funo da tenso

aplicada ou da quantidade de corrente que por ela flui, tende em geral a serem cargas no

perturbadoras.

2.2. Efeitos nos Equipamentos

2.2.1. Controladores de Velocidade (ASD)

Os ASDs so controladores eletrnicos que permitem o controle de velocidade de

motores AC ou DC. Nas literaturas, esses dispositivos so geralmente considerados como

apenas cargas perturbadoras e no como cargas perturbadas. Entretanto, na prtica esses

equipamentos so vulnerveis a uma variedade de distrbios [6].

2.2.2. Capacitores

O uso de capacitores para melhorar o fator de potncia e tenso tem uma influncia

significativa no nvel de harmnicos. Capacitores no geram harmnicos, mas podem fornecer

loops na rede para possveis condies de ressonncia. Essas condies de ressonncia,

envolvendo capacitores, podem causar tipicamente tenses de linha perigosamente altas nos

barramentos de alimentao, bem como provocar fluxos de correntes danosos circulando

pelos capacitores [6].

As presenas de componentes harmnicas ainda podem causar um sobreaquecimento e um

maior estresse dieltrico do capacitor, reduzindo, portanto sua vida til.

Se as correntes estiveram acima dos limites estabelecidos, medidas corretivas podem ser

tomadas, como:

1. Rearranjar o capacitor para outra parte do circuito, j que reduzindo a proximidade da

ressonncia voc pode diminuir o sobre sinal de corrente. Preferencialmente as cargas

geradoras de harmnicos e bancos de capacitores no devem compartilhar o mesmo

transformador.

2. Para bancos de capacitores ligados em Y, a retirada do neutro pode evitar que o terceiro

harmnico flua atravs dos capacitores.

3. Implantao de um reator tuning. O objetivo desse reator ajustar a freqncia de

ressonncia fora das tenses harmnicas de tenso ou corrente.


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2.2.3. Disjuntores e fusveis

As presenas de harmnicos na rede podem causar o mau funcionamento de dispositivos

de proteo, como disjuntores e fusveis, fazendo com que estes sejam disparados fora de seus

limites especificados.

Dispositivos a corrente diferencial-residual, como o caso dos disjuntores, somam a

corrente que circula nos condutores fase e neutro, e se o resultado no estiver entre a faixa

determinada, ento disparado. A presena ento de harmnicos de alta freqncia pode

provocar um erro nesse somatrio de corrente e consequentemente afetar sua capacidade de

interrupo [6].

J os fusveis, so dispositivos termicamente acionados, sendo que alguns consistem de

vrias fitas que so suscetveis ao efeito de aquecimento. Ento devido presena deharmnicos o dispositivo acaba por sofrer um aumento de sua temperatura e assim reduzindo

seu ponto de disparo.

2.2.4. Condutores

H dois mecanismos nos quais as correntes harmnicas podem causar um aquecimento

maior que o esperado pela corrente rms. O primeiro mecanismo devido redistribuio decorrente dentro do condutor e incluem o efeito pelicular e o efeito de proximidade. O efeito

pelicular o fenmeno responsvel pelo aumento da resistncia aparente de um condutor

eltrico em funo do aumento da freqncia da corrente eltrica que o percorre [7]. J o

efeito de proximidade acontece quando um condutor percorrido por uma corrente e esta

induz correntes parasitas nos condutores adjacentes, assim aumentando as perdas nos

condutores.

O segundo mecanismo trata-se da circulao de corrente pelo neutro. Correntesequilibradas sem nenhuma componente harmnica resultam em nenhuma corrente no neutro.

Entretanto a presena de harmnicos e de cargas desequilibradas gera uma corrente de retorno

atravs do neutro, no entanto, embora as correntes fundamentais se anulem entre si, no

ocorre o mesmo com as componentes harmnicas. De fato, aquelas que so mltiplos mpares

do triplo da fundamental, as denominadas harmnicas triple n, somam-se no condutor

neutro [6].


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2.2.5. Equipamentos Eletrnicos

A presena de harmnicos na rede pode interferir no funcionamento dos equipamentos

eletrnicos de diversos modos.

comum nas redes de circuitos a utilizao da passagem por zero da tenso para clculos

de calendrio, no entanto, na presena de distores harmnica, pode ocorrer um aumento da

frequncia da passagem por zero da tenso o que pode acarretar o mau funcionamento do

equipamento ou ate mesmo interromper seu funcionamento. Um exemplo claro um

relgio digital domstico que vai avanar rapidamente o tempo na presena de cruzamento de

zeros adicionais devido a presena das distores harmnica [6].

Portanto, qualquer dispositivo que sincroniza o cruzamento de zero deve ser considerado

vulnervel perturbao de distoro harmnica.Outro equipamento eletrnico que sofre influncia dos harmnicos so as fontes de

alimentao eletrnicas. Estas usam a tenso de pico da forma de onda para manter os

filtros capacitivos em plena carga. Dependendo das freqncias dos harmnicos presentes na

rede e da relao de fase com a fundamental, pode-se ento obter uma sobre ou sob tenso

com graves distores que pode interromper o funcionamento do aparelho.

2.2.6.

Lmpadas

As lmpadas incandescentes so sensveis aos nveis de tenso. Quando a distoro

harmnica opera de forma aumentar o valor RMS presente na lmpada, essa acaba por sofrer

um aumento na temperatura do seu filamento e consequentemente diminuindo a vida til da

lmpada.

Nos ltimos anos, em vista de uma racionalizao do consumo energtico, tem-se

percebido uma substituio das lmpadas incandescentes por lmpadas fluorescentes.Entretanto, tais mudanas tm trazido algumas desvantagens, como por exemplo, o aumento

de harmnicos na corrente de alimentao causados por seus reatores [6].

2.2.7. Medidores

Os ampermetros e voltmetros mais modernos so relativamente imunes a influncias das

distores harmnicas da onda. Em cada medidor, a tenso de entrada e a corrente so

processadas usando um multiplicador eletrnico. Comumente so utilizadas tcnicas de


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variao da transcondutncia, log/antilog, diviso por tempo, trmica e amostragem digital.

Todas essas tcnicas podem ser configuradas para responder aos valores eficazes de tenso e

corrente, independente da amplitude harmnica ou fase, enquanto os harmnicos estiverem

dentro da largura de banda do funcionamento do instrumento e a crista da onda no for

excessivamente alta [6].

2.2.8. Rels de proteo

Os rels de proteo deveriam funcionar perfeitamente mesmo na presena de correntes

distorcidas, entretanto na prtica se percebe que as distores na forma de onda da corrente

afetam diretamente o desempenho do dispositivo, fazendo com que este opere indevidamente.

Os estudos ainda indicam uma dificuldade de prever seu comportamento quando

submetidos a distores harmnicas, j que mesmos rels de mesmo fabricante sujeitos as

mesmas distores harmnicas, no apresentam o mesmo comportamento de resposta [6].

2.2.9. Motores

Tenses no senoidais aplicados aos motores podem causar superaquecimento, pulsos de

torque e rudo. Alm disso, os controles de velocidades e o acionamento desses motores so

alimentados por conversores que podem produzir distrbios significantes na tenso [6].

Contribuindo assim, para um aumento dos nveis de harmnicos na rede.

Alm disso, as tenses harmnicas provocam um aumento das perdas por corrente de

Foucault nos motores, perdas adicionais devido a campos magnticos harmnicos gerados no

estator, onde cada um dos qual tenta fazer girar o motor a uma velocidade diferente ou mesmo

inverter o sentido de rotao. Provoca ainda, um aumento na temperatura de funcionamento

do motor, o que acaba gerando uma diminuio de sua vida til.

2.2.10.Transformadores

O principal efeito dos harmnicos nos transformadores o calor adicional gerado pelo

contedo das correntes harmnicas, diminuindo, portanto sua vida til. Outros problemas

incluem possveis ressonncias entre a indutncia do transformador e do sistema de


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capacitncia, estresse na isolao mecnica (ventilao e laminao), devido a ciclos de

temperaturas e eventuais vibraes do ncleo [8].

2.3.

Variaes de tenso de curta durao

A denominao Variao de Tenso de Curta Durao, ou simplesmente VTCD, uma

definio da norma brasileira que engloba os distrbios de elevao, afundamento e

interrupo de tenso, desde que tenham durao entre um ciclo de 60 Hz e 1 minuto [9].

Dos distrbios que prejudicam a qualidade da energia eltrica as VTCDs apresentam

maior frequncia de ocorrncia e so logo percebidas por parte dos consumidores, pois de

imediato geram prejuzos que podem chegar a valores incalculveis. Os consumidores quepossuem processos sensveis so os mais afetados, um exemplo so os consumidores

industriais, onde se verifica prejuzos que vo desde simples paradas nos processos

produtivos, at perdas de lotes inteiros de produo e queimas de equipamentos. Por isso,

atualmente as variaes momentneas de tenso tm sido apontadas como um dos principias

fenmenos que afetam os processos industriais automatizados [10] [11] [12].

Estimativas mostram que os problemas de qualidade de energia geram um desperdcio de

30 bilhes de dlares anualmente nos Estados Unidos e 3 bilhes de dlares no Brasil [13].Os distrbios na tenso ainda podem causar outros tipos de problema, como

sobreaquecimento das mquinas rotativas, maus funcionamento dos sistemas eletrnicos de

controle e proteo, falhas nos retificadores controlados, perdas de informao em

equipamentos informativos, diminuio do desempenho dos motores, travamentos de

computadores e distoro na tela de monitores [2] [14].

Tais distrbios so geralmente, causadas por curtos circuitos, manobras na rede, atuao

indevida da proteo, instabilidade ambiental, energizao de grandes cargas que requerem

altas correntes de partida e falhas nas conexes dos cabos de sistema. Algumas dessas causas

sero detalhadas a seguir [10] [15]:

2.3.1. Curto circuito

Normalmente so responsveis pelos afundamentos de tenso, podendo ter como

conseqncia a elevao de tenso, dependendo do tipo de curto circuito ocorrido. Os efeitos

no se limitam unicamente ao ponto de falta, mas se propagam pela rede eltrica atingindo


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20

uma determinada regio dependendo das caractersticas da rede eltrica, sendo que o centro

crtico o ponto de curto circuito [10].

2.3.2.

Manobras

Outra contingncia que tambm responsvel pelos afundamentos de tenso, so

manobras de rede, sejam elas automticas ou manuais. Quando a manobra realizada de

forma programada e correta, ocorrem distrbios momentneos, mesmo assim no so livres

de causarem problemas, porm uma manobra mal realizada pode causar interrupo ou um

curto circuito. importante perceber que os distrbios relativos s VTCDs so inerentes ao

sistema, porm deve-se sempre procurar minimizar e melhorar as manobras necessrias, com

finalidade de aumentar a qualidade e desempenho da rede eltrica, consequentemente

minimizando os distrbios de VTCDs. Exemplos de manobras so: comutao para

transferncia de linha, manobras para realizao de manuteno e manobras de cargas [10].

2.3.3. Atuao indevida da proteo

A atuao da proteo normalmente causadora de afundamentos e interrupes e, em

alguns casos de elevao de tenso, dependendo do tipo de ocorrncia na rede eltrica [10].

2.3.4. Condies climticas

As condies climticas, tais como: chuva, vento e descargas atmosfricas, so

causadores de afundamentos, surtos (transitrios) e elevaes de tenso. Os distrbios

relacionados a esse tipo de causa so de difcil controle, pois sua parametrizao e variveis

relacionadas so muitas e de difcil identificao [10].

Visando, portanto diminuir os efeitos das variaes de tenso, geralmente so instalados

equipamentos supridores de energia ou de proteo, como:


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21

2.3.5. Estabilizadores e Condicionadores de Tenso

So utilizados para correo de variaes de tenso na rede de entrada, conhecidos como

estabilizadores ou reguladores de voltagem.

Para as correes so estabelecidas faixas mximas e mnimas na tenso a ser corrigida na

entrada, e uma faixa de preciso ou regulao na sada, conhecida como regulao esttica.

Utilizam tecnologias por taps ou correo por ngulo de fase (linear) para corrigir estas

oscilaes. Cada tecnologia apresenta vantagens e desvantagens, devendo ser estudada a

melhor aplicao [14].

2.3.6. NoBreaks (UPS)

So equipamentos eletro-eletrnicos cujo objetivo fornecer tenso alternada

por determinado perodo de tempo, durante a falta de energia, mantendo a carga em

funcionamento. O (UPS) Uninterruptible Power System (Sistema Ininterrupto de Energia)

passou a ser conhecido no Brasil como No-break . Utilizando como fonte de energia baterias

(acumuladores de energia), estes equipamentos so dotados de carregadores-retificadores

(transformam tenso AC em DC), e inversores (transformam tenso DC em AC). Os

Modelos so diferenciados em tecnologia, recursos de segurana, tenso e potncia. Osusurios devem pesquisar a melhor relao custo/benefcio [14].

2.3.7. Supressores

Os supressores de surtos so dispositivos eletro-eletrnicos que se propem a absorver

e/ou desviarem para um ponto aterrado uma sobre corrente percebida, protegendo a carga.

Estes dispositivos so construdos com a utilizao de um ou mais componentes de acordocom o gama e tempo de ao da proteo. Os componentes mais conhecidos so os

centelhadores a gs, varistores e tranzorbs. As diferenas entre tecnologias de proteo so

definidas basicamente com os sistemas projetados para ficar em srie ou paralelo com a carga,

em forma de associao simples ou em cascata dos componentes mencionados. As

caractersticas do produto devero ser definidas de acordo com o nvel de exposio do local

aos distrbios (pequeno - mdio - grande) [14].


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22

2.4.

Normas Tcnicas

As normas tcnicas, como o prprio nome sugere, tm como objetivo a formulao e

aplicao de regras para uma determinada atividade especfica. Na atualidade vem assumindoimportncia decisiva nas economias modernas, atuando como uma ferramenta que apia a

oferta de produto e servios competitivos, seguros, eficientes, eficazes e que refletem as

expectativas e necessidades da sociedade.

No ramo energtico, vem-se notando um aumento das cargas que influenciam na

qualidade de energia, seja por injeo de harmnicos no sistema ou por provocar variaes a

tenso, corrente ou freqncia do sistema. Paralelamente a isso, nota-se a necessidade de uma

rede eltrica de alta qualidade j que tambm so crescentes os dispositivos sensveis a essasvariaes, como no-breaks, dimmers, computadores.

Para garantir ento, esse padro de qualidade, alguns rgos foram criados de forma a

normalizar e fiscalizar os direitos e deveres que consumidores e concessionrias devem

cumprir. No setor eltrico os principais so o ONS (Operador Nacional do Sistema Eltrico) e

a ANEEL (Agncia Nacional de Energia Eltrica)

O ONS uma entidade de direito privada criada em 26 de agosto de 1998, sem fins

lucrativos com o objetivo de coordenar e controlar as operaes das instalaes de gerao e

transmisso de energia eltrica associadas ao Sistema Interligado Nacional (SIN). A ONS a

responsvel pela criao e implantao de mudanas das normas vigentes no Procedimentos

de Rede (PROREDE) [16].

J a ANEEL uma autarquia sob regime especial, vinculada ao Ministrio de Minas e

Energia (MME) e tem como finalidades regular e fiscalizar a produo, transmisso,

distribuio e comercializao de energia eltrica, de acordo com as polticas e diretrizes do

governo federal. a ANEEL tambm o rgo responsvel pela elaborao, aplicao e

atualizao dos Procedimentos de Distribuio (PRODIST) [17].

2.4.1.

Procedimentos de Rede (PROREDE)

So documentos de carter normativo elaborados pelo ONS, com participao dos

agentes, e aprovados pela ANEEL, os quais definem os procedimentos e os requisitos

necessrios realizao das atividades de planejamento da operao eletroenergtica,

administrao da transmisso, programao e operao em tempo real no mbito do SIN [18].


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Seus principais objetivos so legitimar, garantir e demonstrar a transparncia, integridade,

equanimidade, reprodutibilidade e excelncia da Operao do Sistema Interligado Nacional.

Alm disso, estabelece as responsabilidades do ONS e dos Agentes de Operao, com base

legal e contratual, sobre as atividades, insumos, produtos e prazos dos processos de operao

do sistema eltrico. Tambm especifica os requisitos tcnicos contratuais exigidos nos

Contratos de Prestao de Servios de Transmisso (CPST), dos Contratos de Conexo ao

Sistema de Transmisso (CCT) e dos Contratos de Uso do Sistema de Transmisso (CUST)

[18].

Entre os diversos mdulos existentes no PROREDE, daremos nfase ao Mdulo 2 -

Requisitos mnimos para instalaes e gerenciamento de indicadores de desempenho,

Submdulo 2.8 - Gerenciamento dos indicadores de desempenho da rede bsica e dos

barramentos dos transformadores de fronteira, e de seus componentes o qual estabelece o

gerenciamento dos indicadores de desempenho da rede bsica, tais como freqncia, tenso,

continuidade de servio e FT (Funes Transmisso).

2.4.1.1

Submdulo 2.8

Este submdulo define os indicadores de desempenho da rede bsica e dos barramentosdos transformadores de fronteiras relacionados Qualidade de Energia Eltrica (QEE) e os

valores limites de referncia, com o objetivo de atribuir responsabilidades e diretrizes para

seus gerenciamentos.

Caso se verifique a necessidade, esse conjunto de indicadores podem sofrer alteraes de

forma a poder avaliar algum novo fenmeno que venha causar impacto relevante para o

desempenho da rede bsica e dos barramentos dos transformadores de fronteira ou para

sublinhar a importncia de algum fenmeno j conhecido em relao s cargas.

Os valores dos indicadores de desempenho so obtidos de diversas maneiras, como

registro de interrupes, medio de tenso atravs de campanha ou de forma contnua,

monitorao de eventos e simulaes. De posse desses resultados ento possvel a realizao

de uma anlise de forma a avaliar o desempenho da rede bsica e dos barramentos dos

transformadores de fronteira quanto aos limites globais e individuais estabelecidos para os

indicadores de flutuao, desequilbrio e distoro harmnica de tenso alm de recomendar

medidas preventivas ou corretivas, no caso de violao dos limites [19].


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Os indicadores foram agrupados em trs grupos: indicadores de continuidade de servio

dos pontos de controle, indicadores de variao de freqncia e indicadores de tenso.

O primeiro grupo quantifica a continuidade do servio da rede bsica e representada por

trs indicadores monitorados em pontos de controle. O primeiro, o DIPC (Durao da

Interrupo do Ponto de Controle), o qual definido como o somatrio das duraes das

interrupes do ponto de controle com durao maior ou igual a 1 (um) minuto, no perodo de

apurao. O segundo, o FIPC (Frequncia da Interrupo do Ponto de Controle), que consiste

no nmero de vezes em que ocorreu interrupo do ponto de controle com durao maior ou

igual a 1 (um) minuto, no perodo de apurao e o DMIPC (Durao Mxima da Interrupo

do Ponto de Controle), que a maior durao da interrupo do ponto de controle entre

aquelas utilizadas no clculo do indicador DIPC, no perodo de apurao [19].

De acordo com o submdulo 2.8, entende-se como interrupo de servio do ponto de

controle a condio onde este ponto do controle permanece com tenso nula por um perodo

maior ou igual a 1 (um) minuto, em funo de problemas internos ou externos rede bsica,

sejam os eventos, locais ou remotos, programados ou no.

Com o objetivo de identificar pontos de controles com desempenho considerado atpico, e

propor, se necessrio aes corretivas, os indicadores DIPC, FIPC e DMIPC, so coletados de

forma contnua pelo ONS e apurados em base mensal. A avaliao do desempenho de um

determinado ponto de controle ento realizada atravs da comparao dos indicadores de

desempenho DIPC histrico e FIPC histrico com os valores de DIPC referncia e FIPC

referncia, podendo ainda, serem utilizados os indicadores DIPC anual e FIPC anual.

Os indicadores DIPC anual e de FIPC anual correspondem aos valores de DIPC e FIPC

acumulados em um perodo consecutivo de 12 (doze) meses, os quais avaliam a dinmica

evolutiva de curto prazo do desempenho do ponto de controle. J os indicadores DIPC

histrico e FIPC histrico correspondem mdia anualizada dos valores DIPC e FIPC

acumulados ao longo de todo o perodo de apurao do desempenho do ponto de controle.Esses indicadores retratam a dinmica evolutiva de longo prazo do desempenho do ponto de

controle [19].

Os valores de DIPS referncia e FIPC referncia podem ser determinados de duas formas.

A primeira partir do desempenho histrico do ponto de controle, a segunda atravs da

simulao preditiva, onde os parmetros taxa de falha de equipamentos, configurao da

barra, tipo de proteo da instalao e tempo de indisponibilidade para manobra e reparo so

considerados. Esses indicadores estabelecem o desempenho mdio de longo prazo do ponto


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de controle e se manter inalterado at que se altere algum parmetro utilizado na sua

determinao ou alguma caracterstica de instalao.

Caso a continuidade de servio apresente um comportamento atpico, deve-se atravs da

ONS, identificar as causas de tal desempenho e propor, caso necessrio, aes corretivas

cabveis, notificando o agente responsvel, quando for o caso, sendo esse responsvel por

atender as solicitaes da ONS.

Outro grupo que ajuda a monitorar a qualidade do sistema eltrico so os indicadores de

variao de freqncia, atravs deles pode-se avaliar as condies de estabilidade da rede

bsica e prevenir a abertura das interligaes entre subsistemas com formao de ilhas

eltricas.

Alm disso, os indicadores de variao de freqncia tm como finalidades medir a

capacidade e a eficincia do Sistema Interligado Nacional (SIN) em responder a demandas do

sistema eltrico, como variao de carga, variao de gerao e mudanas de topologia da

rede eltrica, mantendo a frequncia dentro dos limites estabelecidos. Refletindo assim a

qualidade de operao, na coordenao dos recursos de gerao do SIN e medindo a eficcia

da resposta dos sistemas de Controle Automtico de GeraoCAG em operao no perodo

de apurao [19].

Para a avaliao da variao da freqncia dois indicadores so utilizados, o DFP

(Desempenho da Frequncia em Regime Permanente) e DFD (Desempenho de Frequncia

durante Distrbio).

O DFP avalia as variaes de freqncia durante operao do sistema eltrico em regime

permanente e calculado conforme(1).

= 1 144

100 % (1)Onde:

n = nmero de intervalos de 10 (dez) minutos, considerando o total de 144

intervalos dirios, em que a integral do mdulo do desvio de frequncia (A) foi

superior a 0,4 Hz.min.

Clculo da integral do mdulo do desvio da frequncia (A) a cada 10 minutos feita

atravs de(2).

= ft.dt (.) (2)


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26

Onde:

A = Integral do mdulo do desvio da frequncia a cada 10 minutosf= Desvio da frequncia = ff0f = Frequncia medida (Hz)

f0= Frequncia nominal 60,00 Hz

t = Tempo (minutos)

Segundo o submdulo 2.8 do PROREDE, o indicador DFP no deve apresentar mais que

oito valores da integral do desvio da freqncia superior a 0,4 Hz.min a cada dia. Alm disso,

em condies normais de variao de carga, em regime permanente, os desvios da freqncia

instantnea (valores absolutos sem integralizao) em relao ao valor nominal no podem

exceder a +/- 0,1 Hz.

J o segundo indicador, o DFD, representa o percentual de intervalos de 10 minutos

durante o dia em que a integral do mdulo do desvio da frequncia do sistema inferior a 0,4

Hz.min.

Para uma anlise qualitativa do desempenho de freqncia durante os distrbios, o

indicador DFD contabilizados no perodo de um ano, devem, portanto seguir os valores

limites apresentados naTabela 1:

Tabela 1 - Limites para a avaliao qualitativa do desempenho da freqncia durante distrbios

DesempenhoTempo acumulado mximo de

exposio a desvios de freqncia (seg)f > 66,0 Hz 0

63,5 Hz < f 66,0 Hz 30,062,0 Hz < f 63,5 Hz 150,060,5 Hz < f 62,0 Hz 270,058,5 Hz f < 59,5 Hz 390,0

57,5 Hz f < 58,5 Hz 45,056,5 Hz f < 57,5 Hz 15,0

f < 56,5 Hz 0

De posse dos indicadores DFP e DFD, a ONS capaz de gerenciar o desempenho da

freqncia, identificando e recomendando, quando necessrio, aes que venham melhorar o

desempenho operacional do SIN.

Alm da continuidade de servio e freqncia, outro parmetro importante na anlise da

qualidade de energia a tenso. Com isso, alguns indicadores de tenso foram definidos de

forma a podermos mensurar a qualidade do sistema.


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27

Estes indicadores podem ser relativos tenso de atendimento em regime permanente, a

flutuaes de tenso, desequilbrios de tenso, distores harmnicas de tenso e variao de

tenso de curta durao,

Para tenso de atendimento em regime permanente ns temos que o desempenho da

tenso de atendimento (TA) nos pontos de observao da tenso quantificado por

indicadores que refletem o percentual de tempo em base mensal em que a tenso de leitura

(TL), em pu da tenso contratada (TC), pode ser classificada como adequada, precria ou

crtica. No caso dos pontos de observao da tenso da rede bsica, a tenso contratada igual

tenso nominal (TC=TN). Os indicadores por ponto de observao da tenso so

denominados Durao Relativa de Violao de Tenso Precria (DRP) e Durao Relativa de

Violao de Tenso Crtica (DRC) [19].

Foi ento definido que o valor do indicador DRP por ponto de observao da tenso

igual ao maior valor dentre os indicadores calculados para cada uma das fases no mesmo

pontoDRPpor fase . Similarmente, o valor do indicador DRC por ponto de observao da

tenso igual ao maior valor dentre os indicadores calculados para cada uma das fases no

mesmo ponto (DRCpor fase ) [19].

Estes indicadores podem ser calculados atravs das expresses(3) e(4).

% = 100 (3) % = 100 (4)

Onde:

nlp = nmero de leituras por fase com tenso de atendimento precria em base

mensal;

nlc = nmero de leituras por fase com tenso de atendimento crtica em base mensal;

n = nmero de leituras por fase vlidas em base mensal.

As leituras so realizadas a cada 10 minutos e representa o valor de tenso eficaz fase-

neutro para cada fase, integralizada nesse intervalo.

As faixas de tenso adequada, precria ou crtica so definidas de acordo com os

diferentes valores de tenso como so mostrados naTabela 2 e naFigura 1.


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Tabela 2Classificao da tenso de atendimento a partir da tenso de leitura para diferentes valores detenso nominal

Tenso Nominal(TN) do Ponto de

Medio [kV]

Classificao da tenso de atendimento (TA) a partir da tenso deleitura (TL), em pu de TC, para diferentes valores de tenso

nominal (TN)

Adequada Precria Crtica

TN 230 0,95 TC TL 1,05 TC

0,93 TC TL < 0,95 TCou

1,05 TC < TL 1,07 TC

TL < 0,93 TCou

TL > 1,07 TC

69 TN 230 0,95 TC TL 1,05 TC

0,90 TC TL < 0,95 TCou

1,05 TC < TL 1,07 TC

TL < 0,90 TCou

TL > 1,07 TC

1 TN 69 0,93 TC TL 1,05 TC 0,90 TC TL 1,05 TC

Figura 1 - Classificao da tenso de atendimento a partir da tenso de leitura para diferentes valores detenso nominal

O desempenho da tenso de atendimento em regime permanente nos pontos de observao

da tenso em base mensal avaliado qualitativamente a partir da comparao dos indicadores

DRP e DRC com os valores de referncia mximos, onde a Durao Relativa da Transgresso

Mxima de Tenso Precria (DRPM) foi estabelecida em 3% e a Durao Relativa da

Transgresso Mxima de Tenso Crtica (DRCM) em 0,5% [19].

O desempenho ainda deve ser considerado como crtico quando apresentar,

simultaneamente, no perodo de observao mensal, valores dos indicadores DRP e DRC

superiores aos valores de referncia mximos DRPM e DRCM.


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29

Outro parmetro o qual deve ser analisado nas tenses so suas flutuaes, que de acordo

com esse submdulo definida como a variao aleatria, repetitiva ou espordica, do valor

eficaz da tenso [19].

Flutuaes aleatrias e repetitivas so geralmente causadas por operaes de cargas no

lineares que apresentam um consumo varivel no tempo. J as flutuaes espordicas

relacionam-se em sua maioria com manobras de rede ou de carga.

As flutuaes de tenso nos barramentos da rede bsica e dos barramentos dos

transformadores de fronteira, provocadas pela operao das cargas no lineares instaladas nos

consumidores livres ou alimentadas pelos agentes de distribuio, podem provocar uma srie

de distrbios ao se propagarem atravs da rede. Entre os distrbios destaca-se o que causa

cintilao luminosa (flicker).

A cintilao luminosa a impresso visual resultando das variaes do fluxo luminoso nas

lmpadas causada pelas oscilaes da tenso de alimentao. A intensidade da cintilao

uma representao quantitativa do incmodo visual percebido pelas pessoas expostas ao

fenmeno.

Para quantificar a intensidade de cintilao dois indicadores foram estabelecidos,

Indicador de Severidade de Cintilao de Curta Durao Pst e Indicador de Severidade de

Cintilao de Longa Durao Plt, conforme descrio e recomendao da Comisso

Internacional de Eletrotcnica na Publicao IEC 61000-4-15 (Flickermeter Functional and

design specifications)[20].

O indicador Pst representa a severidade dos nveis de cintilao associados flutuao de

tenso verificada num perodo contnuo de 10 (dez) minutos e calculado a partir dos nveis

instantneos de sensao de cintilao, medidos conforme(5) :

=

0,0314

0,1 + 0,0525

1 + 0,0657

3 + 0,28

10 + 0,08

50 (5)

Onde: corresponde ao nvel de sensao de cintilao que foi ultrapassado durante i% dotempo, resultante do histograma de classificao por nveis, calculado conforme

estabelecido na Publicao IEC-61000-4-15.

J o indicador Plt representa a severidade dos nveis de cintilao causados pela flutuao

de tenso verificada num perodo contnuo de 2 (duas) horas e calculado a partir dos

registros de Pst conforme(6):


32/75

30

= 112

312=1 3

(6)

Os indicadores de severidade de cintilao, aqui adotados como representativos da

flutuao de tenso em barramentos da rede bsica e em barramentos dos transformadores de

fronte, so PstD95%, que o valor do indicador Pst que foi superado em apenas 5% dos

registros obtidos no perodo de um dia (24 horas) e o PltS95%, valor do indicador Plt que foi

superado em apenas 5% dos registros obtidos no perodo de uma semana, ou seja, de sete dias

completos e consecutivos.

Para a avaliao de desempenho desses indicadores quanto flutuao de tenso, foram

estabelecidos alguns limites como mostra aTabela 3.Esse valores limites fora expressos em

funo dos limites globais para tenso secundaria de distribuio 220 V e da atenuao

esperada quando a flutuao de tenso se propaga dos barramentos de rede bsica e dos

barramentos dos transformadores de fronteira para os barramentos da rede secundaria de

distribuio.

Tabela 3 - Limites globais de flutuao de tenso

Limite PstD95% PltS95%

Limite global inferior1 0,8

Limite global superior2 1,6

Onde Ft o fator de transferncia aplicvel entre o barramento da rede bsica ou o

barramento dos transformadores de fronteira sob avaliao e o barramento da tenso

secundria de distribuio eletricamente mais prximo. O Ft calculado pela relao entre o

valor do PltS95% do barramento sob avaliao e o valor do PltS95% do barramento da rede

de distribuio. Nos casos onde os Ft entre os barramentos envolvidos no foram medidos,

pode-se em principio utilizar os valores de Ft daTabela 4 para a avaliao da flutuao de

tenso nos barramentos da rede bsica e nos barramentos dos transformadores de fronteira

[19]:


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31

Tabela 4 - Fatores de transferncia

Barramento de tenso nominal 230 kV Ft = 0,6569 kV Barramento de tenso nominal < 230 kV Ft = 0,8

Barramento de tenso nominal < 69 kV Ft = 1,0

Os limites globais apresentados naTabela 4 foram estabelecidos com a premissa de que o

limite global inferior para as tenses secundrias nos sistemas de distribuio (220 V) 1 pu.

Caso este limite seja alterado, por determinao do agente regulador, os valores estabelecidos

devem ser revisados. J a Tabela 3, apresenta os limites vlidos mesmo para a tenso

secundria de distribuio de 127 V, desde que o medidor utilizado seja ajustado para este

nvel de tenso.

Outra anlise de desempenho quanto as cintilaes luminosas pode ser realizadas quando

utilizamos como base os limites individuais de flutuao de tenso, que consideram um nvelde saturao igual a 80% dos limites globais inferiores estabelecidos pelos limites globais de

flutuao de tenso, como mostra aTabela 5:

Tabela 5Limites individuais de flutuao de tenso

PstD95% PltS95%0,8 0,6

De posse desses indicadores adota-se o seguinte procedimento para a avaliao dedesempenho das flutuaes de tenso: quando o valor do indicador for menor ou igual ao

limite global inferior, o desempenho considerado adequado; quando o valor apurado do

indicador encontra-se entre os limites globais inferior e superior, o desempenho considerado

em estado de observao e quando o valor apurado for maior que o limite global superior,

considera-se, a princpio, o desempenho inadequado.

Para as situaes em estado de observao, caso seja realizada algum tipo de reclamao

ou evidncias de problemas relativos ao desempenho e/ou integridade de alguma instalao,

o ONS, em conjunto com agentes envolvidos, devem ento buscar solues ao problema. J

para desempenhos inadequados so definidas aes corretivas ou migratrias logo aps a

realizao de investigaes para a identificao de causas e responsabilidade.

Outro distrbio o desequilbrio de tenso nos barramentos da rede bsica e nos

barramentos dos transformadores de fronteira. O indicador para avali-lo o Fator de

Desequilbrio de Tenso (K), que exprime a relao entre as componentes de sequncia

negativa (V2) e sequncia positiva (V1) da tenso, expresso em termos percentuais da

componente de sequencia positiva conforme(7)


34/75

32

= 21 100 (7)Para a definio do valor do indicador a ser comparado com o valor limite, identificado

como KS95%, deve-se ao longo de sete dias consecutivos, determinar o valor que foi

superado em apenas 5% dos registros obtidos no perodo de um dia (24 horas), considerando

os valores dos indicadores integralizados em intervalos de dez minutos. O valor do indicador

corresponde ao maior entre os setes valores obtido anteriormente, em base diria.

Para a avaliao de desempenho do desequilbrio de tenso, foram estabelecidos limites

tanto globais como individuais, sendo que o limite global nos barramentos da rede bsica e

nos barramentos dos transformadores de fronteira, KS95% deve ser menos ou igual a 2%,enquanto que para o limite individual, KS95% deve ser menor ou igual a 1,5%.

Outro fator importante na anlise da qualidade de tenso avaliar seu desempenho global

quanto a harmnicos, em regime permanente.

Procurando ento quantificar o contedo harmnico total existente em um barramento da

rede bsica ou nos barramentos dos transformadores de fronteira, foi introduzido o conceito

da Distoro de Tenso Harmnica Total DTHT, que consiste na raiz quadrada do

somatrio quadrtico das tenses harmnicas de ordem 2 a 50 conforme(8):

= 100 12 % (8)Onde : =tenso harmnica de ordem h em volts.1 = tenso freqncia fundamental obtida durante a medio em volts.Os valores dos indicadores tanto o indicador total (DTHTS95%) quanto os indicadores

por harmnicosa serem comparados com os valores limites so obtidos da seguinte forma.

Primeiro determina-se o valor que foi superado em apenas 5% dos registros obtidos no

perodo de um dia (24 horas), considerando os valores dos indicadores integralizados em

intervalos de dez minutos, ao longo de sete dias consecutivos, em seguida determina-se o

valor do indicador corresponde ao maior entre os sete valores obtidos, anteriormente, em base

diria.


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33

J os valores dos limites globais inferiores correspondentes aos indicadores de tensesharmnicas individuais de ordens 2 a 50, bem como ao indicador DTHTS95% estoapresentados na

Tabela 6:

Tabela 6Limites globais inferiores de tenso em porcentagem da tenso fundamental

V < 69 kV V 69 kV

MPARES PARES MPARES PARES

ORDEMVALOR

(%)ORDEM

VALOR(%)

ORDEMVALOR

(%)ORDEM

VALOR(%)

3, 5, 7 5% 3, 5, 7 2%2, 4, 6 2% 2, 4, 6 1%

9, 11, 13 3%9, 11,

131,5%

8 1% 8 0,5%15 a 25 2% 15 a 25 1%

27 1% 27 0,5%DTHTS95% = 6% DTHTS95% = 3%

Os limites globais superiores so determinados pela multiplicao dos limites globais

inferiores correspondentes pelo fator (4/3). Por exemplo, os limites globais superiores

relativos aos indicadores DTHTS95% para V< 69 kV e V 69 kV so, respectivamente, 8% e

4%.Outra anlise ainda pode ser feita, quando comparando os indicadores quanto aos seus

limites individuais. Estes limites de tenses harmnicas de ordens 2 a 50, bem como o limite

para a Distoro de Tenso Harmnica Total (DTHTS95%), so apresentados naTabela 7.

Tabela 7Limites individuais em porcentagem da tenso fundamental

13,8 kV V < 69 kV V 69 kV

MPARES PARES MPARES PARESORDEM

VALOR(%)

ORDEMVALOR

(%)ORDEM

VALOR(%)

ORDEMVALOR

(%)3 a 25 1,5% 3 a 25 0,6%

Todos 0,6% Todos 0,3% 27 0,7% 27 0,4%

DTHTS95% = 3% DTHTS95% = 1,5%

Assim como o gerenciamento dos indicadores de flutuao e desequilbrio, os indicadores

de distoro harmnica tm como objetivo identificar barramentos da rede bsica e


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barramentos dos transformadores de fronteira com desempenho aqum do estabelecido e

quando necessrio, propor aes corretivas.

Como ltimo indicador de tenso, ns temos a Variao de Tenso de Curta Durao

(VTCD).

O VTCD caracterizado por ser um evento aleatrio com um desvio significativo de

tenso, por curto intervalo de tempo, do valor eficaz da tenso.

O clculo do valor eficaz da tenso realizado atravs da mdia quadrtica dos valores

instantneos da tenso, em um perodo mnimo de meio ciclo e mximo de um ciclo.

As VTCD podem ser classificadas de acordo com sua durao e amplitude, como

mostrado na Tabela 8.

A durao de uma VTCD definida como o intervalo de tempo decorrido entre o instante

em que o valor eficaz da tenso em relao tenso nominal ultrapassa determinado limite at

o instante em que essa varivel volta a cruzar esse limite. J a amplitude considerada pelo

valor extremo do valor eficaz da tenso em relao tenso nominal do sistema no ponto

considerado, enquanto perdurar o evento [19].

Tabela 8Denominao das variaes de tenso de curta durao

Denominao Durao da variao

Amplitude da tenso

(valor eficaz) em relao tenso nominal

Interrupo momentnea detenso

inferior ou igual a 3 (trs)segundos

inferior a 0,1 pu

Afundamento momentneode tenso

superior ou igual a um ciclo einferior ou igual a 3 (trs)

segundos

superior ou igual a 0,1 pu einferior a 0,9 pu

Elevao momentnea deTenso

superior ou igual a um ciclo einferior ou igual a 3 (trs)

segundossuperior a 1,1 pu

Interrupo temporria deTenso

superior a 3 (trs) segundos einferior ou igual a 1 (um)

minutoinferior a 0,1 pu

Afundamento temporriode tenso


minuto

superior ou igual a 0,1 einferior a 0,9 pu

Elevao temporria deTenso


minutosuperior a 1,1 pu


37/75

35

Alm dos parmetros durao e amplitude, a severidade da VTCD em cada fase tambm

caracterizada pela frequncia de ocorrncia, que corresponde quantidade de vezes que cada

combinao dos parmetros durao e amplitude ocorre por unidade de tempo.

Num ponto de observao da tenso, uma VTCD caracterizada a partir da agregao dos

parmetros amplitude e durao de cada evento. Assim sendo, eventos simultneos so

primeiramente agregados compondo um mesmo evento no ponto de observao da tenso

(agregao de fases) e, em seguida, eventos consecutivos, em um perodo de um minuto, no

mesmo ponto so agregados compondo um nico evento (agregao temporal). Entretanto

afundamentos e elevaes so tratados separadamente, compondo um afundamento e uma

elevao no ponto de observao da tenso.

Para a anlise de desempenho das VTCD no so atribudos limites de referncia, de

acordo com a experincia internacional. O ONS, atravs de processo de apurao e

gerenciamento acompanha e divulga o desempenho dos pontos de observao da tenso com

base nos indicadores supracitados. Tal informao serve como referncia de desempenho para

todos os agentes.

2.4.2. Procedimentos de Distribuio de Energia no Sistema Eltrico Nacional PRODIST

Os Procedimentos de Distribuio PRODIST so normas que disciplinam o

relacionamento entre as distribuidoras de energia eltrica e demais agentes (unidades

consumidoras e centrais geradores) conectados aos sistemas de distribuio, que incluem

redes e linhas em tenso inferior a 230 quilovolts (kV), sejam em baixa tenso (BT), mdia

tenso (MT) ou alta tenso (AT). Tratam, tambm, do relacionamento entre as distribuidoras e

a Agncia Nacional de Energia Eltrica, no que diz respeito ao intercmbio de informaes

[17].O PRODIST contm oito mdulos e seus principais objetivos so garantir que os sistemas

de distribuio operem com segurana, eficincia, qualidade e confiabilidade, alm de

propiciar o acesso aos sistemas de distribuio, assegurando tratamento no discriminatrio

entre os agentes. O PRODIST busca tambm disciplinar os procedimentos tcnicos para as

atividades relacionadas ao planejamento da expanso, operao dos sistemas de distribuio,

medio e qualidade da energia eltrica e estabelece os requisitos para intercmbios de

informaes entre os agentes setoriais [21].


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36

Diversos so os agentes subordinados aos Procedimentos de Rede, entre eles temos

concessionrias, permissionrias e autorizadas dos servios de gerao distribuda e de

distribuio de energia eltrica; consumidores de energia eltrica com instalaes conectadas

ao sistema de distribuio, em qualquer classe de tenso (BT, MT e AT); agentes

importadores ou exportadores de energia eltrica conectados ao sistema de distribuio, ONS

e outros [21][22].

Entretanto, cada mdulo do PRODIST, abrange diferentes agentes, por isso devem-se

observar os agentes subordinados em cada mdulo. Nesta reviso daremos nfase ao Mdulo

8Qualidade da Energia Eltrica.

2.4.2.1

Mdulo 8Qualidade da Energia Eltrica

O Mdulo 8 tem como objetivo estabelecer os procedimentos relativos qualidade da

energia eltrica - QEE, abordando a qualidade do produto e a qualidade do servio prestado

[22].

Sua rea de abrangncia consiste em consumidores com instalaes conectadas em

qualquer classe de tenso de distribuio, produtores de energia, distribuidoras, agentes

importadores ou exportadores de energia eltrica, transmissoras detentoras de Demais

Instalaes de Transmisso (DIT) e o Operador Nacional do Sistema (ONS).

Para que se pudesse estabelecer a qualidade do produto em regime permanente ou

transitrio, sete aspectos so levados em considerao: tenso em regime permanente, fator de

potncia, harmnicos, desequilbrio de tenso, flutuao de tenso, variaes de tenso de

curta durao e variao de freqncia.

Para a anlise da tenso em regime permanente, os valores de tenso medidos devem ser

comparados tenso de referncia, a qual deve ser a tenso nominal ou contratada, de acordo

com o nvel de tenso do ponto de conexo. Para cada tenso de referncia, as leituras a ela

associadas classificam-se em trs categorias: adequadas, precrias ou crticas, baseando-se no

afastamento do valor da tenso de leitura em relao tenso de referncia.

Caso as tenses contratadas sejam realizadas entre distribuidoras e esta for igual ou

superior a 230 kV, ento a tenso nos pontos de conexo dever ser a tenso nominal de

operao do sistema. Se a tenso nominal de operao for inferior a 230 kV, a tenso

contratada nos pontos de conexo poder situar-se entre 95% e 105% da tenso nominal de

operao do sistema no ponto de conexo [22].


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37

Com relao s tenses contratadas junto distribuidora, se a tenso nominal de operao

for superior a 1kV, a tenso contratada nos pontos de conexo pelos acessantes deve situar-se

entre 95% e 105% da tenso nominal de operao. Caso a tenso nominal do sistema seja

igual ou inferior a 1kV, a tenso contratada deve ser igual a tenso nominal.

Com relao regulao das tenses de atendimentos para as tenses contratadas pelos

acessantes da Rede Bsica ou contratada entre distribuidoras, devem ser classificadas de

acordo com as faixas de variao da tenso de leitura, conforme Procedimentos de Rede ou

conforme as Tabelas 9, 10 e 11. Se as tenses de atendimento forem contratadas junto

distribuidoras, devem portanto serem classificadas de acordo com as faixas de variao da

tenso de leitura, conforme as Tabelas 12 19.

Tabela 9Pontos de conexo em Tenso Nominal igual ou superior a 230 kV

Tenso deAtendimento (TA)

Faixa de Variao da Tenso de Leitura (TL) emRelao Tenso de Referncia (TR)

Adequada 0,95TRTL1,05TR

Precria0,93TRTL


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38

Tabela 13Pontos de conexo em Tenso Nominal igual ou inferior a 1kV (380/220)


Faixa de Variao da Tenso de Leitura (Volts)

Adequada (348TL396)/(201 TL231)

Precria

(327 TL


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39

Tabela 18Pontos de conexo em Tenso Nominal igual ou inferior a 1kV (240/120)


Faixa de Variao da Tenso de Leitura (Volts)

Adequada (216TL254)/(108 TL 127)

Precria

(212 TL


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40

Procurando quantificar a qualidade da tenso em regime permanente, foi estabelecido

indicadores tanto individuais como coletivos. Como indicadores individuais ns temos os

DRP e DRC, durao relativa da transgresso para tenso precria e durao relativa da

transgresso para tenso crtica respectivamente, que so calculados de acordo com (9) e (10).

= 1008 . 100 [%] (9) =

1008. 100 [%] (10)

Onde nlp e nlc representam o maior valor entre as fases do nmero de leituras situadas nas

faixas precria e crtica, respectivamente. Esse conjunto de leituras deve compreender o

registro de mil e oito leituras vlidas obtidas em intervalos consecutivos (perodo deintegralizao) de dez minutos cada.

Os valores limites desses ndices foram estipulados em 3% para DRP e 0,5% para DRC.

Para agentes com instalaes conectadas Rede Bsica, os indicadores DRP e DRC devero

ser calculados de acordo com os critrios estabelecidos nos Procedimentos de Rede.

Um indicador coletivo ainda pode ser calculado trimestralmente, o ICC (ndice de

Unidades Consumidoras com Tenso Crtica), o qual calculado atravs de (11).

= . 100 [%] (11)Onde:

NC = total de unidades consumidoras com DRC no nulo;

NL= total trimestral de unidades consumidoras objeto de medio.

Outro fator importante na anlise da qualidade de energia do sistema eltrico o seu fator

de potncia. Para isso, seu valor dever ser calculado a partir dos valores registrados das

potncias ativa e reativa (P e Q) ou das respectivas energias (EA, ER), utilizando (12) e (13).

= 2+2 (12)ou

= 2 + 2 (13)


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41

O controle do fator de potncia dever ser realizado por medio permanente e obrigatria

no caso de unidades consumidoras atendidas pelo sistema de distribuio de mdia tenso e

pelo sistema de distribuio de alta tenso e nas conexes entre distribuidoras, ou por medio

individual permanente e facultativa nos casos de unidades consumidoras do Grupo B com

instalaes conectadas pelo sistema de distribuio de baixa tenso [22].

De acordo com a regulao vigente, o fator de potncia para as unidades consumidoras ou

conexes entre distribuidoras com tenso inferior a 230 kV deve estar compreendido entre

0,92 e 1,00 indutivo ou ainda entre 1,00 e 0,92 capacitivo.

Outro fenmeno que deve ser analisado so as distores harmnicas e para isso foram

definidos dois indicadores, distoro harmnica individual de tenso de ordem h (DITh) e

distoro harmnica total de tenso (DTT).

As expresses para os clculos dessas grandezas so (14) e (15).

% = 1 .100 (14)

=

2=2

1

.100(15)

Onde:

Vh = Tenso harmnica de ordem h;

V1 =Tenso fundamental medida;

hmax = Ordem harmnica mxima;

Os valores de referncia para distores harmnicas totais esto indicados na Tabela 20:

Tabela 20 Valores de referncia globais das distores harmnicas totais (em porcentagem da tensofundamental)

Tenso nominal doBarramento

Distoro HarmnicaTotal de Tenso

(DTT) [%]VN 1kV 10

1 kV < VN 13,8 kV 813,8 kV < VN69 kV 669 kV < VN < 230 kV 3


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42

Os valores das distores harmnicas individuais tambm devem se encontrar dentro das

faixas estabelecidas pela Tabela 21.

Tabela 21 Nveis de referncia para distores harmnicas individuais de tenso (em porcentagem datenso fundamental)

OrdemHarmnica

Distoro Harmnica Individual de Tenso [%]

VN 1 kV1 kV < VN13,8 kV

13,8 kV < VN 69 kV

69 kV < VN< 230 kV

mparesno

mltiplasde 3

5 7,5 6 4,5 2,5

7 6,5 5 4 2

11 4,5 3,5 3 1,5

13 4 3 2,5 1,517 2,5 2 1,5 1

19 2 1,5 1,5 1

23 2 1,5 1,5 1

25 2 1,5 1,5 1

>25 1,5 1 1 0,5

mparesmltiplas

de 3

3 6,5 5 4 2

9 2 1,5 1,5 1

15 1 0,5 0,5 0,5

21 1 0,5 0,5 0,5

>21 1 0,5 0,5 0,5

Pares

2 2,5 2 1,5 1

4 1,5 1 1 0,5

6 1 0,5 0,5 0,5

8 1 0,5 0,5 0,5

10 1 0,5 0,5 0,5

12 1 0,5 0,5 0,5

>12 1 0,5 0,5 0,5

O desequilbrio de tenso outro fator que deve ser analisado. A expresso para o clculo

do desequilbrio de tenso foi definida por (16).


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43

% = + .100 (16)Alternativamente, pode-se utilizar tambm (17), que conduz a resultados em consonncia

com(16).

% = 100.1 3 61 + 3 6 (17)

Sendo

=

4 +

4 +

4

2 + 2 + 2

2 (18)

= Magnitude da tenso de sequncia negativa (RMS);+= Magnitude da tenso de sequncia positiva (RMS);FD = Fator de desequilbrio; , , = Magnitudes das tenses trifsicas de linha (RMS).

De acordo com esse mdulo, os valores de referncia para o FD deve ser igual ou inferior a

2%, com exceo da BT.

A flutuao de tenso tambm de grande importncia quanto determinao da

qualidade da tenso de um barramento do sistema de distribuio. Sua anlise tem como

objetivo avaliar o incmodo provocado pelo efeito da cintilao luminosa no consumidor, que

tenha em sua unidade consumidora pontos de iluminao alimentado em baixa tenso [22]. Os

padres seguidos para os ndices Pst e Plt so os mesmos determinados pelo Procedimento de

Rede.

Para os indicadores e padres de variao de curta durao o PRODIST novamente seguiu

os dados determinados pelo PROREDE.

Por ltimo, o mdulo 8 faz uma abordagem sobre a variao de freqncia, onde

estabelece que os sistemas de distribuio e as instalaes de gerao conectadas ao mesmo

devem, em condies normais de operao e em regime permanente, operar dentro dos limites

de freqncia situados na faixa entre 59,9 Hz e 60,1 Hz.

Alm disso, as instalaes de gerao conectadas ao sistema de distribuio devem garantir

que a freqncia retorne para a faixa de 59,5 Hz a 60,5 Hz, no prazo de trinta segundos aps


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sair desta faixa, quando de distrbios no sistema de distribuio, para permitir a recuperao

do equilbrio carga-gerao.

Caso seja necessrio o corte de gerao ou de carga para restabelecer o equilbrio carga-

gerao, durante os distrbios no sistema de distribuio, a frequncia no pode exceder 66

Hz ou ser inferior a 56,5 Hz em condies extremas. Entretanto pode permanecer acima de 62

Hz por no mximo trinta segundos e acima de 63,5 Hz por no mximo dez segundos alm de

poder permanecer abaixo de 58,5 Hz por no mximo dez segundos e abaixo de 57,5 Hz por no

mximo cinco segundos.


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45

3.MetodologiaO Laticnios FUNARBE, localizada no campus da UFV (Universidade Federal de Viosa),

teve suas atividades iniciadas na segunda metade da dcada de 60. Entretanto sua inaugurao

oficial foi somente realizada em 15 de julho de 1971 com o nome ainda de Usina Piloto de

Laticnios. No incio da dcada de 70, o Laticnios passou a ser gerenciado pela CCLP

(Cooperatica Central dos Produtores de Leite), sendo que na dcada de 80 h o seu

desvinculamento passando ento a ser administrada pela FUNARBE (Fundao Arthur

Bernardes) [23].

Desde seus primrdios, a fbrica tem como objetivo sua utilizao para aulas prticas de

leite e derivados, principalmente vinculadas aos departamentos de Alimentos e Laticnios,

desenvolvimento de pesquisa e fabricao de produtos.

Atualmente a empresa abrange uma rea de aproximadamente 260 m composta pelo

Depsito/Administrao, o prdio da Produo, onde se localiza a fbrica do Laticnio e

tambm alguns laboratrios do curso de Engenharia de Alimentos. A rea ainda composta

pelo prdio da Tecnologia de Alimentos, onde se encontram os departamentos de Laticnios e

Engenharia de Alimentos, como mostra a Figura 3.

Figura 3 - Espao fsico da FUNARBE


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A fbrica do laticnio, local de estudo deste trabalho, ocupa grande parte do prdio da

Produo, aproximadamente 3 andares. Atravs dessa estrutura, o Laticinos FUNARBE,

atende a diversos consumidores, inclusive fora do estado de Minas Gerais.

Hoje, com seus produtos vinculados ao nome VIOSA, a empresa vem se tornando

referncia nacional, sendo esta confirmada pelos prmios conquistados nos diversos

concursos pelo pas, como por exemplo, o ttulo de Melhor Doce de Leite do Brasil em

quatro edies do Concurso Nacional de Produtos Lcteos (2001, 2004, 2006 e 2008).

Para incio do estudo, foi ento realizado um levantamento de algumas cargas da fbrica,

como lmpadas fluorescentes e motores, visto nas Tabelas 22 e 23. Os motores catalogados

so todos de induo trifsica com rotor em gaiola de esquilo, ligados em delta e alimentados

por tenso de linha de 220 V, j as lmpadas so fluorescentes ligadas na tenso de 127 V.

Tabela 22Nmero de lmpadas no Laticnios FUNARBE

Quantidade delmpadas de 40 W

1 andar 402 andar 1723 andar 16Trreo 6Total 234

Tabela 23Quantidade de motores do Laticnios FUNARBE

Potncia dosmotores (HP)

Quantidadede motores

2 13 55 26 325 230 1

Nota-se que o laticnio consume aproximadamente 9,36 kW com as lmpadas e o 93,25

kW com os motores, totalizando um gasto com essas duas cargas de 102,61 kW. O consumo

real da fbrica um pouco maior, j que para este trabalho outras cargas no foram

dimensionadas,como por exemplo computadores. A potncia contratada da UFV de 3,3

MW, portanto cerca de 3% desse total consumido exclusivamente pela fbrica.

Entretanto, como grande parte do consumo energtico da universidade destinado a

laboratrios e salas de aula, percebe-se uma grande oscilao na demanda consumida aolongo do dia, alcanando um ndice reduzido de consumo entre 22 s 7 horas e um gasto


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elevado entre 9 s 16 horas. Com isso, comum que nos horrios de pico, que a demanda

contrata no seja suficiente pra suprir a total necessidade da UFV, e com a necessidade de se

evitar o pagamento de multa a concessionria de energia comum as interrupes de tenso

dentro do campus.

Como grande parte dos motores da FUNARBE no apresenta religadores automticos, a

volta da tenso pode acarretar em distrbios no s na indstria, mas em todo sistema

conectado a rede eltrica. Portanto, com o objetivo de entender os problemas causados por

essas quedas de tenso, uma planta computacional utilizando o Software Matlab/Simulink do

laticnio, Figura 4, foi montada para que um estudo da qualidade energtica pudesse ser

realizado.

As simulaes foram realizadas com durao de 30 segundos. O sistema eltrico de

distribuio em mdia tenso, 13,8 kV, as lmpadas foram conectadas de forma no

equilibrada, sendo conectadas 22 lmpadas na fase A, 172 a fase B e 40 na fase C, o

transformador utilizado abaixador 13,8k/220 V, delta-Y com potncia nominal de 225 kVA

e os motores foram simulados funcionando com torque nominal.

Figura 4Laticnios FUNARBE em ambiente Matlab/Simulink

Atravs da planta descrita acima, afundamentos momentneos de tenso trifsicos,

bifsicos e monofsicos, foram simulados podendo se enquadrar nas categorias tipo A, B, C

ou D.

Os afundamentos momentneos de tenso se caracterizam por ter uma durao superior ou

igual a um ciclo e inferior ou igual h trs segundos, tendo sua amplitude de tenso superior

ou igual a 0,1 pu e inferior a 0,9. A Figura 5 exibe um exemplo de afundamento trifsico do

tipo A onde no instante 0,5 foi realizada uma queda de tenso de 90% do seu valor nominal,

permanecendo assim durante 2 s. A partir 2,5 s iniciou-se um processo de recuperao do

nvel de tenso, chegando a 90% da tenso nominal no instante 3 s. Durante 0,5 s a tenso

permaneceu neste estado e no instante 3,5 h novamente um aumento dos nveis de tenso,

alcanando em 4,5 s o nvel nominal de tenso novamente.


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Figura 5 - Afundamento momentneo de curta durao para tenso nominal igual a 127 V

O afundamento do tipo A causado por faltas simtricas e suas representaesmatemticas so descritas atravs (19), (20) e (21) [24] [25].

= (19) = 1

2 3

2 (20)

=

1

2

+

32

(21)

Onde:

Va, Vb e Vc representam as tenses em pu das fases a, b e c respectivamente;

h (0


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49

= (22) = 1

2 3

2 (23)

= 1

2 + 3

2 (24)

Tipo C: = 1 (25) = 1

2 3

2 (26)

=

1

2 +

3

2 (27)

Tipo D: = (28) = 1

2 3

2 (29)

=

1

2

+

32

(30)

A disposio fasorial desses afundamentos pode ser vista na Figura 6.

Figura 6 - Disposio fasorial dos afundamentos tipo A, B, C e D

Para cada tipo de afundamento foi portanto realizada uma simulao com o valor de h=0,1,

0,5 e 0,8 sendo que em todos os casos, os afundamentos eram iniciados no instante 15

segundos e encerrados aps 3 segundos. Para o caso Tipo C adotou-se que os ngulos das

tenses aps o trmino do afundamento retornaram aos mesmos valores de antes da queda de

tenso.


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Entre os 14 motores da FUNARBE, dois so motores de reserva que dificilmente entram

em operao, por isso a planta industrial foi simulada com 12 motores que partiram de acordo

com a Figura 7.Ressalta-se que um conjunto de motores s parte aps o conjunto anterior

chegar condio nominal e o afundamento que se inicia no instante 15 segundos ocorre

quando todos os motores esto operando em condio nominal.

Figura 7 - Incio da partida de cada motor

Realizada as simulaes desses tipos de afundamentos, u

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