Realização e avaliação de ensaios de …saturno.unifei.edu.br/bim/201800262.pdfTabela 10 -...

UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUBÁ

INSTITUTO DE SISTEMAS ELÉTRICOS E ENERGIA

Realização e avaliação de ensaios de suportabilidade em um novo Sistema

Inibidor de Furtos

Lucas de Mattos Graziani

Itajubá, outubro de 2018

UNIFEI – ISEE Trabalho Final de Graduação

ii

UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUBÁ

INSTITUTO DE SISTEMAS ELÉTRICOS E ENERGIA

Lucas de Mattos Graziani

Realização e avaliação de ensaios de suportabilidade em um novo Sistema

Inibidor de Furtos

Monografia apresentada ao Instituto de Sistemas

Elétricos e Energia, da Universidade Federal de

Itajubá, como parte dos requisitos para obtenção do

título de Engenheiro Eletricista.

Orientador: Prof. Dr. Gustavo Paiva Lopes

Coorientador: Prof. Dr. Estácio Tavares W. Neto

Itajubá, outubro de 2018


iii

Resumo

Este trabalho possui como objetivo avaliar a suportabilidade de um novo sistema inibidor de

furtos, que está sendo desenvolvido pela Eletrobras em parceria com outras empresas e foi

enviado para avaliação no Laboratório de Alta Tensão Prof. Manuel Luís Barreira Martinez

(LAT-EFEI). Foram selecionados os ensaios a serem desenvolvidos, tais como: ensaio de

corrente nominal e de sobrecarga, tensão suportável ao impulso atmosférico, tensão transferida,

tensão disruptiva e tensão suportável em frequência industrial (60 Hz). Os ensaios de corrente

nominal e em sobrecarga tem como objetivo avaliar a suportabilidade aos efeitos térmicos

causados pela corrente nominal e pela corrente de sobrecarga sobre os componentes do gerador.

A finalidade dos ensaios de tensão de impulso atmosférico e tensão transferida é a verificação

da suportabilidade do sistema mediante solicitações de tensão com frente rápida, característica

de descargas atmosféricas. Já o ensaio de tensão disruptiva busca determinar o valor de U10%,

também conhecido como tensão suportável estatística, para posteriormente utilizá-lo como

referência no ensaio de tensão suportável. Ao final do trabalho, busca-se uma análise geral da

suportabilidade do sistema inibidor de furtos quando submetido a estes ensaios.

Palavras chave: Suportabilidade, corrente nominal, sobrecarga, tensão disruptiva, tensão

suportável, furto de energia elétrica.


iv

Abstract

This work aims to evaluate the withstanding of a new power theft inhibitor system, which is

being developed by Eletrobras in a partnership with other companies and was sent for

evaluation in the Laboratory of High Voltage Prof. Manuel Luís Barreira Martinez (LAT-

EFEI). The tests to be developed were selected, such as: rated and overload current tests,

atmospheric impulse withstand voltage, transfer voltage, disruptive voltage and industrial

frequency withstand voltage (60 Hz). The rated and overload current tests were designed to

evaluate the withstanding to thermal effects caused by the rated current and the overload current

on the components of the generator.The purpose of the tests of atmospheric voltage impulse

and voltage transferred were the verification of the system withstanding by means of requests

of voltage with fast front, characteristic of atmospheric discharges.The test of voltage disruptive

sought to determine the value of U10%, also known as withstand statistical voltage, to later use

it as reference in the test of withstanding voltage. At the end of the work, a general analysis of

the withstanding of the power theft inhibitor system when submitted to these tests is sought

Key words: Withstanding, rated current, overload, disruptive voltage, withstanding voltage,

electric power theft.


v

Lista de Figuras

Figura 1 - Indicação das redes com energia elétrica limpa e com ruído. ................................ 15

Figura 2 - Esquema de ligação do sistema inibidor de furtos. ................................................. 16

Figura 3 - Forma de onda da tensão de distribuição antes e depois da inserção do ruído. ....... 16

Figura 4 – Visão interna do Gerador de Ruídos. ...................................................................... 17

Figura 5 – Módulo Transmissor (TX) desenvolvido pela Escelsa em parceria com o Lactec . 18

Figura 6 - Protótipo desenvolvido pela Coelba em parceria com a UEFS .............................. 19

Figura 7 - Montagem completa para os ensaios de corrente nominal e sobrecarga. ............... 21

Figura 8 - Aspecto final da montagem para o ensaio em corrente nominal e sobrecarga. ....... 22

Figura 9 - Perfil da corrente utilizado durante o ensaio com corrente nominal. ...................... 23

Figura 10 - Perfil de corrente utilizado durante o ensaio com corrente 30% acima da nominal

(sobrecarga). ............................................................................................................................. 24

Figura 11 - Séries médias e máximas da temperatura nos barramentos durante o tempo no ensaio

de corrente nominal. ................................................................................................................. 26

Figura 12 - Visão da temperatura interna do gerador de ruídos com temperaturas máximas no

transformador toroidal para o ensaio de corrente nominal, sendo a Figura 12 - (a) no instante

15:51 e a Figura 12 - (b) referente ao instante 16:30. .............................................................. 27

Figura 13 - Visão da temperatura interna do gerador de ruídos em seus casos máximos, durante

o ensaio de corrente nominal, sendo a Figura 13 - (a) no instante 13:30 e a Figura 13- (b)

referente ao instante 14:00. ....................................................................................................... 28

Figura 14 - Séries médias e máximas da temperatura nos barramentos ao longo do ensaio de

sobrecarga. ................................................................................................................................ 29


vi

Figura 15 - Visão da temperatura interna do gerador de ruídos, com temperaturas máximas no

transformador toroidal, durante o ensaio de sobrecarga, sendo a Figura 15 - (a) no instante 11:00

e a Figura 15 - (b) referente ao instante 17:20. ......................................................................... 30

Figura 16 - Visão da temperatura interna do gerador de ruídos em seu caso máximo, durante o

ensaio de sobrecarga. ................................................................................................................ 30

Figura 17 - Esquema de conexão para a determinação da tensão disruptiva entre barramentos.

.................................................................................................................................................. 33

Figura 18 - Montagem para o ensaio de tensão de descarga disruptiva entre os barramentos de

entrada e saída da fase A. ......................................................................................................... 33

Figura 19 - Aparência da cela durante o ensaio de tensão disruptiva...................................... 34

Figura 20 - Tensão de impulso atmosférico pleno. Fonte: ABNT NBR IEC 60060-1(2013) .. 38

Figura 21 - Tensão transferida. Fonte: ABNT NBR IEC 60060-1:2013 ................................. 39

Figura 22 - Esquema do circuito para ensaio de tensão suportável ao impulso atmosférico pleno.

.................................................................................................................................................. 40

Figura 23 - Esquema do circuito para ensaio de tensão transferida com o gerador de ruídos,

para-raios e filtro capacitivo. .................................................................................................... 42

Figura 24 – Imagem do esquema de ensaio montado em laboratório. ..................................... 43

Figura 25 - Visão da temperatura dos três barramentos do gerador de ruídos as 09:20, durante

o ensaio de corrente nominal. ................................................................................................... 51








vii




















o ensaio de sobrecorrente. ........................................................................................................ 56






viii















Figura 48 - Visão da temperatura dos três barramentos do gerador de ruídos as 17:2 0, durante


Figura 49 - Distribuição de densidade de probabilidade da tensão disruptiva produzida entre o

barramento da fase A e carcaça. ............................................................................................... 60


barramento da fase B e carcaça. ............................................................................................... 60


barramento da fase C e carcaça. ............................................................................................... 61


barramento da fase C e o barramento de neutro. ...................................................................... 61


ix

Figura 53 - Calibração do tempo de frente no barramento A, para o ensaio de aplicação de

impulso pleno. .......................................................................................................................... 62

Figura 54 - Calibração do tempo de cauda no barramento A, para o ensaio de aplicação de

impulso pleno. .......................................................................................................................... 62

Figura 55 – Impulsos plenos sobrepostos aplicados sobre o barramento A. ............................ 62

Figura 56 - Impulsos plenos sobrepostos aplicados sobre o barramento A.............................. 62

Figura 57 - Impulsos plenos sobrepostos aplicados sobre o barramento A.............................. 62

Figura 58 - Calibração do tempo de frente no barramento B, para o ensaio de impulso pleno.

.................................................................................................................................................. 62

Figura 59 - Calibração do tempo de cauda no barramento B, para o ensaio de impulso pleno.

.................................................................................................................................................. 63

Figura 60 - Impulsos plenos sobrepostos aplicados sobre o barramento B. ............................. 63



Figura 63 - Calibração do tempo de frente no barramento C, para o ensaio de impulso pleno.

.................................................................................................................................................. 63

Figura 64 - Calibração do tempo de cauda no barramento C, para o ensaio de impulso pleno.

.................................................................................................................................................. 63

Figura 65 - Impulsos plenos sobrepostos aplicados sobre o barramento C. ............................. 64

Figura 66- Impulsos sobrepostos aplicados sobre o barramento C. ......................................... 64

Figura 67 - Impulsos sobrepostos aplicados sobre o barramento. ............................................ 64

Figura 68 - Calibração do tempo de frente para o ensaio de tensão transferida. ...................... 65

Figura 69 - Calibração do tempo de cauda para o ensaio de tensão transferida. ...................... 65

Figura 70 - Tensão no enrolamento de alta do transformador no ensaio de tensão transferida

sem o gerador de ruídos e sem para-raios................................................................................. 65


x

Figura 71 - Tensão de X1 do transformador durante a verificação das formas de onda do ensaio

de tensão transferida sem para-raios. ........................................................................................ 65


de tensão transferida sem o gerador de ruídos e sem para-raios. ............................................. 65


de tensão transferida sem o gerador de ruídos e sem para-raios. ............................................. 65


sem o gerador de ruídos e com para-raios. ............................................................................... 66

Figura 75 -Tensão de X1 do transformador durante a verificação das formas de onda do ensaio

de tensão transferida sem o gerador de ruídos e com para-raios. ............................................. 66






com o gerador de ruídos, para-raios e filtro capacitivo. ........................................................... 66

Figura 79 - Primeiro valor de tensão após o filtro capacitivo durante o ensaio de tensão

transferida com gerador de ruídos e com para-raios................................................................. 66

Figura 80 - Segundo valor de tensão após o filtro capacitivo durante o ensaio de tensão


Figura 81 - Terceiro valor de tensão após o filtro capacitivo durante o ensaio de tensão


Figura 82 - Quarto valor de tensão após o filtro capacitivo durante o ensaio de tensão transferida

com gerador de ruídos e com para-raios. .................................................................................. 67


xi

Figura 83 - Quinto valor de tensão após o filtro capacitivo durante o ensaio de tensão transferida

com gerador de ruídos e com para-raios. .................................................................................. 67


xii

Lista de Tabelas

Tabela 1 - Níveis de corrente esperados e temperaturas atingidas no interior do painel do

gerador de ruídos durante o ensaio de corrente nominal. ......................................................... 25

Tabela 2 - Níveis de corrente esperados e temperaturas atingidas no inibidor de furtos durante

o ensaio de sobrecarga. ............................................................................................................. 29

Tabela 3 – Valores suportáveis e médios de tensão disrupitiva, além do seu desvio padrão. .. 35

Tabela 4 – Resumo dos valores de tensão suportável entre barramento e carcaça. ................. 37

Tabela 5 - - Tensão a aplicada no barramento A do gerador de ruídos. .................................. 40

Tabela 6 - Tensão a aplicada no barramento B do gerador de ruídos. ..................................... 40

Tabela 7 - Tensão a aplicada no barramento C do gerador de ruídos – Etapa1. ...................... 41

Tabela 8 - Características do transformador utilizado. ............................................................. 43

Tabela 9 - Características do para-raios utilizado para o ensaio. ............................................. 43

Tabela 10 - Características do para-raios utilizado para o ensaio – Curva VxI. ...................... 43

Tabela 11 - Valores de tensão lidos no lado de alta e de baixa do transformador sem para-raios.

.................................................................................................................................................. 44

Tabela 12 - Valores de tensão lidos no lado de alta e de baixa do transformador com para-raios.

.................................................................................................................................................. 44

Tabela 13 - Valores de tensão obtidos no ensaio de tensão transferida com para-raios e filtro

capacitivo. ................................................................................................................................. 45

Tabela 14 - Valores de capacitância antes e após os procedimentos experimentais. ............... 45

Tabela 15 - Valores corrigidos de tensão disruptiva entre o barramento da fase A e a carcaça.

.................................................................................................................................................. 60

Tabela 16 - Valores corrigidos de tensão disruptiva entre o barramento da fase B e carcaça. 60

Tabela 17 - Valores corrigidos de tensão disruptiva entre o barramento da fase C e carcaça. 61


xiii

Tabela 18 - Valores corrigidos de tensão disruptiva entre o barramento da fase C e neutro. .. 61


xiv

Lista de Abreviaturas e Siglas

ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas

TFG Trabalho Final de Graduação

UNIFEI Universidade Federal de Itajubá

LAT-EFEI Laboratório de Alta Tensão Prof. Manuel Luís Barreira Martinez

Coelba Companhia de Eletricidade do Estado da Bahia

Escelsa Espírito Santo Centrais Elétricas S. A

Lactec Instituto de Tecnologia para o Desenvolvimento

UEFS Universidade Estadual de Feira de Santana

ISGT Innovative Smart Grid Technologies Conference

ANEEL Agência Nacional de Energia Elétrica

P&D Pesquisa e Desenvolvimento

NBR Norma Brasileira

BT Baixa Tensão

AMPLA AMPLA ENERGIA E SERVIÇOS S.A

COELCE Companhia Energética do Ceará

NBI Nível Básico de Isolamento

RX Receptor - Remota

TX Módulo Transmissor

PLC Power Line Communication


xv

Lista de Símbolos

U10% Tensão suportável estatística

U50% Tensão média

Ue Maior valor medido no impulso registrado

SN Potência nominal

VP/ Tensão primária

VS Tensão secundária

UR Tensão nominal

UC Tensão de operação contínua

IN Corrente de descarga nominal


xvi

Sumário

1 INTRODUÇÃO .................................................................................................................... 13

1.1 Objetivo ............................................................................................................................. 13

1.2 Motivação e Relevância do Tema .................................................................................... 13

1.3 Estrutura ........................................................................................................................... 14

2 SISTEMAS INIBIDORES DE FURTOS .......................................................................... 15

2.1 Sistema Inibidor de Furtos em questão .................................................................... 15 -17

2.2 Revisão de Sistemas Inibidores já desenvolvidos ........................................................... 17

2.2.1 Detector eletrônico de desvio de energia ................................................................. 18

2.2.2 Identificador de Furtos .............................................................................................. 19

2.2.3 Detecção de roubo de eletricidade usando dados de medidores inteligentes (Smart

Metering) .............................................................................................................................. 20

3 ENSAIOS DE CORRENTE NOMINAL E SOBRECARGA .......................................... 20

3.1 Metodologia abordada nos ensaios de corrente nominal e sobrecarga ....................... 20

3.2 Equipamentos utilizados durante os ensaios de corrente nominal e sobrecarga ....... .24

3.3 Análise dos resultados obtidos durante os ensaios de corrente nominal e sobrecarga

.........................................................................................................................................24

3.3.1 Avaliação do comportamento do gerador de ruídos em corrente nominal .......... 25

3.3.2 Avaliação do comportamento do gerador de ruídos em sobrecarga .................... 28

4 ENSAIOS DE TENSÃO DISRUPTIVA E SUPORTÁVEL ............................................ 31

4.1 Metodologia abordada nos ensaios de tensão disruptiva e suportável ........................ 31

4.2 Equipamentos utilizados durantes os ensaios de tensão disruptiva e tensão suportável

.........................................................................................................................................35

4.3 Análise dos resultados obtidos durante os ensaios de tensão disruptiva e suportável

.........................................................................................................................................35

4.3.1 Avaliação dos resultados obtidos durante o ensaio de tensão disruptiva ............. 35

4.3.2 Avaliação dos resultados obtidos durante o ensaio de tensão suportável............. 36

5 ENSAIOS DE TENSÃO DE IMPULSO ATMOSFÉRICO E TENSÃO

TRANSFERIDA ..................................................................................................................... 37

5.1 Equipamentos utilizados durante os ensaios de tensão de impulso e tensão

transferida ............................................................................................................................... 39

5.2 Metodologia utilizada durante o ensaio de tensão de impulso atmosférico ................ 39

5.2.1 Análise dos resultados obtidos no ensaio de tensão de impulso. ............................ 40

5.3 Metodologia utilizada durante o ensaio de tensão transferida ..................................... 41


xvii

5.3.1 Análise dos resultados obtidos no ensaio de tensão transferida. ........................... 44

6 CONCLUSÕES E SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS ............................. 46

6.1 Conclusões ......................................................................................................................... 46

6.2 Sugestões para trabalhos futuros .................................................................................... 47

6.3 Publicações em congresso ................................................................................................. 47

REFERÊNCIAS ..................................................................................................................... 49

ANEXO A - IMAGENS TÉRMICAS DO ENSAIO DE CORRENTE NOMINAL ........ 51

ANEXO B - IMAGENS TÉRMICAS DO ENSAIO DE SOBRECARGA ........................ 56

ANEXO C – TABELAS E GRÁFICOS OBTIDOS DURANTE TODO O ENSAIO DE

DESCARGA DISRUPTIVA .................................................................................................. 60

ANEXO D – IMAGENS OBTIDAS DURANTE O ENSAIO DE APLICAÇÃO DE

IMPULSO PLENO. ................................................................................................................ 62

ANEXO E – IMAGENS OBTIDAS DURANTE O ENSAIO DE TENSÃO

TRANSFERIDA. .................................................................................................................... 65


13

1 Introdução

1.1 Objetivo

O presente trabalho tem como finalidade apresentar a metodologia utilizada e os resultados

obtidos no decorrer dos ensaios de suportabilidade em corrente nominal e sobrecarga, tensão

suportável ao impulso atmosférico e tensão transferida e dos ensaios de tensão disruptiva e

suportável em um sistema inibidor de furtos. Por intermédio dos ensaios de corrente nominal e

sobrecarga é possível avaliar a suportabilidade térmica em função da corrente elétrica dos

principais componentes do gerador de ruídos (principal componente do sistema inibidor de

furtos). Por outro lado, com os ensaios de tensão de impulso atmosférico e tensão transferida

busca-se a verificação da suportabilidade do sistema mediante solicitações de tensão com frente

rápida, característica de descargas atmosféricas. Já o ensaio de tensão disruptiva visa a

determinação da tensão suportável estatística (U10%), para posteriormente utilizá-la como

referência durante o ensaio de tensão suportável. Além disso, busca-se propor também, se

necessário, melhorias ou adaptações para sistema inibidor de furtos.

1.2 Motivação e Relevância do Tema

De acordo com a ANEEL - Agência Nacional de Energia Elétrica há dois tipos de perdas

não técnicas em um sistema elétrico, as quais se referem à energia consumida, mas não faturada,

os furtos e as fraudes. As perdas não técnicas por fraudes são devidas a adulteração nos

medidores de consumo de energia elétrica. Por outro lado, as perdas não técnicas por furtos são

devidas aos desvios de corrente executados nos ramais de ligação e/ou nas redes secundárias de

BT, por consumidores irregulares, ou seja, aqueles sem a devida medição de consumo e

consequente tarifação (ANEEL, 2011).

Ainda segundo a ANEEL (2011), os gastos devido a perdas não técnicas considerando 61

das 63 distribuidoras no Brasil atingiu o valor de R$ 8,1 bilhões ao ano (de 2007 a 2010). Os

níveis de perdas não técnicas que ocorrem nas redes secundárias e ramais de ligações das

concessionárias de distribuição brasileiras são elevados e em algumas regiões chagam a

ultrapassar 50% do consumo total.

Em 2015, as perdas por furtos ou fraudes das 59 principais distribuidoras de eletricidade

do país foram da ordem de 5% da energia consumida nas redes de distribuição. Esse número é

elevado quando se leva em conta que esta perda ocorre de forma contínua e que incide sobre

toda a energia distribuída no pais. Isto resulta, em um ano, o total de perdas não técnicas

corresponde a mais de 15 milhões de megawatts-hora (MWh), o equivalente ao consumo de


14

todo o estado de Santa Catarina. Em termos monetários, pode-se multiplicar esse montante pela

tarifa média de fornecimento, incluindo os tributos (R$ 546/MWh), a fim de se obter a perda

de receita anual gerada pelas perdas não técnicas, que totaliza R$ 8,19 bilhões. Em uma

comparação entre os anos de 2007 e 2015 pode-se notar, facilmente, que os prejuízos devido às

perdas não técnicas sequer foram reduzidos.

Esse elevado gasto reflete, principalmente, na conta de energia dos consumidores regulares

através de aumento na tarifação da energia. Além disso, esses consumidores sofrem com o

impacto na qualidade dos serviços prestados, tais como: riscos de queimas provocados por

sobrecarga nas redes de distribuição de BT, interrupção no fornecimento de energia e redução

na qualidade da tensão fornecida.

As redes de baixa tensão (BT) das concessionárias vão dos terminais secundários dos

transformadores de distribuição, passando pelos ramais de ligação que trafegam por vias

públicas, geralmente aéreas, até o ponto de entrega ao consumidor (medidor). A energia elétrica

transportada, tanto na rede de BT quanto nos ramais de ligação, está pronta para o consumo,

possuindo um acesso fácil para os usuários dispostos a realizar o furto (GRAZIANI, 2018).

Com essa relativa facilidade existente para a realização de furtos de energia entre os pontos

da BT de um transformador de distribuição e o medidor de um consumidor regular, surgiu então

a necessidade da criação de um sistema capaz de reduzir, ou extinguir, esse consumo energético

não tarifado. Com esse objetivo a Eletrobras em parceria com outras empresas iniciou o

desenvolvimento de um projeto P&D que viabilizasse a mitigação ou diminuição desses índices

de furtos existentes na rede BT.

1.3 Estrutura

O presente trabalho é estruturado em sete capítulos principais, de modo que o primeiro

capítulo busca descrever o objetivo, a motivação e a relevância do tema proposto.

O capítulo 2 retrata uma visão geral sobre o sistema inibidor de furtos que foi avaliado no

LAT-EFEI, além de mostrar métodos para mitigação de furtos já propostos anteriormente de

forma comparativa com o sistema inibidor avaliado.

O capítulo 3 descreve as metodologias aplicadas e os resultados obtidos durante os ensaios

de corrente nominal e sobrecarga.


de tensão disruptiva e suportável.


15


de tensão de impulso atmosférico e tensão transferida.

O capítulo 6 apresenta a conclusão e sugestões para trabalhos futuros.

Por fim, o último capítulo consiste nas referências bibliográficas utilizadas e em anexos

para subsidiar este trabalho.

2 Sistemas Inibidores de Furtos

2.1 Sistema Inibidor de Furtos em questão

O equipamento que será analisado consiste em um sistema inibidor de furtos de energia

para redes secundárias. Inicialmente, o protótipo foi desenvolvido e aplicado pelas

concessionárias AMPLA e COELCE. Com base nas experiências obtidas com a aplicação deste

equipamento surgiu a necessidade de aprimorar o seu desenvolvimento. A sua aplicabilidade é

imediata e pode ser estendida em todas as empresas de distribuição do Brasil. Atualmente esse

sistema inibidor de furtos é um projeto P&D desenvolvido pela Eletrobras Distribuição Piauí e

a Eletrobras Amazonas Energia em parceria com as empresas Matrix Engenharia e Sosama e

UNIFEI.

Figura 1 - Indicação das redes com energia elétrica limpa e com ruído.

Fonte: Relatório Técnico I – Estado Atual da Arte do Sistema Energia Segura com Inibidores de Furto.

O sistema inibidor de furtos é composto por um gerador de ruído que torna a energia

imprópria para o consumo, instalado junto à BT do transformador e por removedores do ruído


16

emitido, instalados em todos os pontos de entrega de energia para os consumidores regulares.

A Figura 1 apresenta a extensão da rede de BT onde a energia elétrica é imprópria para o

consumo. A Figura 2 apresenta o esquema de ligação do sistema inibidor de furtos, composto

basicamente pelo gerador e removedor de ruídos.

Figura 2 - Esquema de ligação do sistema inibidor de furtos.


Dentre as diversas formas analisadas para gerar ruídos na rede de BT (alta frequência,

pulsos de tensão esporádicos e corrente contínua), a inserção de um sinal em corrente contínua

(CC) foi aquela escolhida. Os principais aspectos considerados nas análises foram as

consequências sobre os equipamentos elétricos dos consumidores (geladeira, televisão,

iluminação, computadores, entre outros), a facilidade de adição e remoção deste ruído e a

praticidade de instalação. A opção escolhida foi a de um ruído CC, visto que este pode ser

totalmente removido através de um filtro capacitivo em função de sua alta impedância. Além

disso o ruído CC bloqueia o funcionamento de motores em geladeiras, ar condicionados e

bombas d'água, comuns em casos de furtos de energia elétrica.

Figura 3 - Forma de onda da tensão de distribuição antes e depois da inserção do ruído.



17

A utilização de um ruído CC é apresentada na Figura 3. Na forma de onda de tensão no

secundário do transformador é adicionada uma tensão CC fornecida pelo gerador de ruídos.

Desta forma, a tensão presente na rede BT fica assimétrica.

Devido ao formato assimétrico, ocasionada pela adição de um nível de corrente contínua,

os consumidores ilegais que praticam furtos de energia elétrica terão a maioria de seus

eletrodomésticos afetados. Estes eletrodomésticos podem não funcionar corretamente ou serem

danificados permanentemente caso insistam nos furtos. A Figura 4 mostra a parte interna do

painel do gerador de ruídos, principal componente do sistema inibidor de furtos avaliado.

Figura 4 – Visão interna do Gerador de Ruídos.

A grande maioria dos métodos encontrados na literatura técnica para combate ao furto

consiste em identificar o local onde ocorre o furto e então atuar junto aos órgãos de fiscalização,

como poderá ser percebido nos subitens 2.2.1, 2.2.2 e 2.2.3. O método avaliado neste trabalho

não identifica o local em que ocorre o furto, apenas insere um sinal DC na baixa tensão visando

desestimular a realização deste.

2.2 Revisão de Sistemas Inibidores já desenvolvidos

Com base nos prejuízos anuais recorrentes devido às perdas não técnicas, as

concessionárias de distribuição de energia elétrica têm investido no desenvolvimento de

equipamentos capazes de eliminar as perdas por desvios de corrente na baixa tensão. Nos itens


18

subsequentes são citados alguns exemplos de equipamentos para mitigação das perdas não

técnicas desenvolvidos nacionalmente e internacionalmente.

2.2.1 Detector eletrônico de desvio de energia

De acordo com a revista P&D da ANEEL (2006), um aparelho eletrônico para detecção

de desvio de energia foi testado no Espírito Santo, no ano de 2006. O equipamento foi

desenvolvido para diminuir as perdas comerciais da Espírito Santo Centrais Elétricas S. A

(Escelsa), entre os consumidores de baixa tensão atendidos por essa distribuidora. No ano do

desenvolvimento do projeto, a empresa fornecia energia a aproximadamente um milhão de

clientes e apresentava um índice de perda comercial de 5,1%. O projeto P&D intitulado de

“Detector de desvio de energia por diferencial de corrente” era uma parceria entre a Escelsa e

o Instituto de Tecnologia para o Desenvolvimento (Lactec).

O detector era composto, basicamente, por duas partes: um transmissor (TX), instalado

nos cabos dos postes; e um receptor (RX), também nomeado como Remota, colocado no

medidor dos consumidores. A identificação do desvio era feita por meio da comparação entre

os valores de corrente medidos pelos dois módulos (TX e RX). Sensores com alta exatidão

mediam a corrente. A comunicação entre os módulos seguia o padrão PLC (Power Line

Communication), onde era utilizada a própria rede como meio para transmissão de dados.

Quando a diferença entre os valores ultrapassava um valor percentual de 10%, o Remota

registrava a informação, gravando data e hora da ocorrência. A Figura 5 mostra o Módulo

Transmissor (TX) que foi desenvolvido pelas companhias e aplicado no próprio prédio da

Escelsa.

Figura 5 – Módulo Transmissor (TX) desenvolvido pela Escelsa em parceria com o Lactec

Fonte: Combate às Perdas Comerciais. Revista P&D ANEEL, Agência Nacional de Energia Elétrica, Nº 1.

Ano 2006.


19

2.2.2 Identificador de Furtos

Segundo a revista P&D da ANEEL (2006) um dispositivo desenvolvido pela Companhia

de Eletricidade do Estado da Bahia (Coelba), no ano de 2003, permitia a verificação de desvio

embutido (realizado por aparelhos condutores de energia elétrica ocultos em paredes ou pisos)

sem a necessidade do desligamento das unidades consumidoras. O aparelho conseguia detectar

o desvio com equipamentos elétricos desligados, apresentava grande sensibilidade e baixos

índices de falsos alarmes. Esse aparelho fez parte de um projeto P&D desenvolvido pela Coelba

em parceria com a Universidade Federal de Feira de Santana (UEFS).

A tecnologia que foi utilizada era baseada em propagação de ondas do campo magnético

e em propagação de calor com detecção infravermelho, que possibilitavam a visualização do

desvio na BT em vários casos. Segundo a Coelba, a redução das perdas comerciais poderia

chegar até 37% das perdas não técnicas existentes no ano de 2003, no estado da Bahia.

No ano de 2003, a Bahia registrava 4,79% de perdas por furtos ou fraudes na rede de BT.

Do total das irregularidades descobertas naquele ano, o desvio embutido correspondia a 12%.

A Figura 6 mostra internamente o protótipo desenvolvido inicialmente.

Figura 6 - Protótipo desenvolvido pela Coelba em parceria com a UEFS

Fonte: Combate às Perdas Comerciais. Revista P&D ANEEL, Agência Nacional de Energia Elétrica, Nº 1.

Ano 2006.


20

2.2.3 Detecção de roubo de eletricidade usando dados de medidores inteligentes (Smart

Metering)

Foi apresentado na conferência “Innovative Smart Grid Technologies Conference

(ISGT)”, no ano de 2015, em Washington, DC, USA, um método de detecção de roubo de

eletricidade baseado em um modelo preditivo dependente da temperatura. Esse modelo usa

dados de medidores inteligentes e dados do transformador de distribuição para detectar roubos

de eletricidade em uma determinada área (SAHOO; NIKOVSKI; MUSO; TSURU, 2015)

As perdas por furto podem ser estimadas e detectadas conhecendo-se as perdas técnicas

na rede, a energia fornecida pela concessionaria e a energia consumida nos clientes (SAHOO;

NIKOVSKI; MUSO; TSURU, 2015).

3 Ensaios de corrente nominal e sobrecarga

Os ensaios realizados com corrente nominal e em sobrecarga consistem, respectivamente,

na aplicação de corrente nominal e 30% acima da nominal, definida como limite para operação

satisfatória em sobrecarga pelo fabricante do gerador de ruídos. Por intermédio desses ensaios,

pode-se avaliar a suportabilidade térmica em função da corrente elétrica dos componentes do

sistema gerador, tais como: barramentos, capacitores e demais elementos próximos a estes, uma

vez que o calor dissipado pela corrente nos barramentos provoca um aquecimento de todos estes

elementos. Este calor em excesso, pode ocasionar a destruição do material isolante levando a

falha do equipamento. Dessa forma, é verificado se os níveis de corrente, dados como nominais

e superiores aos nominais, causam danos aos componentes do gerador de ruído, principalmente

os barramentos e os componentes diretamente conectados a este, que sofrem maior

aquecimento.

3.1 Metodologia abordada nos ensaios de corrente nominal e sobrecarga

Sob o aspecto de segurança, foi reservado um local exclusivo para a realização desta etapa

e dos demais ensaios de suportabilidade. Sendo este local uma cela de ensaio totalmente

aterrada e com um sistema de proteção exclusivo alocado dentro de seu painel de alimentação.

Os colaboradores responsáveis pela realização dos ensaios possuíam o curso de Segurança em

Instalações e Serviços em Eletricidade NR-10 e eram pessoas autorizadas.

Para a realização desses ensaios, as extremidades de cada barramento avaliado são

conectadas por cabos capazes de suportar a corrente solicitada, o que permite a circulação de

uma corrente induzida nominal e de sobrecarga em cada fase. As correntes são aplicadas

http://ieeexplore.ieee.org/xpl/mostRecentIssue.jsp?punumber=7118474



21

durante certo intervalo de tempo, nos barramentos do gerador de ruído, sendo que estes

correspondem aos barramentos de saída, isto é, aqueles que fornecem energia elétrica para os

consumidores. Em cada laço obtido é induzida a corrente necessária para o ensaio. A indução

de corrente nos laços é obtida por meio de indutores do tipo toroidais, onde cada indutor é

alimentado por um variador de tensão ligado à rede alternada trifásica. Além disso, também é

aplicada uma tensão de 127 V fase-neutro ao barramento de entrada para que a simulação fique

mais próxima possível do caso real. O esquema do ensaio pode ser visto na Figura 7. A

Figura 8 apresenta a configuração real, dentro da cela de ensaio. Nesta figura é possível

perceber a utilização em alguns pontos de isoladores, tirando qualquer contado dos laços com

o chão, e em outros pontos o contato destes laços com o chão. Nota-se, do ponto de vista da

segurança com eletricidade, que não há a necessidade da utilização de isoladores, visto que os

cabos utilizados durante os testes eram isolados.

Figura 7 - Montagem completa para os ensaios de corrente nominal e sobrecarga.

Ge

rad

or

de

Ru

ído

s

127 V - CA

Componentes eletrônicos – Gerador de

Ruídos

Ia

Ib

Ic

Fluke 1738 - Medição de corrente

0 - 240 V – CA

Indutores toroidais


22

Inicialmente realiza-se o ensaio de corrente nominal com um valor de corrente de 150 A

(especificado pelo fabricante). Nesse ensaio são aplicados dois níveis de corrente anteriores ao

valor nominal, que correspondem a 50 A e 100 A. Os intervalos de tempo nos quais a corrente

é aplicada devem ser suficientes para que a distribuição de temperatura nos barramentos seja

aproximadamente uniforme. Para cada nível de corrente, a temperatura deve ser monitorada ao

longo do ensaio com o auxílio de um termovisor, durante intervalos de aproximadamente 30

minutos. As principais imagens térmicas obtidas com o termovisor utilizado encontram-se ao

longo da análise dos resultados, e as demais, nos Anexos A e B.

Figura 8 - Aspecto final da montagem para o ensaio em corrente nominal e sobrecarga.

Sendo assim, o ensaio é iniciado induzindo-se uma corrente em torno de 50 A nos três

laços durante uma hora. Em seguida, aumenta-se a corrente para 100 A, à qual é mantida nesse

valor por mais uma hora. Ao final deste período aumenta-se novamente a corrente, agora para

150 A. Este valor corresponde à corrente nominal do gerador de ruídos. Porém, como essa

corrente é a nominal, o seu valor é mantido por um tempo maior, cerca de duas horas. Ao final

desse intervalo, o procedimento descrito anteriormente é invertido, isto é, reduz-se a corrente


23

para os mesmos valores anteriores, mantendo-os também durante o mesmo intervalo de tempo,

ou seja, uma hora para cada valor de corrente.

O final do ensaio é obtido assim que se passa uma hora após a corrente atingir 50 A. Para

melhor visualização do procedimento adotado neste ensaio, é apresentado, na Figura 9, o

gráfico obtido nas três fases para os diferentes níveis de corrente. O gráfico foi obtido através

do programa Fluke Energy Analyse Plus 2.2, fornecido pelo fabricante do registrador Fluke

1738 Power Logger utilizado durante o ensaio.

Figura 9 - Perfil da corrente utilizado durante o ensaio com corrente nominal.

Após o término do ensaio em corrente nominal, realiza-se o ensaio de sobrecarga com

valor 30% acima do nominal. Nesse ensaio os barramentos do gerador de ruídos são submetidos

à corrente inferior, igual e acima da nominal. O procedimento adotado neste ensaio é

praticamente o mesmo do anterior, exceto pelos níveis de corrente adotados. Os níveis de

corrente escolhidos são 100 A, 150 A e 195 A, e o tempo de manutenção destas varia conforme

a necessidade para se estabilizar a temperatura no interior do painel. Os valores utilizados

também são suficientes para que a temperatura seja aproximadamente constante ao longo dos

barramentos.

Pelo gráfico apresentado na Figura 10 é possível notar o procedimento adotado durante o

ensaio, isto é, a variação dos níveis de corrente com o tempo.


24

Figura 10 - Perfil de corrente utilizado durante o ensaio com corrente 30% acima da nominal

(sobrecarga).

3.2 Equipamentos utilizados durante os ensaios de corrente nominal e

sobrecarga

Os equipamentos necessários para a realização dos ensaios estão listados abaixo.

Variador de tensão monofásico Sociedade Técnica Paulista (STP)–220/240V, 25 A;

Indutores toroidais Alstom – 600 V, 600/5 A;

Registrador Fluke – FLUKE 1738 Power Looger;

TermoVisor – FLIR i60;

Conjuntos de cabos de 50 mm2 formando os laços.

3.3 Análise dos resultados obtidos durante os ensaios de corrente nominal e

sobrecarga

Neste item são apresentados os resultados dos ensaios de corrente nominal e sobrecarga,

através da análise dos dados obtidos pelos equipamentos FLUKE 1738 Power Looger e FLIR

i60, bem como o comportamento geral do gerador de ruído quando em operação após o término

dos ensaios.


25

3.3.1 Avaliação do comportamento do gerador de ruídos em corrente nominal

Após a montagem do esquema de ensaio mostrado na Figura 7, aplica-se uma tensão de

127 V fase-neutro na entrada do sistema inibidor de furtos, induzindo de forma independente a

corrente nominal nos seus barramentos. Esta corrente é elevada gradativamente, como se

verifica na Tabela 1, até atingir a corrente nominal especificada no interior do painel. Os

intervalos de tempo atribuídos a cada nível de corrente são definidos de tal forma que sejam

suficientemente elevados para que a distribuição de temperatura seja aproximadamente

constante ao longo dos barramentos ensaiados.

Tabela 1 - Níveis de corrente esperados e temperaturas atingidas no interior do painel do

gerador de ruídos durante o ensaio de corrente nominal.

Instante

Corrente

esperada

[A]

Temperatura

média entre

barramentos

[°C]

Variação da

temperatura

média entre

barramentos

[°C]

Temperatura

máxima dos

barramentos

[°C]

Variação da

temperatura

máxima

entre

barramentos

[°C]

Máxima

temperatura do

Gerador de

Ruídos [°C]

09:20 50 24,17 - 24,8 - Barramento: 24,8

09:50 50 26,67 2,50 27,4 2,60 Barramento: 27,4

10:20 50 26,53 -0,14 26,9 -0,50 Barramento: 26,9

10:55 100 30,37 3,84 31,5 4,60 Barramento: 31,5

11:25 100 31,33 0,96 33,2 1,70 Barramento: 33,2

11:55 100 32,7 1,37 33,9 0,70 Toroide: 36

13:30 150 40,6 7,9 45,6 11,7 Barramento: 45,6

14:00 150 41,97 1,37 47,1 1,50 Barramento: 47,1

14:50 100 37,57 -4,40 40,9 -6,20 Toroide: 41,1

15:20 100 37,73 0,16 40,5 -0,40 Toroide: 41,8

15:51 100 38,53 0,80 40,1 -0,40 Toroide: 41,2

16:30 50 33,93 -4,60 34,8 -5,30 Toroide: 41,8

17:00 50 33,83 -0,10 34,5 -0,3 Toroide: 41,8

Através da Tabela 1 é possível notar que os valores de temperatura para os mesmos níveis

de corrente esperados são diferentes durante o decorrer do ensaio. Isso ocorre pelo fato de no

processo de redução de corrente os condutores estarem previamente aquecidos, resultando em

uma temperatura maior em relação a um mesmo nível de corrente na etapa de aumento da

corrente.

Uma outra forma de explicar esta diferença é que os sistemas térmicos são tipicamente de

primeira ordem e a constante de tempo é normalmente elevada. Por isso há uma influência da

temperatura inicial, que é menor durante a elevação do nível de corrente em comparação com


26

a sua redução. Esta histerese também é importante para indicar qual a faixa de valores que

devem ser esperados em campo para o valor estacionário da temperatura.

Nota-se que os valores máximos de temperatura, em um único barramento, não apresentam

grandes variações em relação à média dos três barramentos, demonstrando a pequena

variabilidade dentre estes. Além disso, a temperatura não se apresenta igual em todos os

barramentos devido, principalmente, às diferenças existentes nas conexões entre estes e os

cabos, assim como pequenos desequilíbrios na intensidade de corrente aplicada.

A temperatura mais elevada aparece, naturalmente, próxima aos pontos de conexão. A

Figura 11 apresenta os gráficos das séries médias e máximas dos barramentos ao longo de todo

o ensaio de corrente nominal.

Outra observação a ser destacada é o fato de que, ao ser induzida uma corrente menor do

que a nominal do gerador de ruídos, é possível notar que os pontos de maior calor no interior

do equipamento ocorrem, para alguns instantes, no transformador toroidal, como se verifica

anteriormente na Tabela 1 e na Figura 12. No entanto, essas temperaturas não causam nenhum

tipo de dano para a estrutura geral do equipamento e são consideradas normais.

Figura 11 - Séries médias e máximas da temperatura nos barramentos durante o tempo no

ensaio de corrente nominal.


27

Figura 12 - Visão da temperatura interna do gerador de ruídos com temperaturas máximas no

transformador toroidal para o ensaio de corrente nominal, sendo a Figura 12 - (a) no instante

15:51 e a Figura 12 - (b) referente ao instante 16:30.

(a) (b)

Além disso, as temperaturas máximas ocorrem após 30 minutos do aumento da corrente

de 100 A para 150 A. Os valores máximos de temperatura atingidos pelo gerador de ruído

ocorrem nos pontos próximos às conexões entre os cabos e os barramentos (Figura 13), sendo

estas de 45,6°C e 47,1°C. Estes valores, apesar de serem os maiores apresentados pelo sistema

durante o procedimento experimental, permanecem estáveis durante o período analisado e não

são capazes de danificar o sistema gerador de ruídos. Esta não danificação se constatou, pois, o

mesmo foi colocado para operar, novamente, em condições normais e de furto apresentando

um bom comportamento.

Desta forma pode-se notar, com base na análise dos resultados obtidos, que o sistema

inibidor de furtos apresenta uma suportabilidade térmica adequada para os níveis de correntes

que lhe foram exigidos, mantendo, assim, seus componentes em perfeito estado de conservação.

O sistema inibidor de ruídos foi avaliado de forma completa, através da ligação de cargas e

tentativas de furtos, após o ensaio de suportabilidade, onde foi constatado seu funcionamento

normal.


28

Figura 13 - Visão da temperatura interna do gerador de ruídos em seus casos máximos,

durante o ensaio de corrente nominal, sendo a Figura 13 - (a) no instante 13:30 e a Figura 13-

(b) referente ao instante 14:00.

(a) (b)

3.3.2 Avaliação do comportamento do gerador de ruídos em sobrecarga

A avaliação do gerador de ruídos quando submetido a sobrecarga ocorre de forma

praticamente idêntica ao ensaio de corrente nominal. A diferença entre os dois ensaios se dá

pelos níveis e intervalos de tempo estipulados para a corrente aplicada ao circuito gerador,

sendo que um deles ultrapassa o valor nominal estipulado pelo fabricante. A Tabela 2 apresenta

os valores de correntes ao qual o sistema foi exposto e as respectivas temperaturas atingidas por

determinados pontos no interior do painel.

A Figura 14 mostra o gráfico da variação das temperaturas média e máxima dos três

barramentos ao longo do tempo. Por outro lado, as Figura 15 (a) e (b) mostram algumas imagens

obtidas pelo termovisor referentes às temperaturas máximas em alguns instantes, sendo que a

Figura 16 exibe a maior temperatura apresentada pelo gerador de ruído.


29

Tabela 2 - Níveis de corrente esperados e temperaturas atingidas no inibidor de furtos durante

o ensaio de sobrecarga.

Instante

Corrente

esperada

[A]

Temperatura

média entre

barramentos

[°C]

Variação da

temperatura

média entre

barramentos

[°C]

Temperatura

máxima dos

barramentos

[°C]

Variação da

temperatura

máxima

entre

barramentos

[°C]

Máxima temperatura do

Inibidor de Furtos [°C]

09:22 0 26,20 - 26,8 - Barramento: 26,8

09:58 100 29,20 3,00 30,2 3,4 Barramento: 30,2

11:00 100 32,47 3,27 33,6 3,4 Circuito eletrônico

interno: 34,8

11:40 150 39,90 7,43 42,4 8,8 Barramento: 42,4

12:10 150 41,43 1,53 43,8 1,4 Barramento: 43,8

14:30 195 53,97 12,53 58,5 14,7 Barramento: 58,5

15:00 150 47,60 -6,37 50,8 -7,7 Barramento: 50,8

15:30 150 46,07 -1,53 49,8 -1 Barramento: 49,8

16:10 150 39,00 -7,07 41,7 -8,1 Barramento: 48,7

16:50 100 35,83 -3,17 38,00 -3,7 Transformador Toroidal:

43,0

17:20 100 37,27 1,43 39,4 1,4 Transformador Toroidal:

43,5

Figura 14 - Séries médias e máximas da temperatura nos barramentos ao longo do ensaio de

sobrecarga.


30

Figura 15 - Visão da temperatura interna do gerador de ruídos, com temperaturas máximas no

transformador toroidal, durante o ensaio de sobrecarga, sendo a Figura 15 - (a) no instante

11:00 e a Figura 15 - (b) referente ao instante 17:20.

(a) (b)

Figura 16 - Visão da temperatura interna do gerador de ruídos em seu caso máximo, durante o

ensaio de sobrecarga.

Durante a realização deste ensaio, obtém-se as mesmas observações descritas no ensaio de

corrente nominal. Estas observações se referem a temperaturas diferentes entre os três

barramentos, temperatura máxima próxima da temperatura média e os pontos mais quentes

sendo os mesmos para os correspondentes níveis de corrente (exceto pelo caso quando aplicado

100 A, no processo de aumento de corrente, a temperatura máxima detectada foi no circuito

eletrônico interno ao painel).


31

A única diferença que este ensaio apresenta é a aplicação de uma corrente de 195 A, nível

30% acima da corrente nominal e ausente no primeiro experimento, mas também com as

mesmas observações em relação às temperaturas, sendo os pontos mais quentes detectados,

novamente, nos barramentos. Neste nível de corrente, detecta-se a maior temperatura

apresentada pelo inibidor de furto como mostrado anteriormente na Figura 16. Novamente, esta

temperatura não é suficiente para danificar qualquer elemento do sistema inibidor.

Logo, pode-se concluir pelos resultados, a boa suportabilidade do equipamento

avaliado, uma vez que os seus componentes não apresentam danos durante o ensaio de

sobrecarga. Após este ensaio, o sistema inibidor de ruídos foi novamente avaliado de forma

completa, com a energização das cargas comuns e realização de furtos, não apresentando

qualquer alteração em sua performance.

4 Ensaios de tensão disruptiva e suportável

4.1 Metodologia abordada nos ensaios de tensão disruptiva e suportável

De acordo com a norma ABNT NBR IEC 60060-1(2013), a descarga disruptiva está

associada à falha de isolação sob solicitação elétrica, reduzindo a tensão entre os eletrodos a

praticamente zero.

Portanto, uma descarga disruptiva ocorre quando a intensidade do campo elétrico no qual

um dielétrico está imerso atinge um valor suficientemente elevado, capaz de romper sua rigidez

dielétrica, isto é, remover elétrons fracamente ligados às moléculas do dielétrico, ionizando-o.

Quando isso acontece, uma descarga ou arco elétrico surge repentinamente através do isolante,

fenômeno que no presente ensaio ocorre através do ar.

Ao considerar o dispositivo sob ensaio, que no caso são os barramentos do gerador de

ruídos, o arco cria um caminho ionizado entre suas partes condutoras, o que pode danificar

permanentemente componentes do gerador. Para o ar, a ruptura da rigidez dielétrica ocorre para

valores de campos elétricos da ordem de 104 V/cm. As descargas disruptivas se desenvolvem

basicamente em três principais etapas:

A ionização em um ou mais pontos do eletrodo;

O surgimento de um caminho ionizado através do espaço (gap);

A passagem da corrente através do meio dielétrico.

De acordo com a norma IEC 60071-2 (1996) a falha do dielétrico é um processo de

natureza estatística e essa característica deve ser levada em consideração. Devido à

característica de restauração de um isolante auto regenerativo (no caso do ensaio realizado este


32

meio isolante é o ar), a sua resposta estatística deve ser obtida através de ensaios adequados.

Portanto, meios isolantes auto regenerativos são tipicamente descritos pela tensão disruptiva

U10%, tensão essa que corresponde a uma suportabilidade de 90%.

Ainda segundo a IEC 60071-2 (1996), a tensão disruptiva é fortemente dependente da

configuração do meio, da polaridade e da forma da tensão aplicada. Além disso, as condições

atmosféricas afetam a amplitude desta tensão independentemente do formato e polaridade da

forma de onda aplicada. Portanto, as amplitudes das tensões disruptivas encontradas durante os

ensaios são corrigidas para condições atmosféricas padrão segundo norma ABNT NBR IEC

60060-1(2013). As condições atmosféricas padrão são apresentadas a seguir:

Temperatura: 20°C;

Pressão: 101,3 kPa (1013 mbar);

Umidade absoluta: 11g/m³.

A respectiva norma deixa explicito que os procedimentos de ensaio em frequência

industrial são divididos em três classes, devendo ser especificados pela equipe técnica

responsável. Os procedimentos adotados consistem nas classes 1 e 2: ensaio de tensão

suportável e ensaio de tensão de descarga disruptiva, ou simplesmente, tensão disruptiva. Para

o caso do gerador de ruídos, onde o valor da tensão suportável não é conhecido, deve-se iniciar

com o ensaio classe 2 – tensão disruptiva.

Desta forma, no ensaio de tensão disruptiva a tensão aplicada é elevada continuamente até

que ocorra a descarga disruptiva no objeto sob ensaio (neste caso, o gerador de ruído), e registra-

se o último valor da tensão aplicada antes do instante da descarga. Este procedimento deve ser

repetido por um número definido também pela equipe técnica responsável, sendo adotadas 10

repetições para o gerador de ruídos. Este número é suficiente para a obtenção do valor médio e

seu desvio padrão.

Para a realização do ensaio de tensão disruptiva, todas as conexões dos componentes

eletrônicos do gerador de ruídos, exceto os barramentos de entrada, neutro e saída, são

removidas de suas posições originais. Isto se faz necessário nesta etapa para evitar danos

irreversíveis nestes componentes. A tensão em frequência industrial é aplicada de duas

maneiras diferentes: entre barramentos e carcaça (painel do gerador de ruídos); entre

barramento de fase e de neutro.

O esquema de conexão do ensaio, a aparência real do gerador de ruídos durante o ensaio

e a configuração da cela durante o ensaio são apresentados na

Figura 17, Figura 18 e Figura 19, respectivamente.


33

Figura 17 - Esquema de conexão para a determinação da tensão disruptiva entre barramentos.

Figura 18 - Montagem para o ensaio de tensão de descarga disruptiva entre os barramentos de

entrada e saída da fase A.


34

Figura 19 - Aparência da cela durante o ensaio de tensão disruptiva.

A partir dos resultados dos ensaios de tensão disruptiva entre os barramentos e a carcaça

é possível realizar os ensaios de tensão suportável conforme a norma ABNT NBR IEC 60060-

1(2013). Para isso são utilizados os valores mínimos de U10% (tensão suportável) que serão

apresentados no item 4.3.2. Nota-se que não há necessidade da realização do caso Barramento

C – Neutro, devido ao fato de a tensão suportável para essa aplicação ser maior do que o valor

mínimo encontrado em todas as aplicações Barramento – Carcaça e o ponto de neutro ser

eletricamente igual ao da carcaça.

O esquema da conexão para o ensaio de tensão suportável é o mesmo do utilizado no

ensaio de tensão disruptiva. Conforme procedimento padronizado para a realização do ensaio

de tensão suportável em frequência industrial, a tensão mínima encontrada durante o ensaio de

tensão disruptiva é aplicada aos barramentos do gerador de ruídos durante 60 segundos. Neste

caso não é permitida a ocorrência de descargas disruptivas.


35

4.2 Equipamentos utilizados durantes os ensaios de tensão disruptiva e

tensão suportável

Os equipamentos utilizados para a realização dos ensaios de tensão disruptiva e suportável

estão relacionados a seguir:

Multímetro Fluke Modelo 117;

Fonte de tensão Heafely: 0,5 - 150 kV, 60 Hz;

Variador de tensão Haefely: 0 - 500 V, 60 Hz;

Divisor capacitivo Heafely 150 kV – Relação 1000:1;

Termohigrômetro Barigo Modelo 8862;

Barômetro Fischer Type W.

4.3 Análise dos resultados obtidos durante os ensaios de tensão disruptiva e

suportável

Neste item são apresentados os resultados dos ensaios de tensão disruptiva e suportável,

obtidos com o auxílio do equipamento Multímetro Fluke Modelo 117 juntamente com o

tratamento matemático através do software Minitab.

4.3.1 Avaliação dos resultados obtidos durante o ensaio de tensão disruptiva

A seguir estão dispostas as tabelas com os resumos dos valores obtidos durante o ensaio

de tensão disruptiva. Todas as tabelas referentes às dez aplicações realizadas para cada caso

durante este ensaio com seus valores corrigidos para a condição atmosférica padronizada

(conforme norma ABNT NBR IEC 60060-1) e os gráficos das respectivas distribuições de

densidade de probabilidade encontram-se no Anexo C.

Tabela 3 – Valores suportáveis e médios de tensão disrupitiva, além do seu desvio padrão.

Barramento Aplicação Tensão Suportável (kV) Valor Médio (kV) Desvio Padrão (kV)

A Barra-Carcaça 14,48 16,27 1,40

B Barra-Carcaça 16,94 18,88 1,51

C Barra-Carcaça 21,69 22,72 0,80

C Barra-Neutro 15,58 16,52 0,73

Em cada gráfico, disposto no Anexo C, é possível observar que os valores de tensão

compreendidos na região hachurada possuem probabilidade de causar uma descarga disruptiva


36

inferior ou igual a 10%. Portanto, para o valor limite da região hachurada, a probabilidade de a

isolação suportar este determinado nível de tensão é igual ou superior a 90%.

Tomando o valor Barra-Carcaça para fase A, mostrado pela Tabela 3 (também presente na

Figura 49, do Anexo C) como exemplo, para tensões iguais ou abaixo de 14,48 kV (U10%), a

isolação apresenta 90% de probabilidade de suportar a aplicação de tensão na frequência

industrial. Desta forma, a tensão de 14,48 kV (U10%) equivale à tensão suportável em frequência

industrial para o caso de solicitações dielétricas entre barramento e carcaça no gerador de

ruídos.

Através dos gráficos e das respectivas tabelas também é possível extrair os valores de U50%

ou tensão disruptiva crítica (valor médio), que representam 50% de probabilidade de ocorrência

da descarga disruptiva. Juntamente com a tensão suportável, este parâmetro é frequentemente

apresentado nas especificações técnicas de isolações auto regenerativas. No ensaio entre o

barramento da fase A e a carcaça, por exemplo, consultando-se a Tabela 3 ou a Figura 49 do

Anexo C, obtém-se o valor de U50% que é de 16,27 kV.

Com isso os resultados obtidos para a tensão suportável, através dos ensaios de tensão

disruptiva, entre barramento e a carcaça; e barramento da fase C para o neutro, são adequados,

uma vez que o critério adotado é uma tensão suportável mínima de10 kV, conforme isolamento

padronizado para o lado de baixa tensão de transformadores. Este valor atende também a norma

IEC 60071-1 (2006), referente à coordenação de isolamentos.

4.3.2 Avaliação dos resultados obtidos durante o ensaio de tensão suportável

A seguir está disposta a Tabela 4 com o resumo dos valores aplicados durante 60 segundos,

em cada barramento, para realização o ensaio de tensão suportável. Nota-se que o valor adotado

como tensão suportável padrão para o gerador de ruídos foi o menor valor (valor mais crítico

para o gerador) apresentado na Tabela 3.


37

Tabela 4 – Resumo dos valores de tensão suportável entre barramento e carcaça.

Condições atmosféricas Distância

de

arco (cm)

Tensão

Suportável

(kV)

Tensão

Suportável

Corrigida

(kV)

Temperatura

(°C)

Umidade

(%)

Pressão

(mmHg)

Barra A -

Carcaça 23 66 700 2,30 14,48 13,40

Barra B -

Carcaça 25 72 697 6,06 14,48 14,40

Barra C -

Carcaça 24 80 700 6,76 14,48 14,40

De acordo com a norma IEC 60071-1 (2006) que padroniza os níveis de isolamento, a

tensão suportável mínima é de 10 kV. Este valor é o mesmo apresentado na norma nacional

ABNT NBR 5440 (2014) que trata de transformadores para redes aéreas de distribuição, ou

seja, os níveis de tensão suportável apresentados na Tabela 3 são superiores a 10 kV e atendem

os requisitos mínimo de ambas as normas. Consequentemente o valor de tensão suportável dos

barramentos do gerador de ruídos apresentado na Tabela 4 atende ao padrão exigido por norma.

Como resultado do ensaio esperava-se que não ocorresse disrupção entre os barramentos

e a carcaça quando da aplicação de tensão. De forma geral o gerador de ruídos apresenta um

desempenho satisfatório, visto que as tensões suportáveis entre o barramento e a carcaça são

superiores a 10 kV.

Em apenas um caso ocorreu descarga disruptiva, devido à falha interna dos isoladores dos

barramentos, sendo este caso entre o barramento da fase B e a carcaça.

Para a falha que envolveu a fase B foi detectada uma danificação do isolador de suporte

do barramento devido às sucessivas descargas disruptivas provocadas durante o ensaio de

tensão disruptiva. Após a substituição dos dois isoladores do barramento de entrada da fase B

os ensaios foram novamente repetidos e não foi observada nenhuma descarga disruptiva.

5 Ensaios de tensão de impulso atmosférico e tensão

transferida

De acordo com a norma ABNT NBR IEC 60060-1(2013), a tensão de impulso é uma

tensão transitória aperiódica intencionalmente aplicada, que usualmente cresce rapidamente a

um valor de crista e depois decai lentamente até zero; a tensão de impulso atmosférico é uma

forma impulsiva com tempo de frente inferior a 20 µs; e a tensão de impulso atmosférico pleno


38

é a tensão de impulso atmosférico caracterizada pela não existência de uma interrupção

repentina causada por qualquer descarga disruptiva, sendo representado por uma onda

completa.

No ensaio de tensão de impulso atmosférico existem diversas formas de impulso que

podem ser aplicadas, tais como impulsos plenos, cortado na cauda, cortado na frente, além dos

impulsos com características diferentes daquela apresentada em norma. Para a realização do

ensaio sobre o sistema inibidor de furtos é utilizada a forma do impulso atmosférico pleno.

Os impulsos plenos simulam as sobretensões atmosféricas que se propagam nas linhas de

transmissão ou distribuição antes de atingir um equipamento no sistema elétrico. A Figura 20

apresenta o aspecto característico desta forma impulsiva.

Figura 20 - Tensão de impulso atmosférico pleno. Fonte: ABNT NBR IEC 60060-1(2013)

Os parâmetros da forma impulsiva plena são padronizados pela norma ABNT NBR IEC

60060-1(2013). De acordo com a norma, a tensão de impulso atmosférico plena deve possuir

tempo de frente de 1,2 µs, com tolerância de ± 30 %, e tempo até o meio valor (ou tempo de

cauda) de 50 µs, com tolerância de ± 20 %. Estes parâmetros são normalmente apresentados

como 1,2/50 µs.

No ensaio realizado para a obtenção da tensão transferida é necessário registrar a forma

impulsiva que surge nos enrolamentos de baixa tensão (220/127 V) quando um impulso

atmosférico atinge os terminais de alta tensão (neste caso 13,8 kV). A Figura 21 mostra a

configuração recomendada por norma para a esta medição.


39

Figura 21 - Tensão transferida. Fonte: ABNT NBR IEC 60060-1:2013

5.1 Equipamentos utilizados durante os ensaios de tensão de impulso e

tensão transferida

Osciloscópio Agilent Technologies DSO-X 2014A;

Gerador de impulso HAEFELY – 450 kV, 1,25kJ;

Divisor resistivo para impulso de tensão, 1341:1, 450 kV;

Multímetro Fluke 117;

5.2 Metodologia utilizada durante o ensaio de tensão de impulso atmosférico

De acordo com o item 4.2 da norma ABNT NBR 5440 (2014), a tensão suportável nominal

de impulso atmosférico para os enrolamentos de baixa tensão de transformadores de

distribuição é de 30 kV. Toma-se este nível de tensão como referência para a realização do

ensaio de tensão suportável, compreendendo no parâmetro Ue da Figura 20. Este valor é

adotado como referência devido ao ponto de instalação do gerador de ruídos, que é no lado de

baixa tensão dos transformadores de distribuição. O esquema para esta etapa é apresentado na

Figura 22.

A norma ABNT NBR IEC 60060-1(2013) recomenda que sejam aplicados quinze

impulsos sucessivos para a avaliação da isolação de interesse. Neste caso a polaridade utilizada

é positiva, por se tratar da mais crítica para a isolação. O valor de pico da tensão aplicada é de

30 kV, conforme comentado anteriormente. Inicialmente é aplicado um valor reduzido de

tensão, em torno de 40% de Ue, para a calibração da forma de onda. Esta calibração verifica a

eficiência do gerador de impulsos, bem como os tempos de frente e cauda (1,2/50 µs). O ponto

de aplicação da tensão consiste no barramento de entrada do gerador de ruídos, sendo que os

barramentos permaneceram com os capacitores desconectados.


40

Figura 22 - Esquema do circuito para ensaio de tensão suportável ao impulso atmosférico

pleno.

Ger

ado

r de

Ru

ído

s

Gerador de Impulso Haefely

Osciloscópio Agilent Technologies DSO-X 2014A

Com

pon

ente

s el

etrô

nic

os -

Ger

ador

de

Ru

ídos

Div

iso

r re

sist

ivo

5.2.1 Análise dos resultados obtidos no ensaio de tensão de impulso.

A Tabela 5, Tabela 6 e Tabela 7 apresentam as condições atmosféricas no instante do

ensaio e os valores de tensão aplicados em cada fase do gerador de ruídos. Para cada barramento

as quinze aplicações permaneceram com o mesmo valor de U(kV).

Tabela 5 - - Tensão a aplicada no barramento A do gerador de ruídos.

Barramento A

Temperatura (°C) 24

Pressão (mmHg) 697

Umidade (%) 78

U (kV) 30

UCORRIGIDO (kV) 27,14

UAPLICADO (kV)

Figuras 14 - 16 26,94

Tabela 6 - Tensão a aplicada no barramento B do gerador de ruídos.

Barramento B


Pressão (mmHg) 698

Umidade (%) 86

U (kV) 30


UAPLICADO (kV)

Figuras 19 - 21 29,24


41

Tabela 7 - Tensão a aplicada no barramento C do gerador de ruídos – Etapa1.

Barramento C


Pressão (mmHg) 699

Umidade (%) 96

U (kV) 30


UAPLICADO (kV)

Figuras 24 - 26 29,73

Após a calibração da forma de onda, correção do seu valor de pico para as condições

ambientes e aplicação de quinze impulsos sucessivos, com valores já expostos nas tabelas

acima, pode-se observar o bom comportamento do gerador de ruídos quando submetido a tais

níveis de tensão de impulso. Esse comportamento satisfatório ocorreu devido a inexistência de

qualquer tipo de falha (ocasionando descargas disruptivas) como pode ser visto nas formas de

ondas dispostas no Anexo D. Neste anexo encontram-se também as calibrações das formas de

onda para cada barramento do gerador.

Além disso, todos os valores de crista para cada barramento permaneceram constantes.

Sendo que cada tabela apresenta apenas um valor de crista, o qual foi o mesmo durante as

quinze aplicações.

5.3 Metodologia utilizada durante o ensaio de tensão transferida

Antes da execução dos procedimentos de ensaio a forma de onda aplicada no lado de alta

do transformador é calibrada, obedecendo aos tempos de frente e de calda estabelecidos pela

norma ABNT NBR IEC 60060-1(2013). Esta calibração encontra-se no Anexo E.

Neste ensaio tenta-se aproximar ao máximo de uma situação de surto, mantendo-se a

configuração real de operação gerador de ruídos. Pode-se subdividir esta etapa em dois itens

sendo um com a finalidade da verificação da forma de onda apresentada antes da inserção do

gerador e outro com a presença do gerador no circuito. Além disso, a polaridade utilizada para

todos os impulsos de tensão nesta etapa é negativa.

Esquema sem gerador de ruídos

Este item do ensaio tornou-se indispensável devido a necessidade de verificação, antes de

uma análise com o gerador de ruídos no circuito, da forma de onda aplicada no enrolamento

primário (sem e com para-raios) e, também, da forma de onda transferida ao enrolamento

secundário do transformador quando este é submetidos a tensões de impulso. Estas formas de


42

ondas se tornam um modelo e a inserção do gerador de ruídos no circuito a ser ensaiado não

poderia afetar drasticamente as formas de ondas já verificadas.

Foi utilizado como nível de tensão de impulso no transformador um valor de 110 kV, afim

de não danificar o transformador atrapalhando a avaliação do principal objeto de ensaio, no

caso o gerador de ruídos. As formas de onda obtidas durante esse item encontram-se no Anexo

D.

Esquema com gerador de ruídos, para-raios e filtro capacitivo

Analogamente ao primeiro item, aplica-se uma tensão de impulso no primário do

transformador e efetuam-se leituras no terminal de alta e de baixa do transformador (para este

caso esta medição ocorre após o filtro capacitivo). Esta etapa se distingue da primeira pela

inserção do gerador de ruídos, com seus capacitores conectados, adição dos para raios e filtro

capacitivo. Na Figura 23 e Figura 24 encontram-se o esquema e a montagem real utilizada

durante o ensaio. Já na Tabela 8, Tabela 9 e Tabela 10 encontram-se as características do

transformador e do para-raios.

Figura 23 - Esquema do circuito para ensaio de tensão transferida com o gerador de ruídos,

para-raios e filtro capacitivo.

Ger

ado

r de

Ru

ído

s

Gerador de Impulso Haefely

Osciloscópio Agilent Technologies DSO-X 2014A

Co

mp

on

ente

s el

etrô

nic

os

-G

erad

or d

e R

uíd

osD

ivis

or

resi

stiv

o

Transformador de distribuição trifásico

Par

a-ra

ios

Filtro capacitivo


43

Figura 24 – Imagem do esquema de ensaio montado em laboratório.

Características do transformador:

Tabela 8 - Características do transformador utilizado.

Classe (kV) 36,2

SN (MVA) 112,5

VP (kV) 36,2

VS (V) 220

NBI (kV) 150

Tipo Trifásico

Características do para-raios:

Tabela 9 - Características do para-raios utilizado para o ensaio.

UR (kV) 15

UC (kV) 12,7

IN (kA) 10

Classe 1

Tabela 10 - Características do para-raios utilizado para o ensaio – Curva VxI.

Curva VxI

V (kV) I (kA)

46,7 5,0

49,5 10,0

56,0 20,0


44

5.3.1 Análise dos resultados obtidos no ensaio de tensão transferida.

Esquema sem gerador de ruídos

A seguir estão dispostos os valores obtidos para o caso do circuito apenas com o

transformador e para o caso com o transformador e para-raios, sendo um para-raios para cada

terminal de alta.

Tabela 11 - Valores de tensão lidos no lado de alta e de baixa do transformador sem para-

raios.

UOsciloscópio(V) UAplicado (kV) Figuras

Tensão primária 84,70 111,30 Figura 70

Tensão secundária X1 12,25 16,10 Figura 71


Tensão secundária x3 11,13 14,62 Figura 73

Tabela 12 - Valores de tensão lidos no lado de alta e de baixa do transformador com para-

raios.

UOsciloscópio(V) UAplicado (kV) Figura




Tensão secundária x3 9,10 11,96 Figura 77

As formas de ondas obtidas nessa parte do ensaio estão dispostas no Anexo E e são essas

formas de ondas utilizadas como um dos principais parâmetros para avaliação do

comportamento do gerador de ruídos. Além disso, neste anexo, encontram-se, também, a

calibração feita antes do início de todos os procedimentos experimentais deste item.

Pode-se notar que as tensões de pico em todas os terminais de baixa permanecem,

praticamente, constantes. Esse fato permite a utilização de apenas um enrolamento, entre H1 e

X1, para as próximas etapas desse ensaio.

Esquema com gerador de ruídos, para-raios e filtro capacitivo

Após a obtenção das formas de onda padrão para o primário e secundário, por intermédio

do subitem acima, insere-se no sistema o gerador de ruídos, para-raios e filtro capacitivo. Com

isso foi possível a obtenção da tabela logo abaixo e as figuras correspondentes a cada aplicação

que podem ser vistas no Anexo E.


45

Tabela 13 - Valores de tensão obtidos no ensaio de tensão transferida com para-raios e filtro

capacitivo.

UOsciloscópio(V) UAplicado (kV) Figuras


Tensão após o filtro 9,19 12,07 Figura 79





Os valores de tensão após o filtro capacitivo ficam todos dentro de uma mesma faixa, sem

grandes variações, sendo mantidas, também, as formas de ondas do item “Esquema sem gerador

de ruídos”. Estes pontos demonstram uma grande estabilidade do sistema inibidor de furto

quando submetido a tais transitórios de tensão.

Avaliação dos capacitores durante o procedimento experimental

Para a comprovação de nenhuma avaria no circuito do gerador de ruídos mede-se suas

capacitâncias antes e depois dos procedimentos de ensaios dispostos no item “Esquema com

gerador de ruídos, para-raios e filtro capacitivo”. A Tabela 14 mostra todos os valores obtidos

antes e após os ensaios realizados.

Tabela 14 - Valores de capacitância antes e após os procedimentos experimentais.

Capacitâncias Antes do ensaio (µF) Após o ensaio (µF)

C1 5109 5130

C2 5161 5176

C3 4834 4850

C4 5081 5098

C5 5110 5127

C6 5165 5182

C7 4990 5009

É de fácil visualização que os valores medidos antes e depois dos ensaios são muito

próximos, sendo as variações sofridas nas capacitâncias muito pequenas se comparadas com as

capacitâncias totais medidas.


46

6 Conclusões e Sugestões para Trabalhos Futuros

6.1 Conclusões

O presente trabalho apresenta uma avaliação, sobre o ponto de vista da suportabilidade,

em um sistema inibidor de furtos, o qual vem sendo desenvolvido em um projeto P&D pela

Eletrobras em pacerias com outras empresas. Os principais focos dessa avaliação são a

verificação da suportabilidade térmica, da suportabilidade a sobretensões temporarias com

frequencia industrial e da suportabilidade a tensões de impulso e transferida.

Para a primeira etapa, a qual foi subdividida entre os ensaios de corrente nominal e em

sobrecarga, com base nos resultados apresentados nos subitens 3.3.1 e 3.3.2 é possível concluir

que o gerador de ruídos suporta adequadamente as solicitações a ele impostas: corrente com

valor nominal de 150 A e com valor de sobrecarga de 195 A, sendo ambos níveis induzidos

simultaneamente nos três barramentos. Além disso, é possível afirmar que a temperatura

máxima alcançada durante o ensaio de sobrecarga é inferior ao valor suportado pelos

capacitores eletrolíticos (componentes mais afetados devido à elevação de temperatura). Neste

caso, esta temperatura é de 58,5ºC, registrada no barramento central. A temperatura máxima

recomendada pelo fabricante dos capacitores é de 105ºC para um ciclo de trabalho de 5000

horas. É importante destacar que ambos os ensaios foram realizados à temperatura ambiente de

25ºC. Este fato não impossibilita o funcionamento do gerador de ruídos à temperaturas mais

elevadas, visto que a margem de segurança é neste caso de 46,5ºC.

Os resultados apresentados para a tensão suportável entre barramento e carcaça são

satisfatórios. Esta conclusão se deve à comparação realizada com o valor mínimo exigido por

norma que é de 10 kV. Neste aspecto, todos os valores obtidos são superiores ao mínimo,

atendendo aos requisitos das normas IEC 60071-1 de coordenação de isolamento e ABNT NBR

5440 de transformadores para redes aéreas de distribuição.

Sob o ponto de vista da verificação da suportabilidade do sistema mediante solicitações de

tensão com frente rápida nota-se o seu bom desempenho quando submetido ao nível de tensão

de impulso de 30 kV, nível este previsto por norma para os terminais de baixa tensão de

transformadores de distribuição. Este bom desempenho ocorreu, pois, as formas de onda não

sofrem qualquer tipo de modificação durante todo os procedimentos de ensaio, não ocorrem

descargas disruptivas e não há qualquer dano físico em qualquer componente do gerador. Já

para o ensaio de tensão transferida, além do bom desempenho pelos mesmos motivos citados

para o ensaio de tensão de impulso, os valores de capacitâncias apresentados antes e depois do


47

ensaio permaneceram praticamente constantes, mostrando o bom comportamento do sistema

inibidor de furtos para este tipo de solicitação.

6.2 Sugestões para trabalhos futuros

Foi possível observar uma diferença entre os valores de tensão suportável encontrado para

cada barramento do gerador de ruídos. Essa diferença ocorreu, principalmente, devido a

diferença entre as distâncias de arco para cada fase. Para as fases A, B e C, estas distâncias são

de 2,3 cm, 6,06 cm e 6,76 cm, respectivamente.

O caso mais crítico é o da fase A, onde existe um parafuso de fixação embaixo do

barramento de entrada, reduzindo a distância de arco e consequentemente o valor da tensão

disruptiva. Neste caso as descargas disruptivas ocorreram todas do barramento para o parafuso.

Portanto, recomenda-se que os parafusos de fixação da placa isolante sejam deslocados para as

extremidades da placa, evitando o seu posicionamento próximo dos barramentos, de preferência

a uma distância maior ou igual a maior distância de arco que é de 6,76 cm. Além disso, seria

conveniente que se fizesse uma disposição dos barramentos do gerador de forma mais

igualitária, deixando-o com distâncias de arco mais próximas possível.

Além destas melhorias está previsto a implantação do sistema em campo ainda para ano

de 2018. Com essa implantação poderão surgir novas linhas de pesquisas, buscando a análise

da performance deste equipamento em condições normais de funcionamento, condições de

furto, condições de sobretensão, entre outras.

6.3 Publicações em congresso

A primeira publicação relacionada a esta linha de pesquisa ocorreu no VII Simpósio

Brasileiro de Sistemas Elétricos – SBSE, em maio de 2018. Além da análise do ponto de vista

da suportabilidade do sistema inibidor de furtos, foi feita uma análise sobre a qualidade de

energia que este fornece, conforme relacionado a seguir.

DE ALMEIDA, D. G., GRAZIANI, L. M., LOPES, G. P., CORTEZ, C., WANDERLEY NETO, E.

T., LIMA FILHO, J. R., COSTA JUNIOR, B. C., VASCONCELOS, G. F., DECCACHE, E. S.,

DECCACHE, E. Evaluation of Electricity Theft Blocking System on Low Voltage Distribution

Networks. Part I – Power Quality Tests. VII SBSE Simpósio Brasileiro de Sistemas Elétricos.

Niteroi, RJ. 2018.

GRAZIANI, L. M., DE ALMEIDA, D. G., LOPES, G. P., CORTEZ, C., WANDERLEY NETO, E.

T., LIMA FILHO, J. R., COSTA JUNIOR, B. C., VASCONCELOS, G. F., DECCACHE, E. S.,


48

DECCACHE, E. Evaluation of Electricity Theft Blocking System on Low Voltage Distribution

Networks. Part II – Withstanding Tests. VII SBSE Simpósio Brasileiro de Sistemas Elétricos.

Niteroi, RJ. 2018.


49

Referências

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS NBR 5440: Transformadores para

redes aéreas de distribuição – Requisitos, 2014.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS NBR IEC 60060-1: 2013, Técnicas

de ensaios elétricos de alta tensão – Parte 1: Definições gerais e requisitos de ensaio.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS NBR IEC 60439-1: 2003.

Conjuntos de manobra e controle de baixa tensão. Parte 1: Conjuntos com ensaio de tipo

totalmente testados (TTA) e conjuntos com ensaio de tipo parcialmente testados (PTTA).

Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL). Consumo irregular de energia gera

prejuízo de R$ 8,1 bilhões ao ano, 31/05/2011. Disponível em:

<http://www.aneel.gov.br/aplicacoes/noticias/Output_Noticias.cfm?Identidade=4160&id_area

=90>. Acesso em: 20 de jan. 2017.

ARAÚJO, A. C. M.; Perdas e Inadimplência na Atividade de Distr. de Energia Elétrica no

Brasil, Tese. UFRJ/COPPE. RJ, 2007.

DE ALMEIDA, D. G., GRAZIANI, L. M., LOPES, G. P., CORTEZ, C., WANDERLEY

NETO, E. T., LIMA FILHO, J. R., COSTA JUNIOR, B. C., VASCONCELOS, G. F.,

DECCACHE, E. S., DECCACHE, E. Evaluation of Electricity Theft Blocking System on

Low Voltage Distribution Networks. Part I – Power Quality Tests. VII SBSE Simpósio

Brasileiro de Sistemas Elétricos. Niterói, RJ. 2018.

GRAZIANI, L. M., DE ALMEIDA, D. G., LOPES, G. P., CORTEZ, C., WANDERLEY

NETO, E. T., LIMA FILHO, J. R., COSTA JUNIOR, B. C., VASCONCELOS, G. F.,

DECCACHE, E. S., DECCACHE, E. Evaluation of Electricity Theft Blocking System on

Low Voltage Distribution Networks. Part II – Withstanding Tests. VII SBSE Simpósio

Brasileiro de Sistemas Elétricos. Niterói, RJ. 2018.

IEC 60071-1:2006. Insulation Coordination – Part 1: Derfinitions, principles and rules.

IEC 60071-2:1996. Insulation co-ordination – Part 2: Application guide

Instituto Acende Brasil (2017). Perdas Comerciais e Inadimplência no Setor Elétrico. White

Paper 18, São Paulo, 40 p.

Relatório Técnico I, Estado Atual da Arte. Ano 1 – Mês 3 – Etapa 1. Projeto: Recuperação de

Mercado – Energia Segura com Inibidores de Furtos – Fase Desenvolvimento

Experimental. Itajubá, 06/07/2015.

REVISTA P&D AGÊNCIA NACIONAL DE ENERGIA ELÉTRICA. Brasília: ANEEL, 2006.

Combate às Perdas Comerciais.

WANDERLEY NETO, E. T, VASCONCELOS, G. F., DECCACHE, E. S., CORTEZ, C.,

BONATTO, B., ARANGO, H., CABRAL, S. L. S., COSTA JUNIOR, B. C., LIMA FILHO, J.


50

R. Recuperação de Mercado - Energia Segura com Inibidores de Furtos. IX Congresso de

Inovação Tecnológica em Energia Elétrica – IX Citenel. João Pessoa, 2017.

SAHOO, S., NIKOVSKI, D., MUSO, T., TSURU, K. Electricity Theft Detection Using

Smart Meter Data. Innovative Smart Grid Technologies Conference (ISGT). 2015 IEEE PES.

Washington, DC, USA. 2015.



51

Anexo A - Imagens térmicas do ensaio de corrente nominal

Figura 25 - Visão da temperatura dos três barramentos do gerador de ruídos as 09:20, durante o ensaio de

corrente nominal.


corrente nominal.


corrente nominal.


52


corrente nominal.


corrente nominal.


corrente nominal.


53


corrente nominal.


corrente nominal.


corrente nominal.


54


corrente nominal.


corrente nominal.


corrente nominal.


55


corrente nominal.


56

Anexo B - Imagens térmicas do ensaio de sobrecarga


sobrecorrente.


sobrecorrente.


sobrecorrente.


57


sobrecorrente.


sobrecorrente.


sobrecorrente.


58


sobrecorrente.


sobrecorrente.


sobrecorrente.


59


sobrecorrente.

Figura 48 - Visão da temperatura dos três barramentos do gerador de ruídos as 17:2 0, durante o ensaio de

sobrecorrente.


60

Anexo C – Tabelas e gráficos obtidos durante todo o ensaio

de descarga disruptiva

Tabela 15 - Valores corrigidos de tensão

disruptiva entre o barramento da fase A e a

carcaça.

Fase A - Valores Corrigidos

Aplicação Tensão disruptiva [kV]

1 18,65

2 14,62

3 17,72

4 16,16

5 16,33

6 14,53

7 16,80

8 16,71

9 16,74

10 14,45

Valor médio 16,27

Desvio Padrão 1,40

Figura 49 - Distribuição de densidade de probabilidade da

tensão disruptiva produzida entre o barramento da fase A e

carcaça.


disruptiva entre o barramento da fase B e

carcaça.

Fase B - Valores Corrigidos

Aplicação Tensão disruptiva

[kV]

1 22,83

2 18,73

3 18,02

4 19,13

5 18,19

6 18,29

7 19,67

8 18,18

9 18,17

10 17,61

Valor médio 18,88

Desvio Padrão 1,51


tensão disruptiva produzida entre o barramento da fase B e

carcaça.

0,30

0,25

0,20

0,15

0,10

0,05

0,00

Tensão de descarga disruptiva [kV]

Den

sid

ad

e

14,48

0,1

16,27

Normal; Média=16,27; DesvPad=1,4

Distribuição das descargas disruptivas - Fase A

0,30

0,25

0,20

0,15

0,10

0,05

0,00


Den

sid

ad

e

16,94

0,1

18,88


Distribuição das descargas disruptivas - Fase B


61


disruptiva entre o barramento da fase C e

carcaça.

Fase C - Valores Corrigidos


1 21,74

2 22,50

3 22,14

4 22,95

5 23,42

6 24,03

7 21,97

8 22,18

9 22,46

10 23,85

Valor médio 22,72

Desvio Padrão 0,80


tensão disruptiva produzida entre o barramento da fase C e

carcaça.


disruptiva entre o barramento da fase C e

neutro.

Fase C - Valores Corrigidos


1 16,18

2 16,23

3 16,63

4 17,50

5 16,75

6 16,63

7 17,28

8 15,32

9 17,19

10 15,49

Valor médio 16,52

Desvio Padrão 0,73


tensão disruptiva produzida entre o barramento da fase C e o

barramento de neutro.

0,5

0,4

0,3

0,2

0,1

0,0


Den

sid

ad

e

21,69

0,1

22,72


Distribuição das descargas disruptivas - Fase C

0,6

0,5

0,4

0,3

0,2

0,1

0,0


Den

sid

ad

e

15,58

0,1

16,52


Distribuição das descargas disruptivas - Fase C


62

Anexo D – Imagens obtidas durante o ensaio de aplicação

de impulso pleno.

Figura 53 - Calibração do tempo de frente no

barramento A, para o ensaio de aplicação de impulso

pleno.

Figura 54 - Calibração do tempo de cauda no

barramento A, para o ensaio de aplicação de impulso

pleno.

Figura 55 – Impulsos plenos sobrepostos aplicados

sobre o barramento A.

Figura 56 - Impulsos plenos sobrepostos aplicados





barramento B, para o ensaio de impulso pleno.


63


barramento B, para o ensaio de impulso pleno.


sobre o barramento B.






barramento C, para o ensaio de impulso pleno.


barramento C, para o ensaio de impulso pleno.

]


64


sobre o barramento C.

Figura 66- Impulsos sobrepostos aplicados sobre o

barramento C.

Figura 67 - Impulsos sobrepostos aplicados sobre o

barramento.


65

Anexo E – Imagens obtidas durante o ensaio de tensão

transferida.

Figura 68 - Calibração do tempo de frente para o

ensaio de tensão transferida.

Figura 69 - Calibração do tempo de cauda para o

ensaio de tensão transferida.

Figura 70 - Tensão no enrolamento de alta do

transformador no ensaio de tensão transferida sem o

gerador de ruídos e sem para-raios.

Figura 71 - Tensão de X1 do transformador durante a

verificação das formas de onda do ensaio de tensão

transferida sem para-raios.



transferida sem o gerador de ruídos e sem para-raios.



transferida sem o gerador de ruídos e sem para-raios.


66


transformador no ensaio de tensão transferida sem o

gerador de ruídos e com para-raios.

Figura 75 -Tensão de X1 do transformador durante a


transferida sem o gerador de ruídos e com para-raios.








transformador no ensaio de tensão transferida com o

gerador de ruídos, para-raios e filtro capacitivo.

Figura 79 - Primeiro valor de tensão após o filtro

capacitivo durante o ensaio de tensão transferida com



67

Figura 80 - Segundo valor de tensão após o filtro

capacitivo durante o ensaio de tensão transferida

com gerador de ruídos e com para-raios.

Figura 81 - Terceiro valor de tensão após o filtro



Figura 82 - Quarto valor de tensão após o filtro



Figura 83 - Quinto valor de tensão após o filtro



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