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- PPGEE - Universidade Federal de Minas Gerais

1. POT NCIA REATIVA 1 000 00 900 00 800 00 700 00 600 00 500 00 400 00 300 00 200 00 100 00 0 00 0 00 1000 00 2000 00 3000 00 4000 00 5000 00 6000 00 7000 00 8000 00 9000 00 10000 00 Subintervalo de Medi o 3 13 51 03 a 13 51 13 em milisegundos extra do do per odo compreendido entre 13 42 30 e 15 30 53 em 02 09 2008 FATOR DE POT NCIA 0 80 m i 0 70 0 60 0 50 a 0 40 0 30 0 20 0 10 0 00 0 00 1000 00 2000 00 3000 00 4000 00 5000 00 6000 00 7000 00 8000 00 9000 00 10000 00 Subintervalo de Medi o 3 13 51 03 a 13 51 13 em milisegundos extra do do per odo compreendido entre 13 42 30 e 15 30 53 em 02 09 2008
2. KVAr vAr KVAr KVAr r i capacitivos ne KVAr indutivos capacitivos po N de enxergados ci calculados E capacitivos E S Instante KW solicitados efetivos estagios pelo Novo FP para A E em p pela A z introduzidos a ativados controlador introdu o E opera o carga ou retirados ou retirada 4300 412 79 512 00 0 00 o o o 512 00 Ds 4325 387 81 492 53 492 53 0 6186 4350 362 82 473 06 473 06 0 6086 4375 337 84 453 59 453 59 0 5973 4400 312 85 434 12 434 12 0 5847 4425 333 06 445 26 376 32 400 400 8 45 26 0 9909 400 8 56 41 0 9875 400 8 67 55 0 9840 400 8 78 69 0 9806 400 8 87 71 0 9763 4550 398 35 496 73 64 21 50 350 ra 146 73 0 9384 350 T 155 74 0 9321 350 T 164 76 0 9256 350 T 210 65 0 8985 350 7 256 55 0 8730 4675 487 21 652 44 15 80 o 350 T 302 44 0 8496 350 L 348 33 0 8285 350 T 392 19 0 8126 350 T 436 04 0 7985 350 T 479 89 0 7859 4800 641 48 873 75 142 30 150 500 10 373 75 0 8640 500 10 381 85 0 8702 500 10 389 95 0 8757 500 10 398 05 0 8808 S500 10 414 25 0 8894 4925 904 47 150 650 13 254 47 0 9551 4930 902 51 15 16 650 13 267 67 0 9510 4935 900 55 2 89 650 13 253 44 0 9560 4940 898 60 18 05 650 13 266 64 0 9519 4945 896 64 5 78 650 13 252 42 0 9569 4950 894 66 20 93 E 650 13 265 62 0 9529 4955 892 73 8 66 650 13 251 39 0 9578 4960 890 77 23 82 z 650 13 264 59 0 9538 496
3. Figura 7 19 Estudo de caso Monitoramentos el tricos diurnos 3 subintervalo 163 INTERVALO DE MEDICAO 15 30 54 hs a 16 19 41 hs 02 09 2008 SUB INTERVALO DE MEDICAO 4 10s Figura 7 20 15 53 11 hs a 15 53 21 hs 02 09 2008 Registros no instante de ocorr ncia da m xima demanda de pot ncia reativa 774 56 kW 987 39 kV Ar fp 0 62 POTENCIA ATIVA 1 000 00 900 00 800 00 700 00 600 00 j 500 00 400 00 300 00 200 00 100 00 0 00 r 0 00 1000 00 2000 00 3000 00 4000 00 5000 00 6000 00 7000 00 8000 00 9000 00 10000 00 Subintervalo de Medi o 4 15 53 11 a 15 53 21 em milisegundos extra do do per odo compreendido entre 15 30 54 e 16 19 41 em 02 09 2008 POT NCIA REATIVA 1 100 00 1 000 00 900 00 800 00 __ 700 00 lt x 600 00 Z 500 00 400 00 300 00 200 00 100 00 0 00 0 00 1000 00 2000 00 3000 00 4000 00 5000 00 6000 00 7000 00 8000 00 9000 00 10000 00 Subintervalo de Medi o 4 15 53 11 a 15 53 21 em milisegundos extra do do per odo compreendid
4. Figura 7 24 Estudo de caso Monitoramentos el tricos noturnos 4 subintervalo 168 7 2 7 Tabela Resumo dos monitoramentos A Tabela 7 1 apresenta o resumo dos monitoramentos el tricos realizados Tabela 7 1 Resumo dos resultados dos monitoramentos el tricos 10 05 44 a 10 55 30 a Manh 1 890 19 945 36 1 298 52 0 73 11 54 57 10 55 40 Fim da manh 11 54 57 a 13 34 59 a 2 811 93 1 025 22 1 307 79 0 78 Inicio da tarde 13 42 30 13 35 09 Diurnos 13 42 30 a 13 51 03 a Tarde 3 897 90 836 56 1 227 22 0 68 15 30 53 13 51 13 15 30 54 a 15 53 11 a Tarde 4 987 39 774 56 1 254 94 0 62 16 19 41 15 53 21 21 00 00 a 21 59 20 a Noite 1 1 078 19 843 84 1 369 14 0 62 22 48 23 21 59 30 22 48 23 a 22 48 42 a Noite 2 974 70 708 33 1 204 89 0 59 00 36 46 22 48 52 Noturnos Inicio da 00 36 46 a 01 22 55 a 3 724 26 720 73 1 021 77 0 71 madrugada 02 25 09 01 23 05 02 25 10a 02 28 30 a Madrugada 4 666 38 552 56 865 67 0 64 03 14 16 02 28 40 Tempo total de monitoramento diurno 04 13 57 hh mm ss Tempo total de monitoramento noturno 06 14 16 hh mm ss Tempo global de monitoramento 10 00 19 hh mm ss Grupos de registros diurnos 225 951 grupos de registros noturnos completos Grupos de registros noturnos 264 764 grupos de registros noturnos completos
5. KVAr KVAr KVAr indutivos capaciiivos capacitivos bead N de enxergados Instante KW solicitados painios efetivos SS estagios pelo Novo FP pela in rsr introduzidos e ativados controlador carga cu rothada ou retirados 835 12 895 94 o o o o 895 94 0 6818 782 65 859 64 o o o o 859 64 0 6732 730 18 823 34 o o o o 823 34 0 6635 677 71 787 04 o o o o 787 04 0 6525 625 25 750 74 o o o o 750 74 0 6400 587 80 701 10 o o o o 701 10 0 6425 550 35 651 46 o o o o 651 46 0 6453 512 90 601 83 o o o o 601 83 0 6486 475 45 552 19 o o o o 552 19 0 6525 459 79 542 14 o o o o 542 14 0 6468 444 12 532 09 o o o o 532 09 0 6408 428 46 522 05 o o o o 522 05 0 6344 412 79 0 00 o o o 512 00 0 6277 387 81 492 53 0 6186 82 473 06 0 6086 3 84 453 59 0 5973 312 85 434 12 0 5847 333 06 376 32 400 400 8 45 26 0 9909 353 27 400 8 56 41 0 9875 373 47 400 8 67 55 0 9840 393 68 400 8 78 69 0 9806 396 01 400 8 87 71 0 9763 398 35 64 21 50 350 L 146 73 0 9384 400 350 7 155 74 0 9321 8 350 T 164 76 0 9256 350 C 210 65 0 8985 350 r 256 55 0 8730 15 80 o 350 TA 302 44 0 8496 350 r 348 33 0 8285 350 C 392 19 0 8126 350 7 436 04 0 7985 350 C 479 89 0 7859 142 30 150 500 10 373 75 0 8640 6 500 10 381 85 0 8702 707 500 10 389 95 0 8757 740 500 10 398 05 0 8808 806 15 500 10 414 25 0 8894 820 31 162 90 150 650 13 254 47 0 9551 834 48 650 13 244 68 0 9596 848 65 650
6. 0 00 0 00 1000 00 2000 00 3000 00 4000 00 5000 00 6000 00 7000 00 8000 00 9000 00 10000 00 Subintervalo de Medi o 4 2 28 30 a 2 28 40 em milisegundos extra do do per odo compreendido entre 2 25 10 e 3 14 16 em 03 09 2008 POT NCIA REATIVA 800 00 700 00 600 00 500 00 400 00 300 00 200 00 100 00 0 00 0 00 1000 00 2000 00 3000 00 4000 00 5000 00 6000 00 7000 00 8000 00 9000 00 10000 00 Subintervalo de Medi o 4 2 28 30 a 2 28 40 em milisegundos extra do do per odo compreendido entre 2 25 10 e 3 14 16 em 03 09 2008 FATOR DE POTENCIA 0 90 0 80 0 70 0 60 a 0 50 0 40 0 30 0 20 0 10 0 00 t 7 7 0 00 1000 00 2000 00 3000 00 4000 00 5000 00 6000 00 7000 00 8000 00 9000 00 10000 00 Subintervalo de Medi o 4 2 28 30 a 2 28 40 em milisegundos extraido do per odo compreendido entre 2 25 10 e 3 14 16 em 03 09 2008
7. 0 00 1000 00 2000 00 3000 00 4000 00 5000 00 6000 00 7000 00 8000 00 9000 00 10000 00 Subintervalo de Medi o 1 21 59 20 a 21 59 30 em milisegundos extra do do periodo compreendido entre 21 00 00 e 22 48 23 em 02 09 2008 POT NCIA REATIVA 4 1 200 00 1 100 00 4000 00 HT G8 HT 900 00 800 00 700 00 0 00 1000 00 2000 00 3000 00 4000 00 5000 00 6000 00 7000 00 8000 00 9000 00 10000 00 Subintervalo de Medi o 1 21 59 20 a 21 59 30 em milisegundos extra do do periodo compreendido entre 21 00 00 e 22 48 23 em 02 09 2008 FATOR DE POT NCIA 070 HH Hd o 0 40 rs 00 0 00 1000 00 2000 00 3000 00 4000 00 5000 00 6000 00 7000 00 8000 00 9000 00 10000 00 Subintervalo de Medi o 1 21 59 20 a 21 59 30 em milisegundos extra do do per odo compreendido entre 21 00 00 e 22 48 23 em 02 09 2008
8. POT NCIA REATIVA 1 000 00 900 00 800 00 700 00 600 00 500 00 400 00 300 00 200 00 100 00 0 00 0 00 1000 00 2000 00 3000 00 4000 00 5000 00 600000 7000 00 800000 9000 00 10000 00 Subintervalo de Medi o 2 22 48 42 a 22 48 52 em milisegundos extra do do per odo compreendido entre 22 48 23 em 02 09 2008 e 00 36 46 em 03 09 2008 FATOR DE POT NCIA 0 80 0 70 0 60 0 50 a 0 40 0 30 0 20 0 10 0 00 0 00 1000 00 2000 00 3000 00 4000 00 5000 00 6000 00 7000 00 8000 00 9000 00 10000 00 Subintervalo de Medi o 2 22 48 42 a 22 48 52 em milisegundos extra do do per odo compreendido entre 22 48 23 em 02 09 2008 e 00 36 46 em 03 09 2008 Figura 7 22 Estudo de caso Monitoramentos el tricos noturnos 2 subintervalo INTERVALO DE
9. UFM G UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS ESCOLA DE ENGENHARIA MPPGEE PROGRAMA DE P S GRADUA O EM ENGENHARIA EL TRICA MESTRADO EM ENGENHARIA EL TRICA Marcos C sar Isoni Silva CORRE O DO FATOR DE POT NCIA DE CARGAS INDUSTRIAIS COM DIN MICA R PIDA Belo Horizonte MG Novembro 2009 Marcos C sar Isoni Silva CORRECAO DO FATOR DE POTENCIA DE CARGAS INDUSTRIAIS COM DINAMICA RAPIDA Disserta o submetida Banca Examinadora designada pela Comiss o Coordenadora do Programa de P s Gradua o em Engenharia El trica da UFMG PPGEE como parte dos requisitos necess rios obten o do grau de Mestre em Engenharia El trica rea de Concentra o Eletr nica de Pot ncia aplica o em Qualidade da Energia Orientador Prof Braz J Cardoso Filho PhD Belo Horizonte MG Novembro 2009 Agradecimentos Ao Prof Braz de Jesus Cardoso Filho PhD DEE UFMG meu orientador no Mestrado pelo auxilio pela paci ncia pela inestimavel boa vontade em transmitir conhecimentos e pelo empenho em criar as condi es necess rias para o desenvolvimento desta Disserta o Ao Prof Fl vio Vasconcelos PhD DEE UFMG pela presteza no repasse de informa es relacionadas a aspectos de amostragem e convers o anal gico digital em sistemas de medi o de energia el trica Ao amigo Eng Marcos Aguiar Stola do Brasil Ltda por permitir e viabilizar visitas t cnicas para a realiza o de m
10. Figura 7 25 Per odo noturno 1 subintervalo 10 segundos 170 Percebe se nitidamente que o momento de ocorr ncia da m xima demanda de pot ncia reativa indutiva 1 078 19 kVAr corresponde ao instante de tempo relativo ao bloco de 100 milisegundos de n mero 5200 no subintervalo de an lise A seta vertical inserida no gr fico da Pot ncia Reativa localiza esse valor Dada a repetitividade dos ciclos operativos da carga analisada p de se como base para o prosseguimento das an lises considerar o ciclo de ocorr ncia da m xima demanda reativa como representativo de sua opera o e extrair do subintervalo em quest o um per odo de tempo mais curto equivalente a por exemplo 2 segundos 2 000 milisegundos Essa situa o apresentada na Figura 7 26 destacando se da mesma forma que para a figura anterior o instante de ocorr ncia da m xima demanda de pot ncia reativa indutiva Pot ncia Ativa 1 000 00 900 00 800 00 700 00 600 00 500 00 E 400 00 300 00 200 00 H H O H HH H 100 00 H L 1 Lu pp e R PE SA PE i Pe CE IR A DA R E TE TA 0 00 r r 4000 4100 4200 4300 4400 4500 4600 4700 4800 4900 5000 5100 5200 5300 5400 5500 5600 5700 5800 5900 6000 milisegundos Pot ncia Reativa 1 200 00 mm a sererai E Ms 1 100 00 1 000 00 900 00 800 00 700 00 600 00 E 500 00 400 00 a a aaa a 300 00 Hmm 200
11. BAMA SLADE ABS ARARAS CASAR 018k nee eee ee RARA biih Figura 5 8 Sistema de corre o din mica do fp Energiza o dos capacitores sem inrush Fonte EPCOS 4 2007 figura traduzida As Figuras 5 9 e 5 10 apresentam resultados experimentais oscilografados quando de ensaios laboratoriais visando a avalia o do acionamento de bancos de capacitores por dispositivos baseados em m dulos de pot ncia tiristorizados Em ambas pode se observar a r pida energiza o dos bancos ap s o envio do sinal de comando na parte inferior do gr fico na Figura 5 9 e em vermelho na Figura 5 10 sem que se observem surtos significativos na corrente o que se compatibiliza com a curva gen rica apresentada na Figura 5 8 is e Figura 5 9 Sinal de ativa o e energiza o dos capacitores sem inrush Fonte EPCOS 1 2008 98 Tens o pu Corrente pu Tens o pu Corente pu Tempo re Figura 5 10 Sinal de ativa o e energiza o dos capacitores sem inrush Fonte HPE 1 2008 A manuten o da tens o operacional de uma instala o pr xima de seu valor nominal sem oscila es significativas quando da inje o de elevadas parcelas de reativos em tempo real de acordo com as demandas da pr pria carga possibilita a redu o de fluxos em excesso nos circuitos magn ticos o que tamb m auxilia na melh
12. Y kd Y 3 a 3 w E E TS fl 9 ah Se eile o liek eA are 3E e rea q 4 a a a 3 e Ei E S 10000 SL Y H ayasosiq Infiuaaog SSYOLOW 4 ONOS AObb YLS e EM AS wos 4 Jola englu daH soo woy uonenws maA IPI d Figura 7 8 Estudo de caso Modelagem da rede el trica no MATLAB Simulink Fonte EF FICIENTIA 2007 154 7 2 3 Barramentos BT de interesse efetivo para o estudo Para o estudo de caso em abordagem consideram se como particularmente interessantes apenas os barramentos de baixa tens o a partir dos quais s o alimentadas as esta es de soldagem a ponto barramentos de BT das S Es LAS 1 e LAS 2 por se tratarem de cargas com r pida din mica operacional Sendo assim aproveitaram se do estudo original citado no subitem 7 2 1 apenas os resultados das medi es e monitoramentos el tricos realizados nos secund rios dos transformadores que alimentavam tais barramentos 7 2 4 Causas do baixo fp instala o como um todo e nus mensal Principal causa Presen a e opera o efetiva de grande n mero de equipamentos de soldagem a ponto monof sicas n mero aproximado 360 grande parte delas operando 24 horas por dia tais cargas apresentam em geral fator de pot ncia m dio operacional da ordem de 0 60 a 0 70 Presen a de motores el tricos de indu o de pequeno e m dio portes Insufici ncia de sistemas de compensa o de energia reativa se consideradas
13. Grupos de registros totaliza o 490 715 N mero total de registros de grandezas el tricas armazenados 16 684 310 N mero total de registros armazenados 17 665 740 incluindo se os registros de data e hora 169 Pela Tabela 7 1 pode se observar que o registro de pot ncia reativa de maior valor 1 078 19 kV Ar ocorreu no subintervalo 1 do per odo noturno correspondendo ao instante de maior demanda em kVA em todo o per odo de monitoramento e a um fator de pot ncia instant neo equivalente a 0 62 npurivo Portanto optou se por adotar esse subintervalo como base para as an lises desenvolvidas nos pr ximos subitens no que se refere corre o din mica do fator de pot ncia 7 2 8 An lise das solicita es de reativos e o processo b sico de compensa o sistemas din micos e sistemas convencionais 7 2 8 1 Ordenamento sistematiza o dos dados prim rios Os gr ficos relativos ao subintervalo 1 do per odo noturno que caracterizam a opera o da carga em 10 segundos consecutivos 10 000 milisegundos s o reapresentados na Figura 7 25 100 00 0 0 1 000 00 4 POT NCIA ATIVA 900 0 ai mi 800 0 Y 700 0 q TH gt 000 um 5000 ni 400 0 q 300 0 ii 200 0 E HH
14. WEG 1 2008 WEG AUTOMA O S A Manual de Seguran a e Aplica o de Capacitores em Corrente Alternada Jaragu do Sul SC WEG 2008 20 p WEG 2 2008 WEG AUTOMA O S A Capacitores Corre o do Fator de Pot ncia Jaragu do Sul SC WEG 2008 12 p WOLF 2005 WOLF Marco Ant nio SCOTTI Am rico Desenvolvimento e Instala o do Controle da M quina de Soldagem por Resist ncia a Ponto do LAPROSOLDA UFU Uberl ndia MG UFU 2006 30 p WOOD 1988 WOOD Peter Interpretation of manufacturers data for GTOs In Fundamentals and Applications of Gate Turn Off Thyristors Palo Alto California EPRI 1988 cap 3 pp 87 138 224 Ap ndices Ap ndice 1 Atual Legisla o do Fator de Pot ncia consumidores cativos A refer ncia ANEEL 2000 parcialmente reproduzida abaixo ampliou a Portaria n 1 569 de 23 de dezembro de 1993 do DNAEE e consolidou a legisla o atualmente em vigor estabelecendo como pontos principais Do Faturamento de Energia e Demanda Reativas Art 64 O fator de pot ncia de refer ncia fp indutivo ou capacitivo ter como limite m nimo permitido para as instala es el tricas das unidades consumidoras o valor de fp 0 92 Art 65 Para unidade consumidora faturada na estrutura tarif ria horo sazonal ou na estrutura tarif ria convencional com medi o apropriada o faturamento correspondente ao consumo de energia el trica e de
15. temperatura ambiente 25 C apropriado para classe D conforme IEC 60831 1 o capacitor trif sico ou as c lulas monof sicas que o componham dever o possuir resistor es cer micos em m dulos pr montados para descarga a 50 Volts em no m ximo 60 segundos ap s a desenergiza o 118 5 2 Indutores para sistemas desintonizados aplic veis a sistemas convencionais ou sistemas a tiristores Dando prosseguimento s abordagens apresentadas no subitem 2 2 6 3 busca se a partir daqui avaliar os principais aspectos relacionados aos reatores de desintonia A t cnica da desintonia ou anti resson ncia consiste em se alterar o circuito LC originalmente composto pelo bancos capacitivos e pelas indut ncias a montante quando da presen a de fregii ncias perigosas para os capacitores Conforme j dito anteriormente isso pode ser conseguido atrav s da inser o de reatores em s rie com os bancos cujo dimensionamento realizado de forma que a frequ ncia de resson ncia seja deslocada para um ponto inferior menor ordem harm nica verificada no local de instala o obviamente as harm nicas dever o ser medidas monitoradas previamente Na fregii ncia de resson ncia o conjunto reatores e banco de capacitores torna se indutivo para as harm nicas de ordem superior Na fregii ncia fundamental o conjunto apresenta se como capacitivo assumindo a sua fun o de corrigir o fator de pot ncia considerados os
16. es entre o tempo de resposta necess rio para sistemas de corre o do fp e o tempo de m dio dos ciclos operativos de um ou v rios tipo s de carga industriais com din mica r pida buscando se definir din micas de atua o que possibilitem a efetividade e a garantia da corre o desejada em casos t picos e a realiza o de um cadastramento mais abrangente envolvendo os m dulos de pot ncia tiristorizados dispon veis comercialmente nos mercados nacional e internacional principais objetivos pesquisar e conhecer as principais caracter sticas dos m dulos de pot ncia disponibilizados pelos fabricantes no Brasil e no exterior de modo que se possa com base em todas as funcionalidades ofertadas especificar um m dulo considerado tecnologicamente ideal para a aplica o no chaveamento de capacitores em sistemas industriais de corre o do fp de cargas com din mica operacional r pida e o aprofundamento de avalia es relativas configura o e opera o de sistemas de compensa o de reativos para cargas com din mica r pida envolvendo a aplica o dos m dulos tiristorizados associados ao STATCOM BT principais objetivos pesquisar e avaliar poss veis configura es de um sistema conjunto fundamentalmente no que se refere s possibilidades de comunica o e a o coordenada entre os controladores de ambos os subsistemas de forma que se possa obter a racionaliza o de chaveamentos a 20
17. raro que as situa es de baixo fp e consequentemente de nus indesej veis nas contas de energia embora sendo detectadas perdurem em decorr ncia da aplica o inadequada de sistemas de corre o convencionais e ou pelo desconhecimento das poss veis abordagens e das solu es mais aplic veis para o problema 2 2 Revis o te rica 2 2 1 Conceitos elementares 2 2 1 1 Caracteriza o b sica do fator de pot ncia Em s ntese e em termos qualitativos o Fator de Pot ncia um ndice adimensional que indica a representatividade da energia ativa perante a energia total aparente absorvida por um equipamento ou uma instala o Varia entre O zero e 1 um indutivo ou capacitivo ou seja entre zero e 100 Pode ser definido recorrendo se ao conhecido tri ngulo de pot ncias apresentado na Figura 2 1 e expresso da seguinte forma para sistemas puramente senoidais P pot ncia ativa kW kW sod kVAr FP Se as cos costarcig Q pot ncia reativa kVA kw kVAr S pot ncia aparente Figura 2 1 Tri ngulo de pot ncias Fonte CODI 2004 figura adaptada 32 onde P pot ncia ativa expressa em kW QO pot ncia reativa expressa em kVAr S pot ncia aparente expressa em kVA Q ngulo de defasagem entre tens o e corrente graus el tricos conforme Figura 2 2 Pot ncia V E Pot ncia gt a F i R os io fe Tens o S
18. BELUK 2 2004 BELUK Gmbh Power Factor Control Relays BLR CM Germany BELUK 2004 4 p BELUK 1999 BELUK Gmbh Power Factor Control Relay BLR CC Germany BELUK 1999 4 p BELUK 2001 BELUK Gmbh Power Factor Control Relays Comparision of CA CB CC amp CM models Germany BELUK 2001 4 p BITTENCOURT 200 BITTENCOURT Nelson Rossi Goulart Relat rio de Est gio Ap ndice A UFER e DMCR Campinas Elektro 200 7 Dispon vel em http wwwl1 webng com nbittencourt articles art medicao port art medicao htm link Anexos CAPACITOR 200 Capacitor Inrush Current Calculations Dispon vel em http www gilbertelectrical com library technical discussions inrush calcs htm CEFET SC 2002 CENTRO FEDERAL DE EDUCACAO TECNOLOGICA DE SANTA CATARINA MUSSOI Fernando Luiz Rosa autoria Tiristor SCR Retificador Controlado de Sil cio Florian polis CEFET SC 2002 43 p CELPE 2006 CELPE COMPANHIA ENERG TICA DE PERNAMBUCO Especifica o de medidores eletr nicos 4 Ed Recife CELPE 2006 17 p Dispon vel em http www celpe com br ARQUIVOS EXTERNOS DAS50 05 4ed 110209 20060223 pdf CEMIG 1997 CEMIG COMPANHIA ENERG TICA DE MINAS GERAIS Estudo de Distribui o ED 5 28 Melhoria do Fator de Pot ncia em Instala es Consumidoras Belo Horizonte CEMIG 1997 91 p CEMIG 2003 CEMIG COMPANHIA ENERG TICA DE MINAS GERAIS Nota Fiscal Conta de Energia El trica In PROGEN Como es
19. Esse fator indica a rela o entre a reat ncia do indutor Xr e a reat ncia do capacitor Xc EPCOS 5 2007 ou em uma outra abordagem a rela o entre as tens es aplicadas ao indutor e ao capacitor Ambas as abordagens equivalentes s o apresentadas nas express es a seguir P 100 100 4 n f Le Le 2 17 N L 100 pro V 2 18 1 2 Note se que como a freq ncia de resson ncia fr equivale a 1 2 n L C resulta que L C 1 4 n fk Portanto substituindo se o produto L C na express o 2 17 obtem se fr R 2 2 19 i LF 10 4 2 19 Entao vem que 1 fr I TOO 2 20 Essa a express o a partir da qual obtem se a frequ ncia de sintonia fr para o filtro desintonizado em fun o da frequ ncia fundamental do sistema f fi e do fator de desintonia p Geralmente os fabricantes apresentam em suas documenta es t cnicas as caracter sticas t cnicas dos reatores de desintonia de sua linha de oferta e os par metros fr em Hz e p em Tamb m usual que se apresente um ndice que expressa a rela o entre a frequ ncia de sintonia e a frequ ncia fundamental do sistema Exemplos s o apresentados na Tabela 2 1 a seguir 52 Tabela 2 1 Exemplos de fatores de desintonia e fregii ncias de sintonia de filtros desintonizados 60 Hz 50 Hz p fr Hz fefi fr Hz ferfi 5 67 252 4 2 210 4 2 7 227 3
20. HPE 1 2008 HPE HIGH POWER ENGINEERING Folheto t cnico PROFACTOR Belo Horizonte HPE 2008 12 p HPE 2 2008 HPE HIGH POWER ENGINEERING PROFACTOR Informa es t cnicas e instru es de instala o Belo Horizonte HPE 2008 12 p IEC 1 2003 INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION IEC 61000 2 2 2002 Electromagnetic compatibility EMC Part 2 2 Environment Compatibility levels for low frequency conducted disturbances and signalling in public low voltage power supply systems Genebra Sui a IEC 2002 57 p IEC 2 2003 INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION IEC 61000 2 4 2002 Electromagnetic compatibility EMC Part 2 4 Environment Compatibility levels in industrial plants for low frequency conducted disturbances Genebra Sui a IEC 2002 75 p IEC 2007 INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION IEC 60076 6 Power transformers Part 6 Reactors Genebra Suissa IEC 2007 111 p IEEE 1992 IEEE POWER ENGINEERING SOCIETY IEEE Std 1036 1992 Guide for Application of Shunt Power Capacitors New York IEEE 1992 51 p IEEE 2000 IEEE POWER ENGINEERING SOCIETY IEEE Std C37 99 2000 Guide for the Protection of Shunt Capacitor Banks New York IEEE 2000 107 p IEEE 2002 IEEE POWER ENGINEERING SOCIETY IEEE Std 18 2002 Shunt Power Capacitors New York IEEE 2002 24 p IEEE 2003 IEEE POWER ENGINEERING SOCIETY IEEE Std 1531 2003 Guide for Application an
21. PCC OU Sec Pot ncia de curto circuito kVA ou MVA DN RAR od ulate othe tote ee baie Sa ie o URSS Pot ncia de perdas diel tricas W E aa Ad pa A a E A ENEN Pot ncia de perdas joulicas W PED A EN EEEE WE pl ia a o EEEE Pot ncia de perdas W POW VER ERR DR SR E aaa Pot ncia nominal do transformador kVA RO S es ae aa aaa a pd a eas Pot ncia ativa total W oie oro er AR een CEOS nee ener Te ORE VR RT O VR Pot ncia reativa simbolo DCEO ices REDES eae NE DRE PNR EN RE a ed en ARES E PRA AR Energia sob a forma de calor OCCORRIGIDA obra Coto eee Pot ncia reativa corrigida corrigida kVAr ou MVAr OWNING eerie e o ER dence ee nes Pot ncia reativa minima kVAr ou MVAr Dc E sats Pot ncia reativa nominal kVAr ou MVAr Oise esi arte Oates Sa Pot ncia reativa nominal de cada est gio capacitivo kVAr ou MVAr ONEFETIVA cis RUE RR ERR tat Pot ncia reativa efetiva kVAr ou MVAr Ostep Menor diferen a de pot ncia reativa existente entre est gios capacitivos Amp res CORA OU O or esc Reta aa ao SMa ole Pot ncia reativa total kVAr ou MVAr O spot in Pot ncia reativa associada fregii ncia fundamental kVAr ou MVAr Dida ra di Li Pot ncia reativa associada terceira harm nica kVAr ou MVAr Cia dei a E Pot ncia reativa associada quinta harm nica kVAr ou MVAr DA DR eran Ste NY NR Resist ncia 6hmica s mbolo ERA NO SE GR RD NA PR NR ND NEE Resist ncia 6hmica s rie simbolo So qo dd a e tala acl da os tien iy and di
22. SEERIAS ESTA ES OU ILHAS ESTACOES OU ILHAS ESTA ES OU ILHAS DE SOLDAGEM DE SOLDAGEM DE SOLDAGEM Figura A2 2 Arranjo de sistema de distribui o el trica industrial para alimenta o de grande n mero de esta es de soldagem Fonte FARROW 2004 figura traduzida e adaptada Segundo FARROW 2004 e STAROSTA 2002 os afundamentos moment neos de tens o s o grandes respons veis pela perda da qualidade da solda note se que nas esta es mais comumente encontradas na pr tica quedas de tens o de por exemplo 10 incorrem em redu es de 19 na pot ncia demandada pelos equipamentos impactando consequentemente o calor desenvolvido nos pontos a serem soldados ao longo do tempo previamente regulado para a opera o das ponteadeiras pin as de soldagem 232 Os sistemas convencionais para corre o do fator de pot ncia n o s o suficientemente velozes para responder dinamicamente no per odo em que as soldas s o executadas tempos tipicamente da ordem de 20 a 50 ciclos da tens o da rede Al m do tempo extremamente r pido de opera o desse tipo de carga comum a exist ncia de sistemas de soldagem monof sicos ligados entre duas fases ou entre fase e neutro o que causa desbalanceamentos significativos na rede sendo necess ria a r pida compensa o de reativos O gr fico da Figura A2 3 ilustra o comportamento dos par metros el tricos operacionais t picos de uma instala o com g
23. a Tens o nominal de 120V b Corrente de acordo com a requisi o c Fregii ncia nominal de 60Hz d Classe de exatid o 1 ou superior e N mero de elementos e fios de acordo com a requisi o A tens o de alimenta o do circuito eletr nico deve ser de 120 Ve 240 V selecion vel automaticamente com uma faixa de opera o de 30 a 15 Caracteristicas Construtivas a Dimens es m ximas e demais caracter sticas f sicas conforme ETC 4 04 b Os registradores do medidor n o podem perder as informa es no caso de uma falta de energia c Deve possuir a descri o dos c digos e das grandezas no mostrador ou na placa de identifica o ou no painel frontal do medidor d Demais caracter sticas operacionais conforme NBR 14519 Caracteristicas N o Funcionais Seguran a a Os equipamentos devem ter dispositivos que permitam a selagem b O acesso ao bot es de controle e programa o do rel gio devem estar protegidos por lacres distintos dos lacres da tampa do medidor Confiabilidade a Os terminais dos equipamentos devem apresentar liga o segura e permanente dos condutores de entrada e sa da b Os equipamentos de tecnologia eletr nica devem apresentar um MTBF superior a 30 000 horas Conectividade a Deve possuir um dispositivo de sa da do tipo emissor de pulsos simulador de manchas do disco ou emissor de luz vermelha para fins de calibra o Esta sa da deve estar permanentemente ativa
24. atingiram respectivamente 0 997linputivo e 0 92381purivo no instante da m xima pot ncia reativa demandada pela carga destacado em amarelo na Tabela 7 7 verificou se um fp igual a 0 9304npurivo no subintervalo considerado n o houve a ocorr ncia de registros associados a fator de pot ncia capacitivo considerada a din mica da carga em quest o a introdu o do STATCOM BT conferiu ao conjunto de compensa o uma melhor efetividade no controle propiciando um fp resultante pouco oscilat rio comparativamente ao obtido nas an lises apresentadas nos subitens 7 2 8 3 a 7 2 8 5 essa situa o esperada haja vista que o tempo entre a s de controle efetivo dos picos oscilat rios de pot ncia reativa reduziu se a 5 milisegundos tendo sido mantida a din mica operacional da carga al m disso com a inser o do STATCOM BT permitiu se a absor o de pot ncia reativa indutiva nos subintervalos em que houve um ligeiro excesso de pot ncia capacitiva fornecida pelos bancos de capacitores 196 7 2 9 A performance dos sistemas sob a tica da medi o da concession ria de energia At aqui foram apresentados valores de fatores de pot ncia resultantes pass veis de detec o pelos sistemas de medi o das concession rias de energia el trica por m sob o ponto de vista puramente el trico esses ndices podem inclusive ser recuperados a partir da mem ria de massa dos medidores para per odos da ordem de um
25. o dispon veis Ao final comparam se as performances dos sistemas convencionais e din micos luz dos requisitos impostos pela carga pelo sistema de medi o da concession ria de energia e por aspectos associados qualidade da energia de forma a se definir qual deles mais compat vel com essa aplica o 29 Finalmente nos Cap tulos 8 e 9 apresentam se respectivamente as conclus es finais do trabalho e algumas propostas para seu aprofundamento e extens o Adicionalmente foram inclu dos as Refer ncias Bibliogr ficas al m de outras fontes consultadas e os Ap ndices 1 a 3 que contemplam informa es gerais complementando detalhando alguns aspectos abordados ao longo do texto principal e ilustrando o trabalho desenvolvido 30 2 Fator de Pot ncia Abordagem Geral e Revis o Te rica Este cap tulo apresenta os aspectos gerais e uma sintese da teoria b sica associada ao assunto Fator de Pot ncia concentrando se basicamente na caracteriza o deste ndice e na import ncia de seu monitoramento e controle nas instala es industriais e comerciais fundamentalmente quando da presen a de cargas com r pida din mica operacional Por se tratar de um capitulo destinado revis o e nivelamento b sico de informa es sua leitura poder em princ pio ser dispensada de modo que o leitor possa concentrar se em cap tulos mais diretamente focados no tema espec fico da Disserta o 2 1
26. til por exemplo na corre o do fp nos per odos em que ocorrem r pidos picos oscilat rios na pot ncia reativa requerida pelas cargas oportuno enfatizar desde j como ser visto ao longo desta Disserta o que os sistemas convencionais existentes e largamente empregados geralmente baseados em contatores e controladores autom ticos do fp com est gios de controle comutados a rel s n o s o via de regra capazes de compensar plenamente as cargas com din mica r pida simplesmente por n o apresentarem resposta suficientemente adequada a esse prop sito Salienta se que para uma atua o segura e eficaz os sistemas de corre o do fp devem ser suficientemente r pidos para compensar a necessidade de reativos considerando se o limite de sensibilidade dos sistemas eletr nicos de medi o das concession rias de energia Essa sensibilidade refletida pelo tempo entre amostragens sucessivas de corrente e tens o bem como pelo tempo efetivos de medi o janela de medi o a partir do qual s o calculadas as grandezas eficazes tens o e corrente rms Essas em ltima an lise ser o a base para a determina o das pot ncias demandas ativa e reativa dos consumos cumulativos das energias ativa e reativa e consequentemente do fator de pot ncia operacional em um dado intervalo de tempo Palavras chave Fator de Pot ncia Energia Reativa Compensa o de Reativos Cargas Industriais com Din mica R pida
27. 0 9953 567 46 67675 12706 46135 21538 0 9349 551442 6763 2886 40021 18942 0 9420 56341 737 08 1475 50496 25502 09241 652 34 eame a783 55270 268 868 ooma 0 9478 O Novo fp indicado na ltima coluna direita refere se obviamente ao fp no circuito alimentador a montante do barramento de alimenta o das cargas barramento ao qual estaria tamb m conectada a pot ncia capacitiva respons vel pela corre o Para o melhor entendimento da rotina de c lculos pr programada na planilha pode se tomar como base a Tabela 7 3 que apresenta suas linhas iniciais As explica es sobre a rotina de c lculos pr programada s o apresentadas nos par grafos a ela subseq entes 173 Tabela 7 3 Detalhamento da abordagem anal tica te rica preliminar para corre o do fp KVAr KVAr SO aie capes e Instante solicitado E P E P enxergado Novo FP pela introduzido em pelo cues ou retirado opera o controlador 835 12 895 94 0 o 8959 625 25 75074 0 1 o 7507 475 45 ms 0 o 552g qus1279 51200 Oo o 61200 312 85 43412 376 32 376 32 57 80 478 69 45 03 331 29 447 40 O in cio do processo como j mencionado anteriormente se d no instante 4 300 no qual 0 6277 com base nas pot ncias ativa e reativa solicitadas pela carga o controlador calcula a necessidade de kVArs capacitivos a se
28. 3600 4200 4800 5400 6000 6600 7200 7800 8400 9000 9600 10200 10300 1400 12000 12600 13200 13300 14400 15000 15600 16200 16300 17400 18000 N DE INTERVALOS DE 100 MILISEGUNDOS 600 intervalos 1 minuto KVAr 1 100 00 1 000 00 900 00 800 00 Pot ncia Reativa 700 00 600 00 500 00 400 00 300 00 200 00 100 00 0 00 cs 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 o o gt o 2 o o o 2 2 o o 2 9 Q oS o 9 2 Q Q o o 2 Q o o g o es amp 6 amp Bw 2 e S amp S e TER FS SF SB Ss Se Se S amp S Be S S N A a 3 3 Ln E a a e o N N cal a eo o x es aa 8 A 8 8 8 8S O lO N DE INTERVALOS DE 100 MILISEGUNDOS 600 Intervalos 1 minuto Fator de Pot ncia 1 00 0 90 0 80 0 70 0 60 0 50 0 40 0 30 0 20 0 10 0 00 600 1200 1800 2400 3000 3600 4200 4800 5400 6000 6600 7200 7800 8400 9000 9600 10200 10800 11400 12000 12600 13200 13800 14400 15000 15600 16200 16800 17400 18000 N DE INTERVALOS DE 100 MILISEGUNDOS 600 Intervalos 1 minuto Figura 7 31 Din mica operacional da carga 30 minutos de opera o Tomando se como base os registros coletados no instante de ocorr ncia da m xima demanda reativa indutiva no subintervalo considerado 843 84 kW e 1 078 19 kVAr correspondentes ao fp 0 62ynpurivo calculou se do mesmo modo que para as an lises anteriores a pot ncia reativa capaci
29. 4000 4125 4250 4375 4500 4625 4750 4875 5000 5125 5250 5375 5500 5625 5750 5875 6000 milisegundos KVAr Pot ncia Reativa 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 4000 4125 4250 4375 4500 4625 4750 4875 5000 5125 5250 5375 5500 5625 5750 5875 6000 milisegundos FP Fator de Pot ncia resultante 1 000 gt 0 900 0 800 0 700 0 600 0 500 0 400 0 300 0 200 0 100 0 000 y T y T T T z r r y 1 4000 4125 4250 4375 4500 4625 4750 4875 5000 5125 5250 5375 5500 5625 5750 5875 6000 milisegundos KVAr INSER O RETIRADA DE CAPACITORES 800 750 4 700 650 600 4 550 500 450 400 350 300 250 4 200 150 4 100 50 4 o 4000 4125 4250 4375 4500 4625 4750 4875 5000 5125 5250 5375 5500 5625 5750 5875 6000 milisegundos Figura 7 35 Caracteriza o gr fica do processo de corre o do fp a intervalos de 125 milisegundos 189 Note se que nessa abordagem o processo de corre o explicitado de modo compat vel com o comportamento esperado para um sistema de corre o o fator de pot ncia baseado em m dulos de pot ncia a tiristores contemplando se tamb m a din mica de um controlador autom tico comercial que imponha um retardo de 100 ms Os dados que originaram os gr ficos obtidos nessa an lise apresentados na Tabela 7 6 permitem observar e concluir que a partir do in cio das a es de controle efe
30. 5 harm nica em sistemas de 60 Hz Nesse caso a op o depender da magnitude amplitude da harm nica aqui considerada uma vez que o filtro embora desintonizado absorver alguma parcela da corrente harm nica Para magnitudes harm nicas mais pronunciadas prudente que se eleve o fator de desintonia buscando se garantir tanto quanto poss vel a preserva o dos capacitores De maneira geral o fator de desintonia de 7 representa um compromisso razo vel entre custo e benef cio perante a presen a da quinta harm nica sendo esta a de menor ordem presente no ponto de liga o do filtro Se no entanto a menor harm nica corresponder terceira 180 Hz deve se optar por fatores de desintonia bem superiores 14 por exemplo Em suma o espectro harm nico pode ser considerado como o instrumento definidor do fator de desintonia a utilizar 53 A indutancia do reator a ser empregado em cada fase em s rie com o banco capacitivo trif sico calculada em fun o da reat ncia capacitiva do banco a frequ ncia fundamental Xc e do fator de desintonia p lembrando se que p Xc X e que L X 277f Dois outros importantes aspectos a serem considerados quando do dimensionamento e especifica o de filtros desintonizados s o o n vel de tens o a que os capacitores s o submetidos calculado pela seguinte express o a seguir COTRIM 1 2008 1 2 21 onde Vc tens o fase fase aplicada sobre os cap
31. 5135 887 33 1024 82 50 00 650 13 324 82 0 9391 5140 883 98 1028 92 33 16 650 13 345 76 0 9313 5145 830 64 1033 03 50 00 650 13 333 03 0 9354 5150 877 29 1037 13 43 58 650 13 343 56 0 9311 5155 873 95 1041 24 50 00 650 13 341 24 0 9315 5160 870 60 1045 35 50 00 650 13 345 35 0 9295 5165 867 26 1049 45 50 00 650 13 349 45 0 9275 5170 863 91 1053 56 50 00 650 13 353 56 0 9255 5175 860 57 1057 66 68 36 50 700 14 289 31 0 9479 5180 857 22 1061 77 6 45 yoo 14 355 32 0 9238 5185 853 88 1065 88 50 00 yoo 14 315 88 0 9379 5190 350 53 0 9305 5195 5205 846 04 1072 09 50 00 700 14 322 09 0 9346 5210 848 24 1065 99 44 01 TOO 14 321 98 0 9349 5215 850 44 1059 88 43 17 700 14 316 71 0 9371 5220 852 64 1053 78 37 18 yoo 14 316 60 0 9375 5225 854 83 1047 68 36 35 yoo 14 311 33 0 9396 5230 857 03 1041 57 30 36 TOO 14 311 21 0 9399 5235 859 23 1035 47 29 52 700 14 305 95 0 9421 5240 861 43 1029 37 23 53 yoo 14 305 83 0 9424 5245 863 63 1023 26 22 69 yoo 14 300 57 0 9444 5250 865 83 1017 16 16 71 TOO 14 300 45 0 9447 5255 868 03 1011 06 15 87 700 14 295 19 0 9468 5260 870 23 1004 95 9 88 yoo 14 295 07 0 9470 5265 872 43 998 85 9 04 yoo 14 289 81 0 9490 S5270 874 63 992 75 3 05 TOO 14 289 69 0 9493 S275 876 83 986 64 2 22 700 14 284 43 0 9512 5280 879 02 980 54 3 77 yoo 14 284 31 0 9515 5285 881 22 974 43 4 61 700 14 279 05 0 9533 5290 883 42 965 33 10 60 TOO 14 278 93 0 9536 5295 885 62 962 23 11 44 700 14 273 66 0 9554 5300 887 82 956 12 10 97 o 700 14 267
32. 5725 o 0 9409 5750 o 0 9343 5775 50 0 9546 5800 o 0 9486 5825 o 0 9393 5850 o 0 9302 5875 50 0 9461 5900 o 0 9377 5925 50 0 9588 5950 o 0 9581 5975 o 0 9574 6000 o 0 9568 178 A partir dessa planilha tornou se possivel caracterizar graficamente 0 comportamento das pot ncias ativa teoricamente invari vel e reativa do fator de pot ncia resultante e da inser o retirada de est gios capacitivos conforme pode se observar na Figura 7 29 Note se que nessa abordagem o processo de corre o explicitado de uma maneira um pouco mais compat vel com o comportamento esperado para um sistema de corre o din mica do fator de pot ncia baseado em m dulos de pot ncia a tiristores Os dados que originaram os gr ficos obtidos nessa an lise apresentados na Tabela 7 4 permitem observar e concluir que em que pesem as defasagens de tempo inerentes ao processo de corre o kVArs capacitivos calculados para um instante de tempo e aplicados 25 milisegundos ap s para o tipo de carga em quest o o fator de pot ncia corrigido no alimentador geral manteve se praticamente equivalente ao valor pretendido fp 0 951npurivo Vale ressaltar que a partir do in cio das a es de controle efetivo o valor m dio no subintervalo analisado situou se em patamar equivalente a 0 9478rnpurivo considerando se o in cio dos procedimentos de corre o cerca de 0 9 segundo antes do pico de pot ncia reativa indutiva da carga O
33. 8 79 INDUTIVO 0 8 5 INDUTIVO capacitores acionados por contatores 29 min 0 93 7 INDUTIVO 0 926 mpurivo 0 91 Sinputivo 0 907 purivo Autom tico din mico capacitores acionados por m dulos 1 78 gt tiristorizados com tempo m dio global 0 948 purivo 0 938 purvo 0 928 mpurivo 0 918inpurivo de resposta de 25 ms Autom tico din mico capacitores acionados por m dulos HS tiristorizados com tempo m dio global 0 937 purvo 9 928 npurivo 9 91 Sinputivo 9 908 nputivo de resposta de 125 ms Conceitual Autom tico din mico 0 625 s m dulos capacitores e STATCOM 0 953mpunvo 0 945mpurvo 0 933wpurivo 0 927 npunvo contempla o intervalo de ocorr ncia da m xima demanda de reativos os resultados consideram que os mesmos fatores de pot ncia sejam ajustados no CAFP e no sistema de controle do STATCOM BT Din mica de atua o e estabilidade no processo de corre o do fp Considerada a r pida din mica operacional da carga outro aspecto a ser destacado refere se estabilidade no processo de corre o do fator de pot ncia o que decorre da velocidade de atua o de cada sistema ou em outras palavras de seus respectivos tempos de resposta Notou se que quanto menores s o os intervalos entre a es consecutivas de controle efetivo mais est vel ou menos oscilat ria a curva do fator de pot ncia obtido em um mesmo intervalo de tempo analisado
34. Estadual 062 002160 0057 q Barbacena 1 200 CEP30190 131 Bolo Horizonte MG Brasil S rie B5N 04200290030651 x Li PREV TE YYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYY 80101 23 03 4200 7 i ABR 2002 ENDERE O DA UNIDADE CONSUMIDORA cer 7 z LEIT ATUA EMISS O APRESENTA O AV GAL DAVID SARNOFF 2237 32210 000 11 03 EE 10 0400 11 04 2002 11 04 2002 ENDERE O DE APRESENTA O DA NFICONTA MUNIC PIO cer KANO DE ATIVIDADE YYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYY YCONTAGEM 32210 110 Industrial CNPJ INSC ESTADUAL 00 000 000 0000 00 000 000000 m A RD Zea UN ER fis op sales e tem Cr kw erp OMC 007000139 ao 210 Ea to T 8 634149 kW 23 312 15 25 926836 kW 36 297 57 25 926845 MW ig asas 8 634161 KVAr Gus gt 71427000 11000 kWh 70 198 28 157 354000 1000 kWh 11 565 49 71427000 1000 kVArh 161 147 13 21 1 056 300 kWh 0 005976 kWh 6 311 90 Base C lculo ICMS Aliquota Valor ICMS em R 7 VENCIMENTO 167 453 21 18 30 141 57 nad 48 04 2002 INFORMACOES AO CONSUMIDOR CENTRAL DE ATENDIMENTO CEMIG CAC 0800 310 196 24 Horas dia Qualidade do fornecimento de energia em CONTAGEM que pertence a REG DISTR DE CONTAGEM no m s de FEV 2002 Valores m ximos permitidos por m s em sua Unidade Consumidora 3 60 horas sem energia DEC e 2 70 vezes sem energia FEC Cada Unidade Consumidora UC ficou em m dia 0 98 horas sem energia DEC e 0 48 vezes sem energia FEC Valores m ximos permitidos por m s em sua Unidade Consumidora 19 20 h
35. Figura 2 8 Controle de capacitores alimentados por 2 ou mais transformadoeres em paralelo nyrene e E ETNE AE scans a 39 Figura 2 9 Correntes harm nicas presentes em uma instala o el trica gen rica 42 Figura 2 10 Correntes e tens es harm nicas amplificadas pela presen a de ROI LETLI AEEA EE E E E A A E E N SE 42 Figura 2 11 Resson ncia Paralela Circuito equivalente 43 Figura 2 12 Resson ncia SEND nsaiecchpncreuclinahiaas bah sauna seda a as Sa 44 Figura 2 13 Fator de pot ncia em sistemas senoidais ccccccceseceeseeeectenee tne tete tess tteseenstees 46 Figura 2 14 Tetraedro de pot ncias em sistemas distorcidos 46 Figura 2 15 Filtro desintonizado de baixa tens o Esquem tico simplificado 49 Figura 2 16 Resposta em Frequencia Zp x h orais interac idence aise 50 Figura 3 1 Medi o de reativos indutivo e CAPACItIVO cccccccceecsecete tite tetettesee ete tnetneeenstees 60 Figura 4 1 Medi o de energia el trica em m dia tens o iii 63 Figura 4 2 Medi o de energia el trica em baixa tens o eee 63 Figura 4 3 Medi o em baixa tens o Aspectos gerais iiitieeeeeeerereereerenea 64 Figura 4 4 Medi o em m dia tens o subesta o abrigada Aspectos gerais 65 Figura 4 5 Conceitua o de DMCR e FER Situa o hipot tica para fp 0 707 67
36. Figura 4 6 Conta de energia el trica CEMIG Subgrupo AS 72 Figura 4 7 Medidores eletr nicos de energia el trica ccccccccccesecetseeesetenseeneteteeeeseenseeeaneees 75 Figura 4 8 Medidor eletr nico de energia el trica Esquem tico de liga o 76 Figura 4 9 Medi o de energia el trica Esquem tico em blocos simplificado 77 Figura 4 10 Convers o analosico diSital tes cas saeehsyosaus ypdvssd sauna iopys deal Nara Sds 77 Figura 5 1 Corre o do fp Sistema autom tico CONVENCIONAL cccccececeese settee teens testes 88 Figura 5 2 Corrente de energiza o inrush de um capacitor ias 90 Figura 5 3 Contator com resistores de pr inser o iiiteteeeeerereereareraeeneeaa 90 Figura 5 4 Redu o da corrente de inrush de um capacitor com resistores CE Diesel CAD sadias ae da ea cen eal cn a Re ES aa RR oe ON 91 Figura 5 5 Liga o de um capacitor em paralelo com um banco de capacitores j ligado TRE apt oles iara U a DO a O D loans 93 Figura 5 6 Corre o do fp Sistema autom tico para compensa o din mica GUSTIN tempo real ceia ninad entanto car A da dna dd qua Ed lan an dida un 94 Figura 5 7 Sistema de corre o din mica do fp Sinal de ativa o e disparo COS TUT ISLOV OS raia Eri en AT EL QL 96 Figura 5 8 Sistema de corre o din mica do fp Energiza
37. NOKIAN 2002 2 p NOKIAN 2 2006 NOKIAN CAPACITORS Ltd Detuned filters Tampere Finland NOKIAN 2006 4 p ONOFRE 2007 ONOFRE Virna Costa Modelagem e Caracteriza o de SVC s para Aplica es de Alto Desempenho 2007 136 f Disserta o Mestrado em Engenharia El trica Universidade Federal de Minas Gerais Belo Horizonte 2007 ONS 1 2008 ONS OPERADOR NACIONAL DO SISTEMA EL TRICO Subm dulo 12 1 Medi o para faturamento vis o geral Rio de Janeiro ONS 2008 6 p ONS 2 2008 ONS OPERADOR NACIONAL DO SISTEMA EL TRICO Subm dulo 12 2 Instala o do sistema de medi o para faturamento Rio de Janeiro ONS 2008 31 p ONS 3 2008 ONS OPERADOR NACIONAL DO SISTEMA EL TRICO Subm dulo 12 3 Manuten o do sistema de medi o para faturamento Rio de Janeiro ONS 2008 22 p ONS 4 2008 ONS OPERADOR NACIONAL DO SISTEMA EL TRICO Subm dulo 12 4 Leitura de medi o para faturamento Rio de Janeiro ONS 2008 7 p ONS 5 2008 ONS OPERADOR NACIONAL DO SISTEMA EL TRICO Subm dulo 12 5 Certifica o de padr es de trabalho Rio de Janeiro ONS 2008 8 p ONS 6 2008 ONS OPERADOR NACIONAL DO SISTEMA EL TRICO Subm dulo 12 6 Configura es de medi o para faturamento Rio de Janeiro ONS 2008 12 p PASERBA 199 PASERBA J LARSEN E LAUBY M LEONARD D NAUMANN S MILLER N SENER F Feasibility Study for a Distribution Level STATCON In FAC
38. No caso do faturamento associado DMCR a parcela de demanda reativa excedente e seu faturamento s o geralmente denominados UFDR Unidade para Faturamento de Demanda Reativa Excedente e FDR faturamento da demanda reativa excedente respectivamente Ao longo de um ciclo completo de monitoramento por parte da medi o da concession ria de energia ser contabilizada para cada posto hor rio ou seja ponta e fora de ponta a m xima UFDR expressa em kW dentre as verificadas nos intervalos de 1 hora na ponta e fora de ponta em que tenham ocorrido baixos fp s Os valores a serem faturados ser o obtidos aplicando se a tarifa de demanda TDA p relativa a cada posto hor rio ponta e fora de ponta conforme a express o a seguir j apresentada ao longo do Cap tulo 3 subitem 3 2 2 0 92 fp Nessa express o o termo DA x 0 92 fp corresponde DMCR em cada intervalo de monitoramento hor rio O termo DF yp corresponde demanda fatur vel em cada posto hor rio p no per odo de faturamento Todo o termo entre colchetes corresponder UFDR Portanto o faturamento da demanda reativa excedente em cada posto hor rio s se realizar caso a m xima DMCR verificada ao longo de um ciclo completo de faturamento geralmente 1 m s seja superior demanda kW fatur vel Em outras palavras n o haver FDR caso a express o anterior resulte em valor negativo 70 Portanto em resumo pode se relacionar a segii ncia
39. Paulo Prentice Hall 2003 cap 14 pp 597 610 DIAS 2005 DIAS G A D SONALIO F V TELL M BEHLE F K SANTANA B CASA Darcy Intera o entre forno de indu o e banco de capacitores Estudo de caso 215 In SEMINARIO BRASILEIRO SOBRE QUALIDADE DA ENERGIA ELETRICA VI 2005 Bel m PA Bel m SBQEE 2005 pp 127 130 D AZ 2004 D AZ Vitor M H CFP M xico SIEMENS 2004 72 p Dispon vel em http www rodisa com mx ArchivosPagWEB Capacitores pdf DIXON 2006 DIXON Juan MOR N Luis RODRIGUES Jos DOMKE Ricardo Reactive Power Compensation Technologies State of the Art Review Chile Pontificia Universidad Cat lica de Chile Universidad de Concepcion Universidad Federico Sta Maria 2006 21 p DUGAN 1 2002 DUGAN Roger C McGRANAGHAN Mark F SANTOSO Surya BEATY H Wayne Fundamentals of harmonics In Electrical Power Systems Quality Second Edition Columbus Ohio McGraw Hill 2002 cap 5 pp 167 224 DUGAN 2 2002 DUGAN Roger C McGRANAGHAN Mark F SANTOSO Surya BEATY H Wayne Applied Harmonics In Electrical Power Systems Quality Second Edition Columbus Ohio McGraw Hill 2002 cap 6 pp 225 294 EATON 2004 EATON ELECTRICAL Inc Power Factor Correction A Guide for the Plant Engineer Capacitor Banks amp Passive Harmonic Filters USA EATON 2004 28 p Disponivel em http www cypresspowerservices com pdfs eaton Powerfactor PowerFactorC
40. Tabela 7 5 Planilha de c lculos das pot ncias capacitivas para corre o do fp a intervalos de 25 ms KVAr ind solchade Cos KWArcap e S DATA HORA n interv P3f Q3f S3f FP3f KW pela trodes em hs estagios controlador FP oa ouretirados Opera o ativados zaz 214558 580 20407 36357 46761 003 29407 36357 0 DO 3657 06 2ig2008 214558 581 277 60 43420 51543 0 54 277 60 43429 0 0 O 434201 05 zis2008 21455 582 34045 44456 55995 061 34045 44456 0 0 0 445 06 zaz 214558 583 36380 46374 58942 062 36380 46374 0 0 0 46374 08 aos 214558 584 36501 49052 611 431 060 36501 49052 0 0 O 49052 060 292008 214558 585 34960 43896 56116 062 34960 43896 0 0 O 489 08 z200 21455 586 41803 44588 61181 068 41893 44588 0 0 0 44588 06 208 214558 587 30920 45901 55349 056 309 29 45901 0 0 O 45901 056 2ig2008 21455 588 30278 46753 61062 064 30278 46753 0 0 O 4753 064 29008 21455 580 31042 42428 52572 0 59 31042 42428 0 0 0 42428 0 59 e008 214559 590 30587 35854 47128 065 30587 358 54 0 o 0 35854 06 zaz 214559 591 25127 31837 40558 062 251 27 318 37 a 31837 062 292008 214559 592 34850 36491 50322 0 60 34650 36491 ep A 38491 0 69 zis2008 214559 593 19655 28223 34392 0 57 19655 28223 E e ee ee z200 214559 504 25401 40024 47453 0 54 25491 40024 e o 40024 0 54 208 214559 505 37500 440 14 57823 065 37500 440 14 4
41. Xc Xteq R Xc Xreg R se R lt lt Xreg gt LparALELO Xteq R XC R 2 8 Note se que R resist ncia equivalente da fonte de suprimento transformador e cablagens nao se encontra representada nas figuras anteriores Por m um par metro existente em situa es reais apresentando valor geralmente muito inferior reat ncia equivalente Xteq principalmente na fregii ncia de resson ncia Portanto ZparaLELo assume valor elevad ssimo e mesmo uma corrente harm nica de pequena magnitude causa uma elevada tens o no ponto de alimenta o do capacitor o que se percebe observando se a express o a seguir e levando se em conta que R lt lt Xreq VparaLELO ZpARALELO IH Xreg IR In 2 9 Em alguns casos segundo DUGAN 1 2002 o sistema de corre o do fator de pot ncia e a indut ncia equivalente a montante s o enxergados pelas fontes harm nicas com um circuito LC s rie conforme indica o esquem tico unifilar apresentado na Figura 2 12 44 Barramento de Distribui o LAAAY NY S DI Distor o ETE na Tens o x 4 Correntes Harm nicas Sistema de ie oS Corre o PA O do FP mee MM SSH S Figura 2 12 Resson ncia S rie Fonte DUGAN 1 2002 figura traduzida Se a freq ncia de resson ncia corresponde a uma harm nica caracter stica gerada pelas cargas n o lineares presentes o circuito LC drenar uma elevada parcela da cor
42. edifica es gerando parcelas hor rias de nus totalizadas ao final de um ciclo completo 1 m s de faturamento CODI 2004 ANEEL 2000 Sendo assim verifica se que todas as parcelas de consumo de energia ativa e reativa efetivamente registradas a cada hora e que incorram em baixo fp sem a devida 31 compensa o dos reativos contribuem para o nus final na conta de energia el trica Dai a import ncia de se promover o controle do fator de pot ncia praticamente em tempo real ou seja em tempo compat vel preferencialmente inferior com a sensibilidade dos sistemas eletr nicos de medi o das concession rias de energia fundamentalmente para as cargas que apresentam din mica r pida Note se ainda que conforme a legisla o em vigor publicada em ANEEL 2000 s o penalizados os consumidores com fatores de pot ncia hor rios inferiores a 0 92rnpurivo nos per odos diurnos e noite geralmente entre 06 00 e 24 00 hs e inferiores a 0 92capacrrivo no per odo da madrugada geralmente entre 0 00 s 06 00 hs o que ressalta ainda mais a necessidade da aplica o adequada de sistemas de corre o din mica do fp maiores detalhes relativos atual legisla o sobre o fator de pot ncia ser o apresentados no Cap tulo 3 Al m disso importante ressaltar o relativo desconhecimento e a inexperi ncia de v rios profissionais de mercado no que se refere aos sistemas de corre o din mica Na pr tica n o
43. o Figura 5 5 Liga o de um capacitor em paralelo com um banco de capacitores j ligado rede Fonte SIEMENS 1 1975 Os par metros e grandezas importantes para essa an lise s o a rela o entre as pot ncias do banco j ligado rede Q e do capacitor a ser energizado Q2 x Q1 Q2 para valores crescentes de x tamb m ser crescente a solicita o sobre o contator que energiza o capacitor inserido a indut ncia equivalente L do circuito terminal de alimenta o dos capacitores j ligados rede banco j energizado e a indut ncia do circuito terminal de alimenta o do capacitor a ser energizado L2 quanto menores forem tais indut ncias o que geralmente ocorre na pr tica devido aos comprimentos curtos dos cabos nos circuitos terminais mais rigorosas ser o as solicita es sobre o contator a indut ncia da linha de alimenta o do banco de capacitores Li considerando se o percurso dos cabos desde o transformador at o barramento de alimenta o do banco capacitivo quanto menor for o comprimento dos cabos nesse trecho maior ser a solicita o sobre o contator a pot ncia nominal do transformador Pr quanto maior for a pot ncia do transformador maior ser a solicita o sobre o contator no momento da energiza o Em SIEMENS 1 1975 apresenta se detalhadamente uma metodologia espec fica para avalia o e especifica o de contatores comuns para manobr
44. o na origem geralmente o transformador a montante pode ser calculado pela express o a seguir AV P X L 0 V 2 5 onde AV eleva o percentual da tens o no ponto de instala o do banco de capacitores P pot ncia capacitiva em opera o kVAr X reat ncia indutiva unit ria dos circuitos entre a origem e o banco ohms km L comprimento dos circuitos entre a origem e o banco km e V tens o fase fase kV na origem Esses benef cios adicionais podem ser obtidos por meio de uma avalia o mais criteriosa das possibilidades de localiza o dos capacitores ao longo da instala o 38 2 2 4 Bancos automaticos de capacitores com base em MAMEDE 2007 COTRIM 1 2008 WEG 2001 SIEMENS 1 2002 e CODI 2004 Os sistemas para corre o autom tica do fp s o geralmente adotados para corre o global ou corre o por setores instala es de m dio e grande portes considerando o suprimento de energia reativa capacitiva conforme as necessidades moment neas da instala o ou de parte dela e promovendo o controle din mico do fator de pot ncia Um esquem tico orientativo e bastante simplificado dessa configura o pode ser visualizado pela Figura 2 7 O controle exercido por um equipamento eletr nico controlador autom tico do fp CAFP Monitoram se os n veis de tens o atrav s de sinais obtidos a partir da rede monitorada e os n veis de corrente em um alimenta
45. rio Da mesma forma caso o controle do STATCOM BT revele a presen a de um excesso de corrente reativa fluindo pela rede em compara o com a efetivamente necess ria haver a redu o da corrente capacitiva at ent o fornecida pelo conversor ou mesmo um dreno de corrente reativa indutiva para ele de modo que tal excesso limitado obviamente pot ncia m xima admiss vel pelo conversor seja absorvido sem fluir para outros pontos da instala o Essas fun es s o exercidas dinamicamente por ambos os subsistemas de corre o estando os mesmos ajustados para o mesmo fator de pot ncia alvo requerido Uma situa o hipot tica e simplificada apenas para melhor entendimento ilustrando um processo de corre o conjunta do fp apresentada na Figura 6 11 Os reativos que seriam efetivamente supridos pelo STATCOM BT s o representados pelas reas hachuradas REATIVOS A SEREM COMPENSADOS nt 55 Eo Za or rn Go CAPAC ITORES Figura 6 11 Compara o entre a corre o exclusivamente por capacitores e por capacitores STATCOM BT 140 Quanto a estabilidade do processo de controle conjunto bancos capacitivos com acionamentos tiristoriados STATCOM BT e as a es de controle efetivo bom lembrar que a resposta din mica de um STATCO
46. ticas e a tens o residual nos capacitores se torne nula conforme j abordado anteriormente Segundo SILVA 2009 em se tratando da desenergiza o efetivado o comando para abertura uma das chaves est ticas se abrir primeiro chave associada fase em que a corrente se anular primeiro no instante do pico da tens o nessa fase por se tratar de carga considerada puramente capacitiva Ap s esse instante as tens es resultantes nos demais capacitores passam a depender de suas tens es residuais e da tens o entre a fase diretamente conectada ao barramento e a fase cuja chave est tica ainda permane a em condu o Portanto ap s o desligamento total um dos ramos monof sicos internos ao delta permanece com tens o equivalente tens o de pico da rede positiva ou negativa o segundo com tens o igual a 0 37 pu positiva ou negativa e o terceiro com o negativo da soma dessas duas tens es ou seja 37 pu conforme se observa pela Figura 6 5 Essa situa o tamb m abordada em GREENWOOD 2 1991 a T fo a o a i Tens es da Rede dos Capacitores e Comando pu an o T 1 1 f ji 0 005 0 01 0 015 0 02 0 025 0 03 0 035 0 04 0 045 0 05 Tempo s 1 N Figura 6 5 Tens o residual no banco trif sico de capacitores ap s o desligamento Fonte SILVA 2009 De acordo com as abordagens apresentadas em SILVA 2009 no processo de religamento dos
47. 0 100 MW Q w Reactive power 0 10 kvar t2 O 100 Mvar S var Apparent power 0 10 kVA t2 0 100 MVA AQ VA Missing power to reach the pre set alarm cos 0 10 kvar t2 O 100 Mvar AN var Missing capacitor steps to reach the pre set alarm cos Temperature optional T1 Cor F Temperature T1 optional external probe 1 40 C 105 C 2 C 40 C gt 150 C T2 Cor F Temperature T2 optional external probe 2 40 C 105 C 2 C 40 C gt 150 C All the measurements are averaged over one second exoept AQ and AN for which the maximum Ex noto Powar factor Din ent power factor Sa ovary aceri 2 Displacement power factor or cos q caloulation based on the fundamental value of the e measurements This value is used as the reference value by Electridty Supplies Companies 1 the range values have to be multiplied by the CT ratio ums If 11 cap P Q 8 AQ 3 Power factor calculation based on the fundamental and harmonic values of the and the PT ratio Wms V1 P Q S AQ measurements The power factor is always lower than or equal to the displacement power factor If a transformer is used for the voltage measurement the harmonic voltage measurements may be erroneous due to the fiter behaviour of the transformer The use of a high quality ransformer should minimise the error Figura 5 17 Controlador autom tico Informa es disponibilizadas em display Fonte ABB 2002 Nem todos os
48. 0 fm 4000 4100 4200 4300 4400 4500 4600 4700 4800 4900 5000 5100 5200 5300 5400 5500 5600 5700 5800 5900 6000 milisegundos Figura 7 29 Caracteriza o gr fica do processo de corre o do fp a intervalos de 25 milisegundos 180 O grafico relativo ao numero de estagios capacitivos ativados apresentado na Figura 7 30 obviamente similar ao grafico de Inser o retirada de capacitores integrante da Figura 7 29 N de Est gios Ativados Re una Ree Nos eR wor N ORPNWEU DOO 4000 4100 4200 4300 4400 4500 4600 4700 4800 4900 5000 5100 5200 5300 5400 5500 5600 5700 5800 5900 6000 milisegundos Figura 7 30 Din mica de inser o e retirada de est gios capacitivos intervalos de 25 milisegundos 7 2 8 4 Avalia es para um sistema de corre o com banco autom tico convencional Dando continuidade s avalia es as condi es e a perfomance de um sistema de corre o convencional gen rico acionamentos por contatores tamb m foram avaliadas Para isso a base de dados original foi novamente adaptada para atendimento aos seguintes requisitos caracteriza o do comportamento da carga de modo a compatibiliz lo temporalmente aos tempos de opera o dos sistemas convencionais de controle do fp atualmente dispon veis no mercado ado o de uma sistem tica de corre o realistica cont
49. 10 0 9576 192 193 Com a planilha tornou se poss vel caracterizar graficamente a inser o retirada de pot ncia reativa capacitiva pelos m dulos tiristorizados a inje o de pot ncia capactiva absor o de pot ncia indutiva pelo STATCOM BT e o fator de pot ncia resultante enxergado pelo sistema a montante do conjunto conforme pode se observar na Figura 7 37 Atua o dos M dulos Tiristorizados a cada 125 ms 750 700 4 kVAr 650 600 4925 5050 5175 milisegundos 5300 5425 5550 kVAr Atua o do STATCOM de 50 kVA a es em 5 milisegundos 700 7 t N a t amp s 700 ji i i 4925 5050 5175 ENEA 5300 5425 5550 FP Fator de Pot ncia resultante 1 000 0 950 Ec TZ 0 900 0 850 0 800 0 750 0 700 0 650 0 600 4 0 550 0 500 0 450 0 400 0 350 0 300 0 250 0 200 0 150 0 100 0 050 0 000 4925 5050 5175 milisegundos 5300 5425 5550 Figura 7 37 Caracteriza o gr fica da compensa o de reativos M dulos Capacitores e STATCOM BT 194 As Figuras 7 38 7 39 e 7 40 apresentam respectivamente e para o per odo de 0 625 segundo a din mica de atua o do STATCOM BT a superposi o e valor resultante das a es de compensa o de reativos dos bancos acionados por m dulos tiristorizados e do STATCOM BT e a pot ncia reativa no alimentador eletricamente a montante do c
50. 13 234 90 0 9638 862 82 650 13 225 12 0 9676 874 80 650 13 255 36 0 9599 886 78 15 16 o 650 13 285 60 0 9519 898 76 650 13 315 83 0 9434 910 74 650 13 346 07 0 9348 894 02 Oo 650 13 366 60 0 9252 877 3 650 13 387 13 0 9149 6 5 87 o 650 13 407 66 0 9037 650 13 397 68 0 9067 650 13 367 16 0 9206 650 13 336 64 0 9336 124 81 100 750 15 206 12 0 9741 750 15 170 25 0 9799 750 15 134 38 0 9857 750 15 98 51 0 9911 750 15 62 64 0 9958 85 69 100 650 13 119 88 0 9834 650 13 Ta 0 9922 650 13 34 34 0 9983 650 13 8 43 0 9999 650 13 0 36 1 0000 93 35 100 550 11 109 15 0 9814 550 11 117 94 0 9787 550 11 126 73 0 9760 550 11 127 45 0 9749 550 a 128 18 0 9739 74 22 50 500 10 178 91 0 9493 500 10 179 63 0 9473 500 10 194 22 0 9409 80 500 10 208 80 0 9343 39 500 10 223 39 0 9278 98 Ter o 500 10 237 98 0 9212 90 500 10 263 90 0 9117 83 500 10 289 83 0 9027 75 500 10 315 75 0 8940 500 10 341 68 0 8858 52 79 50 550 11 296 76 0 9129 550 a3 301 84 0 9129 550 11 306 92 0 9129 550 11 312 00 0 9129 188 Com a planilha tornou se poss vel caracterizar graficamente o comportamento das pot ncias ativa teoricamente invari vel e reativa do fator de pot ncia resultante e da inser o retirada de est gios capacitivos no intervalo de tempo pr estabelecido em 125 ms conforme pode se observar na Figura 7 35 kW Pot ncia Ativa 1 000 900 800 700 600 500 400 300 200 100
51. 18000 o Ss o 600 1200 1800 2400 3000 3600 4200 10800 11400 u 12000 N DE INTERVALOS DE ry 00 MILISEGUNDOS 600 intervalos 1 inuto KVAr 1 000 00 Pot ncia Reativa 900 00 800 00 700 00 600 00 500 00 400 00 VW fT iif AIN T E RM d 300 00 H j 200 00 100 00 0 00 100 00 200 00 300 00 400 00 N DE INTERVALOS DE 100 MILISEGUNDOS 600 intervalos 1 minuto Fator de Pot ncia 1 00 u 0 90 0 80 0 70 0 60 0 50 0 40 0 30 0 20 0 10 0 00 9000 9600 600 1200 1800 2400 3000 3600 4200 4800 5400 6000 o 6600 7200 7800 8400 10200 10800 11400 12000 4 12600 13200 4 13800 4 14400 15000 4 15600 4 16200 16800 4 17400 18000 N DE INTERVALOS DE 100 MILISEGUNDOS 600 intervalos 1 minuto KVAr Inser o retirada de capacitores 800 Ja a ee 700 650 E 600 A po __ A 550 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 2400 3000 3600 4200 4800 5400 6000 6600 7200 7800 sia o o q a o aoa 8400 9000 9600 10200 10800 11400 12000 12600 13200 13800 14400 15000 15600 16200 16800 17400
52. 18000 N DE INTERVALOS DE 100 MILISEGUNDOS 600 intervalos 1 minuto Figura 7 32 Caracteriza o gr fica do processo de corre o do fp a intervalos de 1 minuto 184 O grafico relativo ao numero de estagios capacitivos ativados apresentado na Figura 7 33 obviamente similar ao grafico de Inser o retirada de capacitores integrante da Figura 7 32 Ne N de Est gios Ativados SR NURUaS OQ ps Spe SEEE PE N 1E 600 1200 1800 2400 3000 3600 4200 4800 5400 6000 6600 7200 7800 8400 9000 9600 10200 10800 11400 12000 12600 13200 13800 14400 15000 15600 16200 16800 17400 18000 N DE INTERVALOS DE 100 MILISEGUNDOS 600 intervalos 1 minuto Figura 7 33 Din mica de inser o e retirada de est gios capacitivos intervalos de 1 minuto Os fatores de pot ncia m dios a cada minuto s o apresentados no gr fico da Figura 7 34 Nesse gr fico os valores que n o atingiram o valor desejado 0 95mnpurivo ap s o inicio do processo de corre o encontram se destacados em amarelo Fator de Pot ncia M dio 1 00 0 979 0 958 0 960 9 957 0 955 9 958 0 90 0 80 4 0 70 0 60 4 HA HA O 1 2 3 4 56 7 B 9 10 3022 431415 16 47 19 1920 22 22 23 24 25 26 27 28 29 30 MINUTOS Figura
53. 1993 do DNAEE as bases da renova o dessa legisla o introduzindo se uma nova forma de abordagem do nus por baixo fator de pot ncia com os seguintes aspectos relevantes aumento do limite m nimo de 0 85 para 0 92 faturamento da energia reativa capacitiva excedente e redu o do per odo de avalia o monitoramento do fator de pot ncia passando o de mensal para hor rio a partir de 1996 O controle mais apurado da energia reativa visava fundamentalmente estimular os consumidores a melhorarem o fator de pot ncia de suas instala es el tricas com benef cios imediatos para eles pr prios atrav s da redu o de perdas e melhor desempenho de suas instala es como tamb m para o setor el trico nacional pela melhoria das condi es 56 operacionais e a libera o do sistema para atendimento a novas cargas com investimentos menores A portaria n 1 569 estabeleceu um n vel m ximo para a utiliza o de energia reativa indutiva ou capacitiva em fun o da energia ativa consumida kWh Por esse principio para cada kWh consumido em um determinado intervalo de tempo a concession ria permitiria o consumo de aproximadamente 0 426 kVArh indutivo ou capacitivo em fun o do hor rio do dia no mesmo intervalo sem acr scimo nos custos com energia el trica para as instala es consumidoras situa o que at hoje se mant m A t tulo de compara o a Tabela 3 1 apresenta o fator de pot ncia d
54. 600 00 l 500 00 A 400 00 300 00 200 00 100 00 0 00 0 00 1000 00 2000 00 3000 00 4000 00 5000 00 6000 00 7000 00 8000 00 9000 00 10000 00 Subintervalo de Medi o 1 21 59 20 a 21 59 30 em milisegundos extraido do per odo compreendido entre 21 00 00 e 22 48 23 em 02 09 2008 POTENCIA REATIVA 1 200 00 1 100 00 1 000 00 900 00 800 00 700 00 600 00 500 00 400 00 300 00 200 00 100 00 0 00 et 0 00 1000 00 2000 00 3000 00 4000 00 5000 00 6000 00 7000 00 8000 00 9000 00 10000 00 Subintervalo de Medi o 1 21 59 20 a 21 59 30 em milisegundos extra do do per odo compreendido entre 21 00 00 e 22 48 23 em 02 09 2008 KVAr FATOR DE POTENCIA 0 80 0 70 0 60 0 50 0 40 0 30 0 20 0 10 0 00 0 00 1000 00 2000 00 3000 00 4000 00 5000 00 6000 00 7000 00 8000 00 9000 00 10000 00 Subinterv
55. 7 34 Fatores de pot ncia resultantes intervalos de I minuto Os resultados obtidos na planilha e os gr ficos gerados nessa an lise permitem observar e concluir que consideradas a din mica do sistema convencional de corre o kVArs capacitivos calculados com base nos par metros el tricos em um dado intervalo de 1 minuto e aplicados ao in cio do 185 minuto seguinte e a r pida din mica operacional da carga o fator de pot ncia corrigido no alimentador geral manteve se oscilante n o atingindo o valor pretendido fp igual a 0 95inpurivo em todos os 29 intervalos de tempo Pressupondo se que o controlador autom tico desse sistema convencional gen rico tenha sido capaz de processar informa es em tempos da ordem de 100 milisegundos embora os c lculos para as corre es tenham se realizado com base em intervalos de 1 minuto hip tese bastante real stica considerados os controladores de mercado v rios fps capacitivos foram calculados enxergados ao longo do processo cerca de 15 do total Ressalta se que a partir do in cio das a es de controle efetivo o valor m dio em todo o per odo analisado situou se em patamar equivalente a 0 937ipurivo considerando se o in cio dos procedimentos de corre o cerca de 15 minutos antes do pico de pot ncia reativa indutiva da carga Todavia importante salientar que os fps m dios lan ados no pen ltimo gr fico da Figura 7 32 bem como o fp m dio ger
56. 71 4 4 3 Janela de medi o e c lculo dos valores rms para determina o das grandezas fatUr yeis us Reu SD n ulate DS RR A abana 81 4 5 Especifica es t cnicas de medidores pelas concession rias de energia 83 5 Configura es e Caracteriza o Geral dos Sistemas de Corre o do fp 87 5 1 Bancos autom ticos para corre o do fator de pot ncia eee ceeeeseesseceteceeeeeeeeeeseeesseenes 87 5 1 1 Corre o por bancos autom ticos convencionais ccscceesceesceseseeeseceeeceseeeseeeeseeesaeenes 87 di Ll Caracteriza o etal quis duma fi la a Aaa TU eins dO Dat Ans TO Lda es 87 5 1 1 2 Contatores para manobra de capacitores Principais crit rios de dimensionamento especifica o sa nani ALR UT OL CRT 92 5 1 2 Compensa o din mica utilizando eletr nica de pot ncia para acionamentos em degraus r pidos oe loc ssa nda RI TU 94 So lied al Caracteriza o gr l e rim ada STR SNS a 94 5 1 3 Controladores autom ticos do fator de pot ncia c erre 99 SS A Caracteriza o Deralissas ita dvhaincack pad Irado Sp ied 99 5 1 5 2 Parametriza es IBASIGAS ariiraa rA aaa ane GA TES Ab ea 100 5 1 4 Condutores dispositivos de seccionamento prote o e manobra acionamento para circuitos de capacitores 0 2 ee cecceeceeeeesceceeceeeceeeeeeseecueeneeseaeensees 108 5 1 5 Capacitores est ticos para corre o do fator de pot ncia baixa ten
57. A caracteriza o mais promenorizada dos sistemas de corre o do fator de pot ncia em baixa tens o existentes no mercado apresentando e sistematizando em um nico documento t cnico acad mico suas principais caracter sticas t cnico operacionais Salienta se que as informa es sobre o tema embora amplamente difundidas encontram se via de regra esparsas e fragmentadas em diversas fontes considerando se ser importante e til condens las de maneira objetiva para avalia o e consultas dos profissionais da rea O estabelecimento de paralelos comparativos entre as tecnologias de corre o dispon veis A disponibiliza o de maiores subs dios t cnicos aos profissionais da rea fundamentalmente aos engenheiros atuantes nos segmentos industriais nas reas de consultoria projetos e manuten o no que refere aos aspectos a serem observados quando da abordagem de um problema relacionado ao fator de pot ncia e s alternativas de mercado existentes para a corre o em baixa tens o importante ressaltar que um grande contingente das unidades industriais e comerciais n o corrigem adequadamente o fator de pot ncia de suas instala es por desconhecimento t cnico aus ncia de corpo de engenharia pr prio e tamb m pelo fato de que a multa por baixo fp expressa nas contas de energia atrav s de uma terminologia UFDR UFER Consumo de Energia Reativa Excedente Demanda Reativa Excedente etc que disfar a a c
58. Abstract In some activity branches of industrial segment as well in medium and large buildings and commercial facilities expressive contingents of electrical equipments presents as one of their main characteristics fast operational dynamics alternating and in short time intervals repetitive cycles of no load operation or stand by state and sudden demands requesting for full load operation These kinds of loads present as a rule of thumb a relatively poor average operational power factor what can be atributted to their high reactive energy consumption level if compared to their active energy consumption on short transition intervals between no load or light load or still stand by state and full load operation Lots of them as in case of spot welding machines generally operate with a low power factor even under full load It is important to point out that depending on the operational conditions of an industrial plant or a large building groups of loads that present the binomial low power factor and fast dynamics meaning fast and cyclic changes in active and reactive power levels demanded from the supply grid can define the global consequent power factor considering that the modern electronic power meters are capable to registrate active and reactive consumption based on measurements of the electrical parameters Voltage and Current on relatively short time intervals Therefore this Dissertation was motivated by the n
59. Ap ndice 1 Atual Legisla o do Fator de Pot ncia consumidores cativos 224 Ap ndice 2 Considera es sobre a Aplica o de Sistemas de Corre o do fp a Cargas Industriais com Din mica R pida re 229 Ap ndice 3 Energiza o de Capacitores Back to Back ececcssccesceseeseeseeeneeeeeeseceseenseeaee 237 25 1 Introducao Este capitulo tem por objetivo introduzir o tema abordado na Disserta o apresentando os objetivos do trabalho suas contribui es para o conhecimento na rea e a estrutura o geral do texto 1 1 Objetivos Considerado o contexto pretendido para este trabalho definiu se como objetivo final caracterizar os sistemas para corre o do fator de pot ncia em baixa tens o comercialmente dispon veis no mercado fundamentalmente os sistemas automaticamente controlados convencionais e din micos ou em tempo real bem como avaliar sua aplicabilidade e efetividade no que refere compensa o de reativos solicitados por cargas industriais com r pida din mica operacional Ressalta se que o ponto de refer ncia para as avalia es aqui apresentadas consiste em ltima an lise da verifica o dos efeitos de cada sistema analisado sobre o fator de pot ncia efetivamente enxergado pelos sistemas de medi o das concession rias de energia el trica Portanto trata se de um trabalho focado fundamentalmente em engenharia de aplica
60. El trico pp 64 69 Agosto 2006 SCHLOBOHM 2005 SCHLOBOHM Rick Electronic Power Meters Guide for their selection and specification In GE ESL Magazine USA GE 2005 7 p SCHNEIDER 200 SCHNEIDER ELECTRIC Reactive energy compensation In Industrial electrical network design guide SCHNEIDER 200 7 cap 7 pp 593 630 SCHNEIDER 2005 SCHNEIDER ELECTRIC Varlogic N power factor controller SCHNEIDER 2005 2 p SCHNEIDER 2007 SCHNEIDER ELECTRIC Power factor correction and harmonic filtering In Electrical installation guide SCHNEIDER 2007 chapter L 26 p SENE 2006 SENE Viviane L de VELOSO Alu sio Perspectivas de viabiliza o t cnico econ mica da medi o de energia reativa e fator de pot ncia em clientes de baixa tens o In SEMIN RIO NACIONAL DE DISTRIBUI O DE ENERGIA EL TRICA XVII 2006 Belo Horizonte MG Belo Horizonte SENDI 2006 6 p SIEMENS 1 1975 SIEMENS S A Comando de capacitores trif sicos In Dispositivos de Comando e Prote o em Baixa Tens o 2 edi o S o Paulo SIEMENS 1975 cap 7 pp 7 4 7 10 SIEMENS 1 2002 SIEMENS Ltda Conceitos e defini es para corre o do fator de pot ncia atrav s de carga capacitiva S o Paulo SIEMENS 2002 19 p SIEMENS 2 1975 SIEMENS S A Diagramas para instala es de regula o capacitiva In Dispositivos de Comando e Prote o em Baixa Tens o 2 edi o S o Paulo SIEMENS 19
61. NOTE RMS Calculation for energy meter applications using the ADE7756 USA ANALOG DEVICES 2003 8 p MTE 200 TEM CORPORATION Line reactors USA MTE 2009 15 p Dispon vel em http www aisimem com downloads LINE 20REACTOR 20TUTORIALa_1 pdf NANSEN 2008 NANSEN S A INSTRUMENTOS DE PRECISAO Manual Spectrum S rie S Vers o D Contagem MG NANSEN 2008 78 p NBR IEC 1 2009 ASSOCIA O BRASILEIRA DE NORMAS T CNICAS NBR IEC 60831 1 Capacitores de pot ncia auto regenerativos para sistemas CA com tens o maxima de 1 000 V Parte 1 Generalidades Desempenho ensaios e classifica o Requisitos de seguran a Guia para instala o e opera o Rio de Janeiro ABNT 2009 35 p NBR IEC 2 2009 ASSOCIA O BRASILEIRA DE NORMAS T CNICAS NBR IEC 60831 1 Capacitores de pot ncia auto regenerativos para sistemas CA com tens o maxima de 1 000 V Parte 2 Ensaio de envelhecimento auto regenera o e destrui ao Rio de Janeiro ABNT 2009 12 p 220 NOKIAN 1 2002 NOKIAN CAPACITORS Ltd Power Factor Correction Tampere Finland NOKIAN 2002 12 p Disponivel em ttp www nokiancapacitors com documents 04 20 20theory EN THO1 11_2004 Power Factor Correction pdf NOKIAN 1 2006 NOKIAN CAPACITORS Ltd Wall mounted detuined filter capacitor bank Detuned filters Tampere Finland NOKIAN 2006 2 p NOKIAN 2 2002 NOKIAN CAPACITORS Ltd Thyristor switched capacitors banks Tampere Finland
62. OZ 444991 60 SSz EL 9200294 0 08152 0 980 1 9 SEP 02 Grr 89 9EY 8S LSZ ch 957 19 LSZ 27 50 01 8007 6 7 ZE q rrr 89 05 92 Orr OE 652 EL 95 68 757 97 50 01 8007 6 27 LE 0 Sth 90 Zrt 22 95 pO G5c 81252 9F S0 01 s00z E e OF GL LAZ LLL Sy Lo8 ZS 00 220 651 cl 16295 LStleL6L 25 90991 GEL LZ OLE 8L 25 ESB SZZ 65 ELI HB LL 80 64 ZF Zzr 09L f 66 OEF GEL 2620 64L N O 5 oyuog Db oo 208 uses a Dom Lay Sonsibey asjeuy Taluyd 7 SOMPUId SONSIDEY T ILIVA 14 4 gt Mi 2 g e 15 062 rz 90 6F0 Tra 8180 SL 60 1967 ET LEVEL Phe 9L LEL TIL 9z EzE 7S 09 PSS LLL 02161 0 56 0c crr c6 Lr loeser os se 01 ose 08 Esc 17 50 01 8002 6 2 BE w tros lores 98 cs ese 92728156 62 eo ore 191 5909409 09 897 0L E8 065 h6 E2 809691 05422 00888 tS Zrt los Grr tz zry 92 252 96 952 62 P52 27 50 01 8007 6 7 LE O DB jteslorcos 8L 26 25 rer re 55908 zi eee elt sosrs zt Zoi se zz eo rs es Zit Srl os 06622 0E9S r6 9hh FO 05 28 zry LO 092 26 952 1z 252 7 S0 01 8002 6 7 9E o 90 ros eo l r Slt te 882 96 91 teser 59186691 19051 ert 5981298 rl 02r z9 20891871 09189 osess orrol esr ee zry L0 192 Sr LSe 60 252 27 50 01 8002 62 SE oO 7 g 7 7 T 7 o 7 7 T 7 7 E A iehi terze e8 eve pac Pb 91279 08 LOESLZ LP bbz osh 2966066 rh S9095 01866507 0E EZ8 00 Z001 96 Str 25 05 08 Ber 22 092 92 tse vy vsz 27 50 01 8007 6 2 FE D _
63. Por m todas elas significam as mesmas transgress es relativas ao limite m nimo permitido para o fator de pot ncia de refer ncia Algumas delas s o apresentadas no Quadro 4 1 a seguir Quadro 4 1 Nomenclaturas adotadas por concession rias de energia para as parcelas de reativos excedentes Concession ria de Energia El trica Nomenclatura Consumo Reativo Excedente AES Eletropaulo Demanda Reativa Excedente Energia Reativa Excedente Light Demanda Reativa Excedente FER kWh CPFL Energia FDR kWh UFER Unidade de faturamento de energia reativa COPEL l UFDR Unidade de faturamento de demanda reativa UFER Unidade de faturamento de energia reativa CEMIG UFDR Unidade de faturamento de demanda reativa Fonte AMORIM 2008 67 Compatibilizando se a essa nova sistem tica os medidores registradores eletr nicos digitais passaram a monitorar o fator de pot ncia m dio hor rio e a calcular a UFER Unidade para Faturamento de Energia Reativa Excedente e a UFDR Unidade para Faturamento de Demanda Reativa Excedente esta ltima atrav s da DMCR Demanda M xima Corrigida Registrada em fun o do baixo fator de pot ncia medido Para a melhor compreens o dos conceitos de UFER e de DMCR e tomando se como base BITTENCOURT 200 pode se recorrer ao aux lio do gr fico apresentado na Figura 4 5 que ilustra uma situa o hipot tica qualquer ocorrida em um intervalo de 1 ho
64. a 512 amostras por ciclo aproximadamente 30 kHz seriam suficientes para an lises mais pormenorizadas de formas de onda Portanto sob o ponto de vista da precis o da reconstru o digital de sinais el tricos anal gicos e consequentemente da obten o e processamento de grandezas a partir disso quanto maior for a taxa de amostragem melhor Todavia h que se considerar que a taxa de amostragem e a necessidade de se registrar e de se manter on board uma grande massa de dados para manipula o resulta na necessidade de grande capacidade de mem ria armazenamento 79 Percebe se analisando as documenta es t cnicas de fabricantes de medidores eletr nicos para fins de faturamento de energia el trica LANDIS 2008 NANSEN 2008 ELO 2008 que a taxa de amostragem adotada em seus equipamentos geralmente n o explicitada Al m disso as especifica es t cnicas das concession rias de energia para a aquisi o de medidores geralmente n o contemplam esse par metro CELPE 2006 COPEL 2008 As pr prias normas brasileiras relativas a sistemas de medi o de energia el trica adotadas pelos fabricantes s o omissas sob esse aspecto Uma poss vel explica o para isso reside no fato de que h v rias possibilidades para a determina o de uma taxa de amostragem em n vel de projeto de um equipamento de medi o Tal taxa determinar inclusive as caracter sticas do filtro anti aliasing filtro passa baixas
65. a toler ncia de 0 10 Suportabilidade tens o IEC 60831 1 1 0 Vy em regime continuo maior valor m dio durante qualquer per odo de energiza o 1 1 Vy por um per odo de 8 horas n o continuo a cada 24 horas de opera o 1 15 Vw pelo per odo de 30 minutos n o continuo a cada 24 horas de opera o 1 20 Vw por 5 minutos 200 vezes durante a vida do capacitor 1 30 Vw por 1 min 200 vezes durante a vida do capacitor Suportabilidade corrente IEC 60831 1 Maxima corrente permiss vel sob tens o e frequ ncia nominais 7 30 In rms continuamente Prote es incorporadas De acordo com a norma IEC 60831 1 2 todos os capacitores para corre o do fp devem possuir prote o interna o que geralmente implementado pelos fabricantes por meio de dispositivos sens veis press o e pela utiliza o dos filmes autoregenerativos anteriomente mencionados 113 Os capacitores montados em canecas cil ndricas de alum nio geralmente disp em de um sistema interruptor sens vel press o que atua no final da vida til ou no decorrer do per odo de opera o perante a eventual eleva o da press o interna em decorr ncia por exemplo de curto circuito interno O sistema pode ser visualizado na Figura 5 20 dimme a TE LLL ks Figura 5 20 Capacitores em canecas de alum nio prote o contra sobrepress o interna Fontes WEG 2 2008 e TLA 200 NORM
66. ambos os per odos de medi o optou se por adotar como base de dados no mbito deste estudo de caso os resultados obtidos mais recentemente setembro 2008 Os monitoramentos de setembro de 2008 foram realizados nos dias 02 e 03 utilizando se um registrador eletr nico digital de grandezas el tricas marca Embrasul modelo RE 6000 parametrizado para a coleta de dados relativos s grandezas V tens es fase fase e fase neutro A correntes de linha kW pot ncias ativas monof sicas e trif sica kV Ar pot ncias reativas monof sica e trif sica kVA pot ncias aparentes monof sica e trif sica fp fatores de pot ncia monof sicos e trif sico Hz freqii ncia fundamental da tens o da rede DHTi distor o harm nica total da corrente em cada fase e DHTy distor o harm nica total da tens o em cada fase al m de componentes harm nicas individuais O modelo RE 6000 opera capturando dados de tens o e corrente a uma taxa de amostragem de 133 amostras por ciclo 8 kHz e apresenta segundo o fabricante classe de exatid o de 0 2 para ambas as grandezas Entretanto a exatid o global afetada pelos TCs utilizados classe de exatid o de 1 nesse caso Considerada a r pida din mica das cargas sob monitoramento ajustou se o intervalo de integraliza o intervalo de tempo entre registros sucessivos para 100 milisegundos sendo este o menor intervalo disponibilizado pelo equipamento em quest o Os monitoramento
67. atenderem ao fator de pot ncia de refer ncia 0 92 da exist ncia de transformadores operando em vazio ou com baixas condi es de carga por longos per odos uma vez que a pot ncia reativa necess ria para a manuten o do fluxo magn tico interno permanece inalterada desde que mantido o n vel da tens o de alimenta o da utiliza o de acionamentos eletro eletr nicos tiristorizados eletr nica de pot ncia da opera o de fornos a indu o e fornos a arco 35 no caso dos consumidores com monitoramento hor rio do fp excesso de capacitores em opera o no per odo geralmente compreendido entre 0 00 e 6 00 horas da manh Outras causas comuns encontradas na pr tica em unidades consumidoras com capacitores j instalados s o capacitores fora de opera o j degradados com prote es queimadas atuadas ou com dispositivos de controle ajustados inadequadamente 2 2 1 4 Considera es gerais sobre as possibilidades de corre o do fp Basicamente e em tese h tr s m todos pass veis de utiliza o para a corre o do fp CEMIG 1997 COTRIM 2 2008 Aumento do consumo de energia ativa Utiliza o de motores ncronos superexcitados e Utiliza o de capacitores Figura 2 5 Medi o KW KWh Pot ncia Aparente Medi o ti Kvar Capacitores para Corre o Figura 2 5 Corre o do fp por capacitores Fonte EPCOS 1 2007 figura traduzida Na p
68. b Quando o medidor utilizar o modo calibra o este n o dever ser interrompido por falta de energia e sim ao final de um determinado per odo a crit rio do operador ou automaticamente s 00 00h Exatid o a Os medidores devem ter uma classe de exatid o de 1 ou melhor b A base de tempo do rel gio quando este existir deve apresentar um desvio inferior a 30 ppm em toda faixa de temperatura Suportabilidade a Os medidores dever o ser constru dos com rigidez mec nica suficiente para evitar riscos de danos no seu manuseio normal e dispor de prote o contra penetra o de gua poeira e objetos s lidos As partes sujeitas a corros o devem ser protegidas e caso haja revestimento 85 protetor o mesmo deve apresentar boa resist ncia a abrasivos n o permitindo danos por manuseio normal de opera o b material utilizado na constru o dos medidores deve oferecer blindagem suficiente a campos eletromagn ticos externos de modo a assegurar a estabilidade de desempenho e confiabilidade nas condi es normais de opera o c bloco de terminais deve ser constru do com material isolante n o higrosc pico capaz de suportar temperaturas elevadas sem apresentar deforma es ao longo da vida til do medidor A isola o el trica deve ser compat vel com o previsto nas normas aplicadas e com o valor da tens o nominal do medidor terminais para alimenta o de tens o e corrente dos medidores e dispositivos de
69. cada 100 ms foram interpolados linearmente de modo a se obterem valores intermedi rios calculados para cada 25 milisegundos ao longo do subintervalo de an lise KW Pot ncia Ativa 0 00 4000 4100 4200 4300 4400 4500 4600 4700 4800 4900 5000 5100 5200 5300 5400 5500 5600 5700 5800 5900 6000 milisegundos KVAr Pot ncia Reativa 4000 4100 4200 4300 4400 4500 4600 4700 4800 4900 5000 5100 5200 5300 5400 5500 5600 5700 5800 5900 6000 milisegundos Fator de Pot ncia 1 00 0 90 0 80 0 70 0 60 LTr TT a 0 50 0 40 0 30 0 20 0 10 0 00 t t t t t CSS ea p t ER ae E t E 4000 4100 4200 4300 4400 4500 4600 4700 4800 4900 5000 5100 5200 5300 5400 5500 5600 5700 5800 5900 6000 milisegundos Figura 7 28 Interpola o da din mica da carga para a proje o de registros a cada 25 milisegundos 176 ado o de uma sistem tica de corre o um pouco mais realista que contemplasse algumas das limita es impostas por um sistema din mico comercial uma delas seria a presen a de est gios individuais de corre o compostos por pot ncias capacitivas previamente definidas ado o de uma sistem tica de corre o que contemplasse as funcionalidades disponibilizadas por um sistema din mico comercial curto tempo de resposta global aqui estabelecido em 25 ms valor m dio como j mencionado
70. capacitivo atrav s do desenvolvimento apresentado abaixo Se Xino Xcap para a ordem h da freqii ncia de resson ncia vem que X X cap 60 Hz 2 cap 60 Hz h X wom h gt X wom A X wo wom h X IND 60 Hz V h no Eron 2 h V 2 12 P onde Pc pot ncia de curto circuito trif sico sim trico calculada na barra de liga o dos capacitores em kVA Pcap pot ncia do banco de capacitores conectado barra em kVAr e h ordem da frequ ncia harmonica de resson ncia h x fruNDAMENTAL fRESSON NCIA Obs Analisando a express o anterior verifica se que para os bancos capacitivos autom ticos largamente adotados nos dias de hoje a frequ ncia de resson ncia se altera a cada inser o ou retirada de capacitores em fun o das varia es de carga e das necessidades instant neas de manuten o do fator de pot ncia dentro de limites previamente programados nos controladores Sendo assim a resson ncia no ponto de liga o de um banco capacitivo autom tico poder ocorrer para v rias frequ ncias o que agrava a situa o e requer avalia es t cnicas pormenorizadas e o desenvolvimento de projetos mais criteriosos 2 2 6 2 Fator de pot ncia e Coso O fator de pot ncia em um sistema senoidal puro expresso matematicamente pelo cosseno do ngulo formado entre os vetores que representam a pot ncia ativa W e a pot ncia aparente VA como pode ser observado pela Figura 2 13 4
71. capacitores al m do disparo dos tiristores no instante em que as tens es da rede e dos capacitores se igualem torna se necess rio respeitar uma sequ ncia pr definida para o comando dependente das tens es residuais nos capacitores de cada ramo monof sico 130 A Figura 6 6 mostra o resultado de uma simula o computacional considerando se o disparo da primeira chave c a com tens o nula sobre ela por m sem que se observe a correta sequ ncia de entrada das chaves ad a Tens es da Rede dos Capacitores e Comando pu O ll 1 1 L ji i 0 0 005 0 01 0 015 0 02 0 025 0 03 0 035 0 04 0 045 0 05 Tempo s Figura 6 6 Simula o computacional Disparo da primeira chave tiristorizada sem a observ ncia da segii ncia correta de entrada das chaves Fonte SILVA 2009 Percebe se que a partir da entrada da primeira chave todas as tens es passam a variar senoidalmente mas n o se verifica nenhum ponto posterior que seja totalmente adequado para o comando da segunda chave c a Em outras palavras n o se observa instante no qual as tens es dos capacitores se igualam s demais tens es da rede Portanto esse um aspecto adicional importante a ser analisado no projeto do sistema de controle do chaveamento A Figura 6 7 mostra o aspecto geral interno de um equipamento apresentando os m dulos de pot ncia a placa de controle e o conjunto de arrefecimento composto pelos diss
72. carga subitamente vari vel borracha papel pl sticos cimento etc e outras Nesses casos e desde que previamente constatada uma din mica operacional r pida a eles associada geralmente apenas os sistemas com maior velocidade de decis o e atua o s o capazes de assegurar resultados satisfat rios O esquem tico apresentado na Figura A2 1 mostra orientativamente uma compara o entre as din micas de opera o dos sistemas convencionais e sistemas est ticos para corre o do fator de pot ncia em tempo praticamente real 230 i i COMPENSA O EST TICA CEO PUAZEMTESON MD ODONME 20 ms 60 s TEMPO s Figura A2 1 Compara o entre as din micas de corre o convencional e em tempo real Fonte RISI 2 2006 figura traduzida e adaptada A2 2 Principais aplica es industriais A2 2 1 Sistemas de soldagem a ponto ponteadeiras S o largamente empregados nas ind strias automobil sticas de autope as e de bens dur veis segmentos em que s o frequentemente encontradas dezenas ou centenas de ilhas de soldagem contendo cada qual uma ou mais esta es equipamentos r Via de regra a utiliza o dos diversos grupos de equipamentos aleat ria e intermitente Devido presen a de grande n mero de esta es em opera o a simultaneidade nos instantes de realiza o dos pontos de solda um fator que gera elevados picos intermitentes de
73. controladores s o projetados para contemplarem a gama de funcionalidades a capacidade de monitoramento medi o e a disponibiliza o de acesso via display a todas as informa es apresentadas nesse subitem H modelos que permitem a visualiza o das principais grandezas el tricas envolvidas A V kW kVAr e fp e alguns outros disponibilizam no display apenas o fator de pot ncia operacional e o n mero de est gios capacitivos ativados Obviamente os par metros de ajuste s o acess veis para verifica o e altera o em qualquer modelo de mercado O custo de aquisi o do controlador estar associado obviamente s funcionalidades e recursos disponibilizados Quanto ao sensoriamento das grandezas el tricas a maioria dos controladores de mercado projetada para receber sinais de corrente a partir de TC instalado em uma nica fase da rede trif sica bem como para receberem sinais de tens o entre fase e neutro ou entre duas fases sensoriamento monof sico pressupondo se a aplica o em redes razoavelmente equilibradas Por m essa situa o nem sempre corresponde realidade das instala es Nesses casos uma pr tica prudente consiste em se avaliar o eventual desequil brio entre as correntes das fases existentes no alimentador a ser monitorado antes que se defina a fase para instala o do TC Geralmente tomando se como base a sistem tica adotada em 106 EFFICIENTIA 2007 opta se pela fase mais carregada
74. controle do STATCOM recebem sinais externos de tens o e correntes circulantes e se complementam atuando conforme as necessidades din micas de compensa o de reativos O CAFP exerce a fun o de controle geral ou seja permite a inser o dos bancos de capacitores de forma a que a pot ncia reativa capacitiva b sica principal possa ser inserida ou retirada em fun o da pot ncia que flui no circuito de alimenta o do conjunto como um todo STATCOM BT barramento da carga bancos tiristorizados Por sua vez o STATCOM BT realiza a fun o de compensar os picos da curva de demanda de reativos atuando para ajuste fino e fornecendo pot ncias reativas capacitivas equivalentes a no m ximo a pot ncia correspondente a um degrau est gio do banco capacitivo Isso constitui se como uma vantagem uma vez que para o refinamento da corre o do fp pode se utilizar um STATCOM BT de baixa pot ncia por exemplo 50 ou 100 kVAr independentemente da pot ncia global do banco de capacitores Em linhas gerais em uma situa o de corre o j em curso sistema j operando em regime normal o CAFP enxerga dinamicamente a corrente resultante das pot ncias ativa e reativa globais que fluem pelo alimentador e determina a corrente e a pot ncia capacitiva necess ria para a corre o do fp em fun o do valor alvo ajustado se necess rio Como nesse caso a corrente pot ncia capacitiva glob
75. corre o equivalentes a 50 kVAr trif sicos 186 Adotou se nessa an lise o mesmo subintervalo de 2 segundos considerado na an lise abordada no subitem 8 2 8 3 milisegundo 4 000 a milisegundo 6 000 para o qual foram planilhadas as grandezas de interesse e o processo b sico de corre o do fp A nova planilha apresentada na Tabela 7 6 tamb m considera que o in cio do monitoramento se deu no milisegundo de n 4 300 Por m nessa situa o as a es efetivas de corre o iniciaram se no milisegundo de n 4 425 125 milisegundos depois A sistem tica de c lculo prevista na programa o da planilha a mesma adotada nas an lises anteriores A programa o das c lulas relativas s pot ncias capacitivas introduzidas ou retiradas m ltiplos de 50 kVAr levou em conta a melhor op o do ponto de vista do atingimento do fator de pot ncia pretendido Estabeleceu se uma instru o l gico matem tica capaz de decidir pela introdu o ou retirada do m ltiplo de 50 superior ou inferior pot ncia capacitiva calculada n o m ltipla de 50 como sendo o mais adequado perante as necessidades Tabela 7 6 C lculos das pot ncias capacitivas para corre o do fp a intervalos de 125 milisegundos KVAr 187
76. crit rios a serem adotados em estudos que prevejam a utiliza o de capacitores em barramentos de m dia tens o note se que o trabalho apresentado nesta Disserta o foi desenvolvido com foco exclusivamente na corre o do fp em baixa tens o 211 Refer ncias bibliograficas e demais fontes de consulta ABB 2008 ABB n v Power Factor Controller RVT D Installation and Operating Instructions Jumet Belgium ABB 2008 62 p ABB 2002 ABB Ltda Qualidade em Sistemas de Baixa Tens o Capacitores Controladores de Fator de Pot ncia Bancos Autom ticos de Capacitores Filtro Ativo de Harm nicas Compensador de Reativos Din micos Osasco SP ABB 2002 26 p ABB 1 2007 ABB n v Controlador de Fator de Pot ncia RVC Instala o e instru es de opera o Jumet Belgium ABB 2007 148 p ABB 2 2007 ABB n v DYNACOMP The top class reactive power compensator Jumet Belgium ABB 2007 12 p ABB 3 2007 ABB n v Power DYNACOMP dynamic response compensator Installation operation and maintenance instructions Jumet Belgium ABB 2007 112 p ABB 4 2007 ABB DYNACOMP The top class dynamic response compensator Jumet Belgium ABB 2007 12 p ABB 2008 ABB n v Power Factor Controller RVT D Installation and Operating Instructions Jumet Belgium ABB 2008 62 p ABB 200 ABB ENTRELEC Application Guide Contactors for Capacitor Switching France ABB 200 39 p Disponivel em
77. da Figura 4 5 os m dulos de S e S2 se equivalem pois S2 foi originado pela rota o de S tem se Ao R cos cosa 5 gt 4 3 Expressando P em fun o de P e substituindo o valor de cos a fator de pot ncia de refer ncia por 0 92 tem se 2 P P gt ae gt DMCR BR ze 4 4 Cosa COS a ou ainda DMCR S 0 92 4 5 A UFER corresponde diferen a entre a pot ncia ativa corrigida P2 e a pot ncia ativa operacional P1 da instala o no per odo considerado ou seja UFER P P 4 6 Portanto com base nas equa es anteriores a UFER pode ser expressa da seguinte forma UFER P f pe 1 UFER S 0 92 cos a o COS 69 Ao longo de um ciclo completo de monitoramento por parte da medi o da concession ria de energia a UFER total expressa em kWh ser contabilizada para cada posto hor rio ou seja ponta e fora de ponta somando se todas as parcelas dos intervalos de 1 hora na ponta e fora de ponta em que tenham ocorrido baixos fp s Os valores a serem faturados FER faturamento da energia reativa excedente ser o obtidos aplicando se a tarifa de energia TCA relativa a cada posto hor rio ponta e fora de ponta conforme a express o a seguir ja apresentada ao longo do subitem 3 2 2 Nessa express o o termo entre os colchetes corresponde UFER em cada intervalo de monitoramento hor rio g 0 92 FER 2 ca e TCA 4 8
78. de medi o para fins de faturamento de grandezas em 60 Hz deva ser projetado de forma a amostrar sinais anal gicos de tens o e corrente com taxas de no m nimo 16 amostras por ciclo 960 Hz e calcular valores eficazes a cada segundo consecutivo As equa es b sicas implementadas nos medidores eletr nicos digitais para o c lculo dos par metros el tricos das redes sob medi o encontram se indicadas a seguir FUCHS 2006 Tr A 1 q 2 Tens o rms U fk N ae i 4 10 Corrente rms T k q N F R 4 11 _ k k Pot ncia Ativa P miS ul 4 12 82 Pot ncia Aparente S nee SF 4 13 Pot ncia Reativa Q Q a P E 4 14 onde k rela o de transforma o do transformador de potencial ki rela o de transforma o do transformador de corrente N n mero de pontos amostrados convers o anal gico digital em uma janela de medi o u valor instant neo da tens o amostrada i valor instant neo da corrente amostrada Especificamente no que se refere ao faturamento da energia el trica consumida importante salientar que atualmente os medidores processam os c lculos conforme as express es 4 10 a 4 14 levando em conta apenas as grandezas em 60 Hz esse aspecto poder ser visto em uma especifica o t pica das concession rias de energia apresentada no subitem seguinte Note se que os valores rms da tens o U e corrente I s o determinados digitalmente po
79. de pico da tens o de alimenta o tem se que C ly SVs pee Ls A3 3 onde Vin tens o fase neutro instant nea a entrada da chave S em V C capacit ncia do capacitor em farads e Ls indut ncia do sistema a montante do capacitor C em henrys incluindo o sistema de suprimento da concession ria de energia transformador es e cablagens A frequ ncia Hz da corrente de inrush dada por 1 2 7 Ls Cy 2 J Quando o banco de capacitores C totalmente descarregado chaveado estando o banco C ja energizado no mesmo barramento tem se C C C EQUIVALENTE i C C A3 4 Substituindo A3 4 em A3 3 vem que Imax A3 5 Obs Nesse caso e considerando se a energiza o de Cz em um instante em que a tens o instant nea de C equivalha tens o de pico da fonte pode se em principio negligenciar a corrente drenada da fonte aproxima o que simplifica o circuito 240 obtendo se uma associa o s rie entre C1 C2 e a imped ncia entre ambos Xz e R caso esta ltima venha a ser considerada oportuno lembrar que a frequ ncia da corrente de inrush back to back geralmente muito superior frequ ncia da rede e que portanto a tens o da fonte e consequentemente sua parcela de contribui o para tal corrente variam minimamente durante o per odo de interesse para a an lise Para que se possa trabalhar a express o A3 5 em fun o das pot ncias reativas nominais
80. de surto inrush Al m de permitir o controle das energiza es o processamento digital de sinais embarcado nos sistemas de corre o din mica possibilita a realiza o de fun es de prote o que os diferencia dos sistemas convencionais tais como o melhor desempenho din mico o aumento da vida util dos capacitores em decorr ncia da elimina o das correntes de surto a redu o da propaga o de transit rios associados ao processo de energiza o o aumento da vida util dos capacitores a possibilidade de implementa o de prote o dos capacitores contra resson ncia e de indica o de capacit ncia fora da faixa de toler ncia pr especificada Alguns sistemas ABB 3 2007 ainda disponibilizam algumas funcionalidades adicionais como por exemplo a detec o e sinaliza o de prote o a montante atuada queimada erros aus ncia das conex es de for a tempo de descarga do capacitor muito prolongado com essa funcionalidade busca se detectar eventuais problemas nos resistores de descarga monitorando se o tempo de decaimento da tens o residual DC sobre o capacitor quando o mesmo desenergizado e n o reenergizado em alguns minutos 129 No que se refere energiza o de um banco de capacitores trif sico sem que ocorram as elevadas correntes de inrush necess rio que os tiristores sejam disparados no instante em que a diferen a entre as tens es sobre as chaves est
81. defasagem entre tens o e corrente para a freq ncia fundamental Havendo a presen a de harm nicas sempre mais elevado que o fator de pot ncia real N o havendo harm nicas o fator de pot ncia de deslocamento equivale ao fator de pot ncia real Considerada a aus ncia de harm nicas na tens o apenas para o exercicio de um racioc nio te rico b sico e levando se em conta que a tens o fundamental e as correntes em outras frequ ncias n o produzem pot ncia a express o anteriormente apresentada reduz se a _V t cos _ I cos FP real sistema 3 Dequilibra do I E V I 2 15 rms rms rms Por essa express o torna se claro o conceito de que o fator de pot ncia real sempre inferior ao fator de pot ncia de deslocamento uma vez que na presen a de harm nicas o m dulo da 48 corrente frequ ncia fundamental I necessariamente inferior ao m dulo da corrente total Lims que contempla a corrente fundamental e todas as demais componentes Essa express o pode ser facilmente modificada substituindo se Jms pela raiz quadrada da soma dos quadrados de todas as correntes harm nicas presentes incluindo se a fundamental elevando se ambos os lados ao quadrado e dividindo o numerador e o denominador direita do sinal de igualdade por 1 Com mais alguns arranjos matem ticos bastante simples e conhecendo se o conceito de distor o harm nica total na corrente DHT ou THD 2 h L parah g
82. do fp luz unicamente das condi es impostas pela carga Para essa primeira avalia o de natureza puramente te rica os seguintes aspectos foram considerados as pot ncias reativas necess rias para a corre o din mica n o estariam limitadas a degraus fixos pressupondo se portanto um grau de liberdade ilimitado no que se refere inser o ou retirada de kVArs capacitivos a cada procedimento de corre o consecutivo a din mica foi limitada pela capacidade de detec o de grandezas el tricas por parte do instrumento de medi o monitoramento utilizado ou seja pela possibilidade de registros a intervalos consecutivos de 100 milisegundos a velocidade de opera o do sistema de corre o a essa altura apenas hipot tico ou seja os tempos de captura de grandezas el tricas V e 1 processamento de informa es por um suposto controlador emiss o de sinais de controle chaveamento dos tiristores e energiza o efetiva da pot ncia capacitiva necess ria foi compatibilizada com a din mica detect vel pelo instrumento de medi o portanto considerou se que as a es de corre o estariam sendo efetivamente realizadas a cada 100 milisegundos Al m desses aspectos vale ressaltar que as a es de corre o efetivadas em um determinado instante tomaram como base os valores das pot ncias ativa e reativa verificados no instante de tempo de an lise imediatamente anterior ou seja 100 milisegun
83. dos bancos capacitivos em quest o pode se desenvolver com base em BACK 200 e CAPACITOR 200 a an lise conforme a sequ ncia explicitada a seguir Como Xc 1 2 7 C e Xe Vi Quvarn 1000 gt C 1 2 0 f Xo 1 2 06 Vit Quevar 1000 Ent o C Ovar 1000 2 7f Vir Qavar 1000 V1 17 A3 6 Substituindo A3 6 em A3 5 vem que kVAr 10 f kVAr 10 Vim i V o S kVAr 10 kVAr 10 Ls 2 2 V o V o a o gt kVAr kVAr 0o ul kVAr war max 25 2 Vases max V2 Vw o V V 43 V y Extraindo da raiz o termo 10 V 0 e fazendo algumas simplifica es e arranjos vem que A3 7 EV NO kVAr kVAr Ls I x E IBA cued ap kVAr kVAr Para a fregii ncia de rede igual a 60 Hz a equa o A7 reduz se a 241 kVAr kVAr I A z1 33 mx 4 x1 L kVAr kVAr A3 8 Na express o A8 as pot ncias em kVAr dever o ser introduzidas em valores trif sicos O valor de L em henrys dever corresponder indut ncia por fase entre os bancos associada aos cabos barramentos e indutores presentes no circuito s rie entre ambos Uma outra express o pass vel de utiliza o para determina o da corrente de inrush back to back apresentada a seguir kV 7 1 Tax A 1 75 axl L I 1 A3 9 onde Vi tens o fase fase do sistema de alimen
84. e 75 V em cerca de 60 segundos Segundo IEEE 2002 os capacitores devem ser equipados com dispositivos de descarga que promovam a redu o da tens o residual a 50 V ou menos em 1 minuto considerada uma desconex o no instante de pico da tens o nominal de opera o Considerando se a tens o residual recomend vel para uma reenergiza o para uma taxa de decaimento m dia de 7 volts segundo pode se inferir que um tempo m nimo de retardo considerado adequado para capacitores alimentados por exemplo em 440 V estaria em torno de 80 segundos 1 33 minuto O retardo na energiza o se faz necess rio fundamentalmente em bancos autom ticos uma vez que no momento da reenergiza o deseja se uma tens o residual significativamente inferior tens o rms nominal note se que cada reenergiza o sucessiva conectar o capacitor a outras unidades j em opera o Nas situa es de reenergiza o em bancos autom ticos reenergiza es usualmente denominadas back to back consultar o Ap ndice 3 o efeito que se pode ter similar a um curto circuito e a corrente de pico pode atingir segundo EPCOS 2 2008 valores elevad ssimos da ordem de at 200 x In In corrente nominal do capacitor em casos extremos se n o houver algum recurso que promova a sua limita o Tal transit rio de frequ ncia e amplitude elevadas pode ser prejudicial aos dispositivos e componentes presentes no sistema causando repetitivas situa
85. energia s o capazes de registrar os consumos de energia ativa e reativa a partir das grandezas el tricas Tens o e Corrente medidas em intervalos de tempo relativamente curtos Portanto o trabalho aqui apresentado foi motivado pela necessidade de se avaliar mais pormenorizadamente a aplica o de sistemas de corre o do fator de pot ncia quando da presen a de tais tipos de carga O principal objetivo consiste na abordagem da tecnologia de corre o din mica do fp com base em acionamentos de capacitores est ticos por meio de dispositivos tiristorizados geralmente capazes de comutar bancos capacitivos e ajustar dinamicamente as necessidades de energia reativa em tempos extremamente curtos tipicamente em at 1 5 ciclo da tens o da rede el trica desempenhando importante papel na garantia de compensa o das cargas industriais com ciclos de opera o da ordem de centenas de milisegundos Al m disso pretendeu se estender as an lises e avaliar preliminarmente e em n vel conceitual uma configura o com n vel de implementa o t cnica mais avan ado adotando se uma solu o integrada contemplando al m de m dulos dotados de tiristores um sistema adicional operando para ajuste fino na corre o do fp Essa configura o mais implementada baseada na concep o gen rica de um STATCOM potencialmente aplic vel em baixa tens o pode ser avaliada objetivando se a compensa o cont nua e precisa sem degraus fixos sendo
86. energiza o deve ser objeto de an lise criteriosa por produzir correntes de inrush de elevada magnitude em alta fregi ncia O surgimento dessas correntes pode ocasionar uma s rie de problemas dentre os quais merecem destaque O estresse mec nico t rmico nos dispositivos de chaveamento dos bancos e a introdu o de transit rios indesej veis que afetam os circuitos vizinhos sendo particularmente vulner veis os sistemas dotados de dispositivos eletro eletr nicos sens veis tais como rel s e dispositivos de controle Para a an lise b sica do processo energiza o de bancos de capacitores pode se tomar como refer ncia o esquem tico unifilar apresentado na Figura A3 2 note se que as resist ncias hmicas presentes em um sistema industrial real geralmente da ordem de at centenas de miliohms s o negligenciadas na figura 238 a v i 3 E kd E v E lt Barramento de Liga o dos Capacitores Figura A3 2 Chaveamento back to back Esquem tico unifilar para an lise Fonte GREENWOOD 1991 figura traduzida Considerando se primeiramente o fechamento da chave S e mantendo se aberta a chave S2 tem se que a corrente A que flui pelo circuito LC equivale a vO i Zoo sen Wot A3 1 onde V 0 tens o fase neutro instant nea a entrada da chave S em V e Zo imped ncia de surto entre a fonte e o capacitor Cy L C sendo L corespondente
87. entre 50 e 75 Volts em um intervalo de tempo da ordem de 1 minuto Alguns fabricantes disponibilizam resistores opcionais a pedido capazes de reduzir a tens o residual a um n vel inferior a 50 V em at 1 minuto Tipicamente os resistores utilizados para a descarga de capacitores de baixa tens o s o especificados para a pot ncia de 2 ou 3 watts com resist ncias hmicas na faixa de v rias dezenas a at v rias centenas de kQ dependendo da pot ncia do s capacitor es a descarregar considerada uma mesma tens o de alimenta o pot ncias capacitivas superiores requerem menor resist ncia 6hmica H tamb m a possibilidade de utiliza o de indutores de descarga em substitui o aos resistores Alguns fabricantes tais como EPCOS e SIEMENS disponibilizam m dulo com indutores para descarga r pida da ordem de 5 a 50 segundos dependendo da pot ncia e da tens o nominal das unidades capacitivas O tempo de descarga particularmente importante nos sistemas de corre o autom ticos convencionais acionamento a contatores Em TLA 200 7 cita se com base em NBR IEC 1 2009 que nas opera es repetidas de liga o e desligamento em bancos autom ticos a tens o nos terminais dos capacitores nas reenergiza es n o deve ser superior a 10 de sua tens o nominal Para os sistemas din micos a tiristores que se utilizam da t cnica zero crossing para chaveamento dos capacitores esse tempo n o aprese
88. es de estresse t rmico e eletrodin mico Al m disso as r pidas taxas de varia o di dt atrav s das indut ncias presentes nos circuitos s o respons veis pelo surgimento de surtos na tens o da rede de alimenta o elevando o risco de ocorr ncia de curto circuitos por rompimento das isola es e a opera o err tica de sistemas e instrumentos eletr nicos sens veis A Figura 5 2 mostra a magnitude que a corrente de energiza o pode atingir em curt ssimos intervalos de tempo gr fico esquerda e os surtos transit rios de tens o decorrentes das elevadas taxas di dt gr fico direita 90 A FIN AN 0 10 20 30 40 50 70 EI E 100 O 0 gt Us RISCO DE CURTO CIRCUITO 2 Osov POSSIBILIDADE DE ERROS I 197 X lg 157 21 A 3300A M EQUIPAMENTOS DE MEDI O E CONTROLE Figura 5 2 Corrente de energiza o inrush de um capacitor Fonte EPCOS 1 2008 figura traduzida adaptada Para minimizar esses efeitos indesej veis o mercado disp e de contatores j equipados com resistores de pr inser o ou pr carga capazes de limitar as correntes de inrush dos capacitores a n veis bem inferiores no caso dos bancos que contenham filtros dessintonizados associa es de capacitores e indutores os pr prios indutores podem exercer a fun o de elementos limitadores Na pr tica WEG 2001 utilizam se resistores com pot ncia d
89. g o EL OCT BLL SH LSS ZL LZ 09061 29 SLL SEL 02166 08602 t2 Orr ez Orr 89 rrr 66 zsz 00 Ssz gy 9S2 97 50 01 8007 6 2 62 Ly 9h BEL 6E ZZL Z6 v6 958 SOL Oz LE9 92 Orr 06 Orb 28 Str Le gga 22 52 9 90 04 s00z 6 2 82 66 0 6 POL 56 821621 20 1v8 SL 08789 90 Lr 25 Zrt re rrr 6E Se 68 G5c h2 952 9 S0 01 S00Z 6IT 12 a IEA E 9E 585 LSL IE OL Ech pL SLE VEZ LO ZOE SLI Er 686 S61 91199 Srl 15998 S11 6 ple pl 941 Log es ese Sol ty sse L8 08 p69 TS S0 LSL PII es ELE SOL ee rer GOL ES 750 LL lozse6 00h 88 hrt os Lrr 20 Spr Ly tse 56 paz 95 zs 9 50 01 eo0z 6 z e 98 815 68z 50 EZS Ozz 6t Z6L ZSL 87 6z0 Lhe 9E L6L EEL 88 29E 091 St EGE 09 18 954 SLL loz Lv fog z98 ro crr s0orr rz Ler Sz rse ze esc les sse 9r 50 01 s00c 6 Sz E Lez 95 Ozh 661 28 66 OSC tS 154 LEL 62 95 691 ES ert ILE ez PLE SSL 90 vez SOL Sh ULF LE 05821 osese 059 82 Svr loe ser p5 ssc 91 ase ar zsz 94 50 01 e00z 6 2 rz 60 96 6h6 Siz 26 CEP 992 tz ezo BEL JL 915981 92 826 661 SE 69 LSI 87 8E8801 28 ZL 9LL 00 9r8 06 950 ez Ger 85 2r 96 ger er ose oz sse 60 zsz 99 50 01 2002 67 EZ b2 ziz SP 81550267 122 89 P0 560 9LL 51 z688 PO ELZS6L fer 06782 92 89708 66 GL9 TEL Or 00108 0L 2901 t9 Let 26 Lrt v9 ser LT ose 29 sse ES LSe 9r 50 01 s00c 6 Zz PL 26 97 261 cl PO Srl s92 ez ess POL BL OLS ELL oo Lez 264 OL Ziza Zz 04555 ev t9084 oroz 0L 5S0L e
90. horo sazonal modalidade Azul 05 per odo do ano no caso per odo mido compreendido entre os meses de dezembro a abril 06 e 07 consumos registrados de energia ativa kWh nos hor rios fora de ponta e de ponta respectivamente 08 e 09 demandas m ximas registradas kW nos hor rios fora de ponta e de ponta respectivamente 10 e 11 demandas contratadas kW nos hor rios fora de ponta e de ponta respectivamente 12 e 13 demanda de ultrapassagem kW nos hor rios fora de ponta e de ponta respectivamente a ultrapassagem caracteriza se pela ocorr ncia de registros de demanda que superem os valores contratuais em mais de 10 para consumidores do sub grupo A4 e A3a ou em mais de 5 para consumidores dos sub grupos A3 A2 e Al nessas situa es toda a parcela da demanda registrada que excede o valor contratual faturada aplicando se uma tarifa cerca de 3 vezes mais onerosa que a tarifa de demanda normal conhecida como tarifa de ultrapassagem no caso espec fico da conta apresentada n o houve ultrapassagem de demanda no hor rio de ponta perante a ocorr ncia de demandas m ximas registradas que n o superem os valores contratuais al m dos percentuais acima mencionados as tarifas de ultrapassagem n o se aplicam e os valores registrados s o integralmente faturados aplicando se as tarifas normais 72 CEM I prayer soy he ag NOTA FISCAL o Ene Saret CONTA DE ENERGIA EL TRICA NPJ 17 155 730 0001 64
91. isen o de transientes quando da energiza o dos capacitores STAROSTA 2002 ABB 2 2007 HPE 1 2008 Como a energiza o ocorre apenas em momentos de nulidade da diferen a de potencial entre a rede e os capacitores zero crossing evitam se os surtos t picos que se verificam nos sistemas convencionais nos quais os bancos s o energizados por contatores ou outro dispositivo eletro mec nico conforme j citado anteriormente nos sistemas convenconais os surtos s o bem mais pronunciados quando n o h mecanismos capazes de limitar as correntes de inrush Portanto como n o h a circula o de correntes de inrush com elevadas taxas di dt a compensa o em tempo real possibilita a inser o e a desconex o dos capacitores na rede el trica sem surtos transit rios na tens o de alimenta o A Figura 5 8 ilustra essa situa o de maneira gen rica indicando que ap s o sinal do controlador e aguardado o tempo necess rio para chaveamento dos tiristores os capacitores s o energizados praticamente sem qualquer ocorr ncia de surtos 97 eqreeepeeeeqeecegeneeqeecepereepoeeepeserqeemepemenpeemepeeerpeemepeeeepermeperee 1 1 i I 1 i i i i t i i oa pa a TR PR SINAL I i i ATIVA O es A a inn fi Ad i i t 1 1 t 1 t 1pu E 4 qo qem p o i i i i i 1 i i i i i r prejennkenpendarrhre h i l i j L e je est t i
92. o dos capacitores SET MTL ea CEES ANS E T EaRETEET STOR Ov eee re ier E T 97 Figura 5 9 Sinal de ativa o e energiza o dos capacitores sem inrush t 97 Figura 5 10 Sinal de ativa o e energiza o dos capacitores sem inrush 98 Figura 5 11 Dispositivos baseados em m dulos tiristorizados para a manobra PUIG ONES mire nd a a a ON E 99 Figura 5 12 Esquem ticos b sicos de controladores autom ticos do fp sa das a relee a transis to as ong il a 100 Figura 5 13 Sequenciamentos Linear e Circular ou Rotacional 101 Figura 5 14 Inser o retirada de capacitores nos sequenciamentos Linear e Circular OURO RC 101 Figura 5 15 A es de corre o do fp Progressiva e Direta itteeeeeeeos 102 Figura 5 16 Inser o ou retirada de capacitores por ajuste de histerese 103 Figura 5 17 Controlador autom tico Informa es disponibilizadas em display 105 Figura 5 18 Alguns controladores autom ticos do fp dispon veis no mercado Brasileiro ojos pe e dd dc mada 108 Figura 5 19 Tipos de capacitores de baixa tens o disponibilizados no mercado eS HCI O vig ni q SUL Da Dio ion 111 Figura 5 20 Capacitores em canecas de aluminio prote o contra sobrepress o TCT IU AETERNE EE E AE T 113 Figura 5 21 Reatores de desintonid cas ca tesendra cleat ies teatantonerduaileeieie teu Rtec ter ien Basics 118 Figura 5 22 Sistema des
93. o e que busca sem pretender esgotar completamente o assunto aprofundar e consolidar as diretrizes e os principais crit rios de an lise a serem considerados para o emprego de sistem ticas de corre o do fator de pot ncia fundamentalmente nos segmentos industriais com utiliza o mais ampla de cargas cuja natureza de opera o requeira solu es n o convencionais Como objetivo adicional ressalta se o interesse em se investigar ainda que em car ter preliminar sistemas ainda n o difundidos no mercado cuja topologia incorpore novas funcionalidades capazes de promover a otimiza o das t cnicas de corre o do fator de pot ncia compensa o de reativos Nesse sentido buscou se investigar um sistema mais implementado baseado em eletr nica de pot ncia utilizando a tecnologia do STATCOM para possibilitar um maior refinamento nas corre es dos picos de demanda de pot ncia reativa Finalmente salienta se que para o atingimento dos objetivos propostos tornou se necess rio abordar conceitos da eletrot cnica convencional da eletr nica de pot ncia e da qualidade da energia tomando se como base geral para as avalia es aspectos relacionados medi o de 26 energia el trica para fins de faturamento bem como a legisla o tarif ria em vigor especialmente no que tange ao fator de pot ncia 1 2 Contribui es Considera se que as contribui es deste trabalho para o conhecimento na rea s o
94. ore EY 601 TIL SL ZrO t2 68 98 LLL SE 557 864 Oz 184 LoL OLO L rs zry 9E err er ser e9 Sz er zsz 9 Esc pr s0 oL Soocie 9 E a eo 2d ed E e en an an YYOH viva a E E sS g VId L ILYYd Lodo LSVT zZ 5 O E nN oO d 7 o Q Q a E S seno orsa oyu weyuiy aquod ey Oe Ll os a a a aeni eqe owo a BUODIpUO T E 2 meios anpxg Juasul ap pat seyeuioj opseyew04 a JeZIBIU2D a epsa Fes 5 7 pr 1040 seido gt p 2 E E E ici iE AF E ja ayjuawerewoyny opal gand HE amp yl or leuy RN o E ogsiqng sejnwiog eulbegepynokey amasu opu E E 22X Posony 1q ap U GIP T3Luvd lt A Figura 7 16 Parte das planilhas de dados prim rios elaboradas a partir dos registros de medi es Fonte EFFICIENTIA 2007 159 Considerando se o foco de an lise deste estudo foram elaboradas a partir das planilhas principais planilhas secund rias para trabalho e avalia o concentrando apenas as informa es relativas s pot ncias ativa reativa e aparente e ao fator de pot ncia A partir delas e como forma de facilitar o manuseio dos dados originalmente contidos em planilhas muito extensas estabeleceu se a seguinte metodologia separa o de toda a massa de dados em 4 intervalos de monitoramentos diurnos e 4 intervalos de monitoramentos noturnos filtragem dos dados para obten o do maximo valor de pot ncia reativa kV Ar registrado em cada intervalo de monitoramento localizando
95. par metros el tricos em 60 Hz Pela Figura 5 21 pode se visualizar o aspecto geral de reatores comercialmente disponibilizados para a finalidade de desintonia e prote o dos capacitores Figura 5 21 Reatores de desintonia Fontes EPCOS 1 2007 e CIRCUTOR 4 200 A Figura 5 22 ilustra a configura o b sica de um sistema desintonizado para a corre o do fp pass vel de aplica o em sistemas convencionais e em sistemas din micos 119 Controlador Autom tico do FP Fus veis Contatores ou M dulos a Tiristores Reatores de Desintonia Capacitores Figura 5 22 Sistema desintonizado para corre o do fp Fonte EPCOS 1 2007 figura traduzida e adaptada Os reatores comerciais de qualidade em baixa tens o s o geralmente confeccionados com enrolamentos em cobre ou alum nio e n cleo magn tico com chaparia de gr os orientados o que lhes confere perdas reduzidas boa caracter stica anti satura o e indut ncia com toler ncia n o superior a 5 e linearidade para correntes tipicamente da ordem de 1 5 x In ou em alguns casos at 1 8 ou 2 x In EPCOS 1 2007 CIRCUTOR 1 200 7 S o montados sobre uma mesma estrutura de suporte podendo ser ofertados em constru o aberta grau de prote o IP 00 ou instalados em gabinetes fechados A isola o dos enrolamentos geralmente preparada utilizando se verniz com impregna o a v cuo Alguns fabricantes disponibilizam reat
96. posto hor rio p MAX fun o que identifica o valor m ximo da f rmula dentro dos par nteses correspondentes em cada posto hor rio p t indica intervalo de I uma hora no per odo de faturamento p indica posto hor rio ponta ou fora de ponta para as tarifas horo sazonais ou per odo de faturamento para a tarifa convencional 6 66 39 n n mero de intervalos de integraliza o t por posto hor rio p no per odo de faturamento 1 Nas f rmulas FER p e FDR p ser o considerados a durante o per odo de 6 horas consecutivas compreendido a crit rio da concession ria entre 23 he 30 min e 06h e 30 min apenas os fatores de pot ncia fp inferiores a 0 92 capacitivo verificados em cada intervalo de 1 uma hora t b durante o per odo di rio complementar ao definido na al nea anterior apenas os fatores de pot ncia fp inferiores a 0 92 indutivo verificados em cada intervalo de 1 uma hora SA 2 O per odo de 6 seis horas definido na al nea a do par grafo anterior dever ser informado pela concession ria aos respectivos consumidores com anteced ncia minima de 1 um ciclo completo de faturamento 3 Havendo montantes de energia el trica estabelecida em contrato o faturamento correspondente ao consumo de energia reativa verificada por medi o apropriada que exceder s quantidades permitidas pelo fator de pot ncia de refer nci
97. restrita i fornecedores pesquisa Inexistente em Base instalada Ampla Restrita baixa tens o Cargas com din micas lenta e moderada e fundamentalmente o Cargas com din mica lenta a cargas com din mica r pida Cargas com Aplicabilidade moderada podendo se obter beneficios din mica r pida adicionais relacionados Qualidade da Energia Dependente da composi o final Para bancos capacitivos de at 800 kVAr com 8 a 16 est gios de Moderado Mais elevado 50 kVAr estima Custo da solu o em torno de US 100 kVAr em torno de US 180 kVAr se US 250 a US 330 kVAr considerando se a pot ncia do STATCOM BT equivalente a 1 est gio do banco 143 7 Estudo baseado em um Caso Real Equipamentos de Soldagem na Ind stria Automobil stica Este cap tulo apresenta avalia es baseadas em um caso real e objetiva caracterizar as necessidades a serem atendidas para o suprimento de energia reativa a cargas com din mica operacional r pida bem como analisar a aplicabilidade dos sistemas de corre o convencionais e din micos a esse contexto 7 1 Cargas com din mica r pida na ind stria automobil stica Solda a ponto ponteadeiras 7 1 1 Contextualiza o abordagem com base em AURES 2006 7 1 1 1 Solda a ponto por resist ncia A soldagem a ponto por resist ncia el trica Resistance Spot Welding largamente utilizada na ind stria automobil stica utiliza o aquecime
98. s modalidades tarif rias dispon veis pode se caracteriz las da seguinte forma ANEEL 2000 Tarifa o Convencional estrutura caracterizada pela aplica o de tarifas de consumo de energia el trica kWh e ou demanda de pot ncia kW independentemente dos hor rios de utiliza o no dia e dos per odos do ano 58 Tarifa o Horo sazonal estrutura caracterizada pela aplica o de tarifas diferenciadas de consumo de energia el trica e de demanda de pot ncia kW de acordo com as horas de utiliza o no dia e dos per odos do ano conforme especifica o a seguir a Tarifa Azul modalidade estruturada para aplica o de tarifas diferenciadas de consumo de energia el trica de acordo com as horas de utiliza o do dia hor rio de ponta e fora de ponta e os per odos do ano per odo seco e per odo mido bem como de tarifas diferenciadas de demanda de pot ncia de acordo com as horas de utiliza o do dia Aplica se compulsoriamente a consumidores atendidos em tens o igual ou superior a 69 kV ou seja consumidores dos subgrupos A3 A2 e Al consumidores atendidos em tens o inferior a 69 kV sub grupos A3a A4 e AS com demanda de pot ncia igual ou superior a 300 kW desde que n o exer am op o pela tarifa verde consumidores faturados na estrutura tarifaria convencional que apresentem nos ltimos 11 onze ciclos de faturamento 3 tr s registros consecutivos ou 6 seis alternados de
99. sa da do STATCOM em que pese o encarecimento da solu o Em um processo real de corre o do fp que utilize um sistema din mico baseado em capacitores acionados por m dulos tiristorizados em associa o a um sistema adicional baseado na tecnologia STATCOM para ajuste fino no processo de compensa o de reativos o que constitui um dos focos deste cap tulo outros aspectos precisam ser observados conforme as abordagens apresentadas no subitem seguinte 6 2 3 Possibilidade de investiga o pesquisa e desenvolvimento quanto utiliza o de um STATCOM BT para ajuste fino na corre o do fp Uma poss vel configura o para um sistema de corre o do fp de cargas industriais com din mica r pida adotando se adicionalmente um sistema baseado na tecnologia do STATCOM BT para ajuste fino encontra se apresentada na Figura 6 10 CAFP Icrosar resuLtantE Istarcomer Icarca GLOBAL RESULTANTE gt a gt Isancos Istarcom CONTROLE DO STATCOM BT BANCOS CAPACITIVOS TIRISTORIZADOS STATCOM BT Figura 6 10 Esquem tico b sico Poss vel configura o para corre o do fp baseada em capacitores acionados por m dulos tiristorizados e no STATCOM BT para ajuste fino 138 Note se que nessa configura o o controlador autom tico do fator de pot ncia CAFP respons vel pela emiss o dos sinais de ativa o para os m dulos tiristorizados e o
100. se os instantes de ocorr ncia elabora o de gr ficos kW x tempo kVAr x tempo e fp x tempo correspondentes a subintervalos de monitoramento de 10 segundos 10 000 ms fixando se em um ponto praticamente central 5300 ms os instantes de ocorr ncia das m ximas pot ncias reativas kV Ar em cada intervalo Dessa forma tornou se poss vel caracterizar de maneira mais clara em subintervalos de 10 segundos e com resolu o de 100 milissegundos intervalo de integraliza o do registrador os par metros el tricos operacionais da carga monitorada sob a situa o mais desfavor vel Como poder ser observado pela an lise dos gr ficos resultantes dessa sistematiza o elaborados com base nos dados obtidos em EFFICIENTIA 2007 e apresentados nas p ginas seguintes considera se que cada subintervalo de 10 segundos constitua se como um per odo de tempo suficientemente representativo para subsidiar confiavelmente as an lises desenvolvidas a partir disso Note se que cada ciclo operativo do grupo de cargas em quest o eleva es e decr scimos das pot ncias ativa e reativa demandas da rede em que pesem as varia es de amplitude desenvolve se praticamente de maneira repetitiva As eleva es e decr scimos nas pot ncias associadas aos picos mais significativos ocorrem em tempos totais de dura o geralmente da ordem de 10 a 15 da dura o do subintervalo considerado Obs Ressalta se que no estudo originalmente dese
101. tendo se em mente a necessidade de reavalia es peri dicas da situa o Havendo a necessidade de altera o tal procedimento pode ser realizado mais facilmente desde que seja prevista desde o in cio do processo a utiliza o de TC de n cleo dividido ou TC flex vel dispositivos de f cil remo o e reinstala o Se utilizado um controlador apto para sensoriamento trif sico exemplo modelo CM 4020 de fabrica o Embrasul pode se dispensar tais verifica es e Temporiza es entre chaveamentos sucessivos Conforme j mencionado ao longo do subitem 5 1 1 1 os controladores autom ticos espec ficos para utiliza o em sistemas convencionais controladores com est gios de controle a rel s possibilitam o ajuste da temporiza o para a reenergiza o de um mesmo est gio apenas quando o capacitor a ele associado estiver com uma baixa tens o residual ou preferencialmente totalmente descarregado No caso dos sistemas din micos controladores com est gios de controle a transistor teoricamente a previs o de tal temporiza o n o se faz necess ria j que o chaveamento dos m dulos de pot ncia controlado nos pr prios m dulos conforme a t cnica zero crossing j abordada anteriormente Mesmo assim os fabricantes de controladores com sa das a transistor limitam esses tempos a valores m nimos parametriz veis Em suma para qualquer tipo de controlador comum a disponibiliza o de faixas para o ajuste de t
102. um padr o nacional explicitado em ABNT 3 2000 No que se refere energia reativa importante ressaltar que durante o per odo de tarifa o capacitiva per odo da madrugada os medidores n o fornecem pulsos de energia indutiva Portanto caso o fator de pot ncia esteja indutivo nesse per odo os sinais relativos a ele ser o nulos Nessa situa o e na hip tese de haver um controlador capturando dados a partir da medi o da concession ria este enxergar um fator de pot ncia unit rio Analogamente 77 durante o periodo indutivo periodo diurno e a noite caso o fator de pot ncia esteja capacitivo os medidores n o emitir o sinais que contabilizam a energia reativa 4 4 2 Taxa de amostragem e classe de exatid o Resumidamente a opera o de um sistema de medi o de energia el trica baseado em medidor eletr nico digital t pico contempla o sensoriamento de tens es e correntes o emprego de circuitos de refer ncia de tens o conversores corrente tens o conversores A D anal gico digitais para corrente e tens o multiplicadores digitais acumuladores e circuitos para processamento dos pulsos de energia a serem disponibilizados para um sub sistema registrador A Figura 4 9 apresenta de maneira orientativa e bastante simplificada um esquem tico em blocos Multipli cador Acumulador Digital Pulsos para Registrador tD Figura 4 9 Medi o de energia el trica E
103. utiliza o efetiva dos capacitores dispon veis Verificou se em princ pio que quanto mais r pidas forem as a es consecutivas de controle pelo sistema de corre o do fp fundamentalmente por parte do controlador autom tico maior ser a possibilidade de utiliza o plena do banco capacitivo disponibilizado No caso do sistema com m dulos tiristorizados capacitores com din mica de 25 ms a utiliza o do banco foi plena no instante de m xima demanda de pot ncia reativa pela carga Para o sistema com m dulos tiristorizados capacitores com din mica de 125 ms a utiliza o do banco foi quase plena e apenas um dos est gios capacitivos n o foi acionado nos instantes pr ximos ao de ocorr ncia da m xima demanda de reativos No caso do sistema composto por m dulos tiristorizados capacitores com din mica de 125 ms STATCOM BT _ percebeu se um elevado n vel de utiliza o dos bancos quatorze dos dezesseis est gios foram acionados por m inferior ao do mesmo sistema sem a presen a do STATCOM Tal situa o pode ser explicada pelo fato de que o STATCOM efetivou corre es dos picos oscilat rios de reativos pela inje o de energia capacitiva ou pela absor o de energia indutiva nos intervalos de tempo entre a es consecutivas do controlador autom tico do fp Sendo assim e como o controlador atua realizando corre es em um dado instante com base nos par metros el tricos por ele enxergados ao longo do pe
104. 0 00 100 00 0 00 a SS SST TT RSS SESC SST TST SST RE 0 00 1000 00 2000 00 3000 00 4000 00 5000 00 6000 00 7000 00 8000 00 9000 00 10000 00 Subintervalo de Medi o 1 10 55 30 a 10 55 40 em milisegundos extra do do per odo compreendido entre 10 05 44 e 11 54 57 em 02 09 2008 FATOR DE POT NCIA 0 80 0 70 0 60 HH 0 50 a 0 40 0 30 0 20 0 10 0 00 0 00 1000 00 2000 00 3000 00 4000 00 5000 00 6000 00 7000 00 8000 00 9000 00 10000 00 Subintervalo de Medi o 1 10 55 30 a 10 55 40 em milisegundos extra do do per odo compreendido entre 10 05 44 e 11 54 57 em 02 09 2008 Figura 7 17 Estudo de caso Monitoramentos el tricos diurnos 1 subintervalo INTERVALO DE MEDICAO 11 54 57 hs a 13 42 30 hs 02 09 2008 SUB INTERVALO DE MEDICAO 2 10s Figura 7 18 13 34 59 hs a 13 35 09 hs 02 0
105. 0 14 065 29008 214559 590 38397 43534 580 48 0 66 38397 43534 0 0 0 43534 06 29008 214559 597 41679 50770 65687 063 416 79 50770 2008 214559 350 50 462 70 0 60 2 9 2008 21 46 00 260 22 404 44 0 54 260 22 404 44 6 104 44 0 9280 2 9 2008 214600 602 30348 36659 47591 064 30348 366 59 300 6 66 59 0 9768 2 9 2008 214600 603 30065 41786 51478 0 58 30065 417 86 300 6 117 86 0 9310 2 9 2008 214600 604 347 56 42658 550 24 0 63 347 56 426 58 300 6 126 58 0 9396 2 9 2008 214600 605 41939 517 90 666 42 0 63 41939 517 90 300 6 217 90 0 8874 219 2008 214600 606 46262 47920 66607 069 46262 479 20 300 6 179 20 0 9325 2 9 2008 214600 607 31330 37393 48783 0 64 31330 373 93 300 6 73 93 0 9733 2 9 2008 214600 608 36746 47874 60351 061 367 46 478 74 300 6 178 74 0 8993 2 9 2008 214600 609 25418 37301 451 38 0 56 25418 373 01 300 6 73 01 0 9611 Os gr ficos resultantes da simula o da corre o s o apresentados nas Figuras 7 32 e 7 33 183 KW 1 100 00 Pot ncia Ativa 1 000 00 900 00 800 00 700 00 600 00 500 00 ea A 4 IE i a o Ji dd ith 300 00 200 00 100 00 0 00 5400 6000 6600 7200 7800 8400 9000 9600 10200 12600 13200 13800 4 14400 15000 15600 16200 16800 17400 4
106. 00 HH 100 00 0 00 4000 4100 4200 4300 4400 4500 4600 4700 4800 4900 5000 5100 5200 5300 5400 5500 5600 5700 5800 5900 6000 milisegundos 0 00 t t et t t tt t m 4000 4100 4200 4300 4400 4500 4600 4700 4800 4900 5000 5100 5200 5300 5400 5500 5600 5700 5800 5900 6000 milisegundos Figura 7 26 Per odo noturno Subintervalo de 2 segundos compreendendo o instante de registro da m xima demanda de pot ncia reativa Tomando se como base os registros coletados nesse instante 843 84 kW e 1 078 19 kVAr correspondentes ao fp 0 62rnpurivo calculou se a pot ncia reativa capacitiva necess ria 171 corre o do fp nesta pior condi o para por exemplo fp 0 95rnpurivo patamar usualmente adotado na pr tica acima do valor m nimo estabelecido pela legisla o utilizando se as express es apresentadas ao longo do subitem 2 2 1 4 da seguinte forma Pc 0 P tg pi 1 078 19 843 84 tg arccos 0 95 800 84 kVAr ou analogamente Pco P tg o tg pi 1 078 19 tg arccos 0 62 tg arccos 0 95 800 84 kVAr 7 2 8 2 Avalia es iniciais Admitindo se inicialmente a utiliza o de 800 kVArcapacitivos como pot ncia m xima efetivamente necess ria para a corre o avaliou se conceitualmente em um primeiro momento e por enquanto sem qualquer compromisso com as limita es impostas por um sistema comercial o processo de corre o din mica
107. 07 6 p KOLLAR 1989 KOLLAR I KORANYI Gy OSVATH P Measurement of Power and Energy In Technology of Electrical Measurements New York John Wiley amp Sons Ltd 1993 cap 3 pp 123 145 LANDIS 2008 LANDIS GYR EQUIPAMENTOS DE MEDI O Ltda Saga 1000 Medidor Eletr nico de Energia Curitiba PR LANDIS GYR 2006 6 p Dispon vel em http eficel com br Med 20Energia Saga1000 pdf LANGNER 2004 LANGNER Cristiane Garbin PEREIRA Jo o Adalberto Programador hor rio digital LACTEC e PUC PR Curitiba 2004 9 p LIFASA 2007 LIFASA INTERNATIONAL CAPACITORS S A Compensaci n de Energia Reactiva y Filtros Arm nicos en Baja Tension Barcelona LIFASA 2007 80 p LOVATO 2004 LOVATO ELECTRIC DO BRASIL LTDA DCRK Controlador Autom tico do Fator de Pot ncia Manual de instala o Rio de Janeiro LOVATO 2004 18 p MAMEDE 1993 MAMEDE FILHO Jo o Capacitores de Pot ncia In Manual de Equipamentos El tricos 1 edi o Rio de Janeiro LTC 1993 vol 2 cap 13 pp 151 267 MAMEDE 2007 MAMEDE FILHO Jo o Fator de pot ncia In Instala es El tricas Industriais 7 edi o Rio de Janeiro LTC 2007 cap 4 pp 176 227 219 MARIMAX 2004 MARIMAX Ltda Apostila Solda por Resist ncia S o Paulo MARIMAX 2004 51 p MATHEUS 2003 MATHEUS Henrique Controladores de Demanda 2003 32 f Trabalho de Conclus o de Curso Gradua o em Engenharia El trica Universida
108. 2 2 6 3 Desintonia de bancos capacitivos Teoria b sica e abordagem preliminar Quando bancos de capacitores s o conectados a uma rede el trica existe a possibilidade real de que esses entrem em resson ncia com a indut ncia equivalente de Th venin a montante composta primordialmente pela indut ncia do transformador e dos circuitos de distribui o ACEVEDO 1 200 7 a quest o da resson ncia el trica j foi sucintamente abordada 49 anteriormente no subitem 2 2 5 1 Desintonizar um banco capacitivo significa em ltima an lise prover meios de prote o para que sejam evitados os problemas potencialmente existentes em uma instala o el trica em decorr ncia da instala o dos bancos fundamentalmente perante a presen a de harm nicas em seus barramentos de alimenta o Para essa finalidade usual a utiliza o de reatores indutores de desintonia tamb m conhecidos como reatores anti ressonantes O conjunto composto pelo banco de capacitores elementos respons veis pela corre o do fator de pot ncia em 60 Hz e pelos indutores elementos respons veis pela desintonia e por conseguinte pela prote o do banco de capacitores perfaz um circuito cujo dimensionamento permite a escolha de uma frequ ncia de sintonia que favore a a preserva o da integridade do conjunto evitando se o fen meno da resson ncia perante as harm nicas presentes na rede Quando a freqii ncia de sintonia escolhida para o d
109. 2 C CA cil Cci2 AoA t t 4 we l i I i r Sequence i j i I El E G so Jo E a Sim Mo mn A HE a omua O go O E gt BS Comando para Inserir 1 Est gio Comando para Retirar 1 Est gio Est aio Ativado 3 Est gio Desativado Il y Figura 5 14 Inser o retirada de capacitores nos sequenciamentos Linear e Circular ou Rotacional Fonte ABB 2002 figura traduzida 102 Outra funcionalidade disponibilizada pelos modelos tecnologicamente mais modernos de controladores autom ticos refere se ao tipo de a o de corre o Essa a o pode ser Progressiva ou Direta Na a o progressiva efetua se o chaveamento dos capacitores sequencialmente est gio por est gio at que a pot ncia capacitiva requerida seja atingida Na a o direta o controlador comanda o chaveamento imediato do s est gio s necess rios para o atingimento do fator de pot ncia desejado evitando se chaveamentos intermedi rios muitas vezes desnecess rios A Figura 5 15 ilustra as a es de corre o citadas Progressivo i Direto FERM ok om 2 4 4 COS Desejado i cos p Desejado la ta J o i femel 2 4 4 o i Teno E jajooed vos Figura 5 15 A es de corre o do fp Progressiva e Direta Fonte ABB 2002 figura traduzida c Quanto sensibilidade para a efetiva o de chaveamentos Uma funcionalidade pre
110. 30 min e 06h e 30 min apenas os fatores de pot ncia fp inferiores a 0 92capscirivo verificados em cada intervalo de 1 uma hora t e eo b durante o periodo diario complementar ao definido em a apenas os fatores de pot ncia fp inferiores a 0 92 purvo verificados em cada intervalo de 1 uma hora t Outros aspectos relacionados medi o de energia el trica envolvendo a quest o da determina o dos valores rms da tens o e corrente medidas bem como das demais grandezas el tricas calculadas pelos medidores ser o abordados ao longo do subitem 4 4 3 71 4 3 A Conta de energia el trica A Figura 4 6 reproduz a conta de energia el trica CEMIG de um consumidor do subgrupo A4 enquadrado em THS modalidade Azul Os par metros associados energia reativa e por conseguinte ao fator de pot ncia encontram se circundados por elipses A t tulo de informa o os par metros indicados por c digos num ricos na conta de energia apresentada s o conforme CEMIG 2003 01 e 02 datas das leituras anterior e atual respectivamente esse intervalo corresponde ao ciclo de faturamento geralmente 1 m s com n mero de dias entre leituras consecutivas n o inferior a 27 e n o superior a 33 03 c digos de classifica o do consumidor junto concession ria de energia industrial tarifa o horo sazonal e outros 04 modalidade tarif ria no caso THS tarifa o
111. 5 655 561 11 55 ATUA O 650 13 250 57 0 9556 4970 886 86 26 71 650 13 263 57 0 9547 4975 884 90 14 44 DO 650 13 249 34 0 9594 4980 882 95 29 60 650 13 262 54 0 9556 4985 880 99 17 33 SFAFCOM 650 13 248 32 0 9603 4990 879 03 32 48 650 13 261 52 0 9565 4995 877 08 20 21 650 13 247 29 0 9611 5000 e75 12 35 37 650 13 260 49 0 9573 5005 881 17 23 10 650 13 254 27 0 9594 5010 887 21 30 11 650 as 267 33 0 9557 5015 893 26 17 84 650 13 261 10 0 9578 5020 899 31 24 85 650 13 274 16 0 9540 5025 905 36 12 58 650 13 267 94 0 9562 5030 911 41 19 59 650 13 281 00 0 9523 5035 917 45 7 32 650 13 274 78 0 9545 5040 923 50 14 33 650 13 287 83 0 9507 5045 929 55 2 06 Aaa 13 281 61 0 9529 5050 935 60 24 23 o 650 13 309 53 0 9440 5055 941 6 18 36 650 13 273 29 0 9559 5060 s47 69 18 97 650 13 316 66 0 9423 7R065 953 74 23 62 650 13 280 12 0 9542 SUPERPOSI o7o 959 79 13 71 x 650 13 323 50 0 9406 DAS ATUA EE sos cs 28p3 AJUA O DOS sso 12_ _zse 00 osses 5 977 93 34 14 650 13 293 79 0 9510 EFETIVAS z9 983 98 2 19 MODULOS 650 13 337 17 0 9372 990 03 39 4 650 13 300 63 0 9494 STATCOM E DS 996 07 2 07 CAPACITORES 650 13 344 00 0 9355 5105 1000 18 44 66 650 13 305 52 0 9477 M DULOS 5140 904 05 1004 29 7 28 650 13 347 04 0 9336 5115 900 71 1008 39 49 5 650 13 308 53 0 9460 5120 897 36 1012 50 12 48 650 13 350 02 0 9316 CAPACITORESS 125 894 02 1016 60 50 00 650 13 316 60 0 9426 5130 890 67 1020 71 22 75 650 13 347 96 0 9314
112. 52 30411 WA REDE DE MEDIA TRAFOS 2X 1250KVA SELAS2 wIU L O frro o goo vavo BENI MaL 8583 WOESXy wyyex L 0 70 0 GNOO vavo soa MAL SSI Ulu EaXz wC L O f p0 0 ANOO vavo soa NAL B8ey etUUOEaXe 3 eyo o Noo Soaa MAL 2SBy tUlugEoxT 01240128M OON 1 SUBTERR NEO RAMAL DE ENTRADA 1x185rmf fase 1V TRAFOS 3x1250KVA SELASA txISOnmriifase 15V A REO 0 1654 0 199 0km il il umrolguzo fare m ANGE SSEZUUOZX l I It amp N S I 1 A 2 e wy vlg z o fezpe o t P wyuloer o feL9L 0 TEUN S2 E Z OANYYYALENS AS 8SE eWWO ZX NISL SEJO TXL 3 gt a I wy uloeL o L9L 0 E oanyeuatans 8 NAGE OSEH ix a x g l 1 i i i wYG L L O p0 0 ANOD vavo o343v ANAL sy IWOESXy fev0 0 anoo vavo Soa NI OSEO 80m aam Figura 7 7 Estudo de caso Diagrama unifilar de MT e BT Fonte EFFICIENTIA 2007 153 A Figura 7 8 apresenta um modelo da rede el trica em quest o desenvolvido no m dulo Simulink do software MATLAB 6 5 poca de realiza o do estudo original para an lises em regime permanente OR VINHIS vors F diD vIO LS qepeu ge a 92 ABIItU spapo 007 Apeay SAYOLOW O4O4 A Obb LST MB EL NOSI anos BSEYd E
113. 6 Pot ncia Aparente S VI Pot ncia Reativa Q Visen Pot ncia Ativa Q Vicos P FP cosy COS S Figura 2 13 Fator de pot ncia em sistemas senooidais Fonte ISONI 2004 Perante a presen a de harm nicas as grandezas el tricas passam a n o mais ser expressas matematicamente por fun es senoidais puras e lineares o que incorre no surgimento de um desvio entre o fator de pot ncia e o cos Nesse caso o fator de pot ncia expresso pela rela o entre a pot ncia ativa e a pot ncia aparente relativas ao sinal distorcido sinal peri dico n o senoidal e o cos corresponde rela o entre a pot ncia ativa e a pot ncia aparente relativas componente fundamental da tens o e da corrente ISONI 2004 Quando h distor es geradas por harm nicas as reat ncias indutivas elevam se proporcionalmente com a eleva o da freq ncia e o tri ngulo de pot ncias alterado transformado em um tetraedro de pot ncias introduzindo se uma nova terceira dimens o decorrente dos VAs necess rios para sustentar a distor o do sinal conforme observa se na Figura 2 14 Pot ncia Ativa W I Pot ncia Reativa VAr o Distor o do Pot ncia Sinal VA Aparente VA Figura 2 14 Tetraedro de pot ncias em sistemas distorcidos Fonte ISONI 2004 Nesse caso a pot ncia aparente S ser calculada pela segunite express o 1 a S
114. 635 4075 o o o 0 6525 4100 o o o 0 6400 4125 o o o 0 6425 4150 o o o 0 6453 4175 o o o 0 6486 4200 o o o 0 6525 4225 Oo o o 0 6468 4250 o o o 0 6408 4275 Oo o o 0 6344 4300 o o 0 6277 4325 400 0 9727 4350 50 0 9470 4375 o 0 9561 4400 o 0 9657 4425 o 0 9614 4450 o 0 9575 4475 o 0 9539 4500 o 0 9505 4525 o 0 9445 4550 o 0 9384 4575 o 0 9321 4600 o 0 9256 4625 50 0 9370 4650 o 0 9120 4675 0 9235 4700 0 9333 4725 0 9434 4750 0 9259 4775 0 9357 4800 50 0 9442 4825 o 0 9457 4850 o 0 9470 4875 o 0 9482 4900 o 0 9503 4925 o 0 9551 4950 o 0 9596 4975 50 0 9480 5000 o 0 9527 5025 o 0 9441 5050 o 0 9353 5075 50 0 9434 5100 o 0 9348 5125 50 0 9426 5150 Es 0 9334 5175 0 9416 5225 854 83 1047 68 50 84 800 16 247 68 0 9605 5250 865 83 1017 16 33 29 750 2 267 16 0 9555 5275 876 83 986 64 17 750 236 64 0 9655 5300 887 82 956 12 700 i E 256 12 0 9608 5325 836 42 920 25 650 13 270 25 0 9516 5350 785 01 884 38 66 650 13 234 38 0 9582 5375 733 60 848 51 23 64 650 13 198 51 0 9653 5400 682 20 812 64 42 61 600 12 212 64 0 9547 5425 648 73 769 88 11 59 600 12 169 88 0 9674 5450 615 25 727 11 43 35 11 177 11 0 9610 5455 581 78 684 34 25 12 10 184 34 0 9533 5500 548 31 641 57 6 88 500 141 57 0 9682 5525 553 10 650 36 38 65 450 200 36 0 9402 5550 o 0 9364 5575 50 0 9582 5600 o 0 9548 5625 o 0 9530 5650 o 0 9512 5675 o 0 9493 5700 o 0 9473
115. 68 EST 891 80 996 ZLL t9 EE PLZ Or EtL L OP ELO ro zr Ze tyr ro 9er 29 952 L 4 zsz feo Esc St 50 01 2002 67 FL ke 8 S61 SL ZL zZz 69 160 857 v6 600 Srl SE LZS 99 Ee tLe pet OL 995 LEL 92 9Er PS SL 799 081 06 c9Z_ OE 168 Jor6LOL 85 Orr 96 Sry 00 LEP Z9 9Sz LB vse 84 Esc Sr 50 01 8007 6 27 EL bS ZOZ 06 86E 60Z 04 PLS 9EZ EP Z96 LLL ZL LES TEL 9S 0v6 Z9L 56207 P91 9v s09 ZOL 99919 LLL OL L6Z 02818 og e6 096E 8z 9r z6 Orr 60 952 1259 68 Esz Sr S0 01 8007 6 7 ZL m 8 Z6L OF LSS 192 St GEE E67 9S 024 LEL s8 809 sez L6 00 PLL 29 9FE LL 98 PLL ELL 92 BEL gez joz ts jogral er Or oe srr rs ser 02 952 00 Esc ee tsz rr S0 01 s00z 6 Z LL g 0d ou Fez 8 94 018 897 YS GEL Leh 6L espace EL S25 Fel 06 666 GLI Sz ESE cri 66 per S6 or t90 re byy 00 rrr oz ser EL 15c ee tsc 97 esc Pr 50 01 S00z 6 Z OF 5 z 65 SLZ Lz PS S07 927 PL SEP SSL OE 9E8 The LE 62989 88 ror SEL LL FLO OEL 62 757 BLZ OL GLS L JOL YEO t 26 Ger zs err 9 Ser vessz 90 zsz er zsz rr 50 01 s00z E z 6 o E FE 10 200 8 2 Z0 ELE EL 9 POE zoz LE 952 rez z S1889 90592 Oz 6t 662 Fa Or 02526 _ 0z S01 29 ser zo str pe ger 8557 BE poe PS bSz rr S0 01 8007 6 7 8 Oo bbe 56 590 ezz 58122 807 62 P6569 egs 991 LE 890 L9L OL SES 9z 99 LPL Gri OL ZhL cel OS 628 ogee orere 06 Orr rl Str re err 60 sz 15 ssz EL SS Pr S0 01 8007 67 Z o E 08 an ARA ur asz 05 E 901 EE EL
116. 75 cap 4 pp 4 57 4 58 SIEMENS 2 2002 SIEMENS Ltda Capacitores PHICAP para corre o do fator de pot ncia S o Paulo SIEMENS 2002 14 p 222 SIEMENS 2004 SIEMENS NSK Contatores 3RT1 para manobra de capacitores Linha Sirius SIEMENS 2004 2 p SIEMENS 2005 SIEMENS MATSUSHITA COMPONENTS Capacitors for Power Factor Correction and Filtering MKK Germany SIEMENS 2005 15 p SIEMENS 2008 SIEMENS Ltda Conversores de Freqii ncia Instru es para Instala o de Conversores de Frequ ncia S o Paulo SIEMENS 2008 20 p SILVA 2007 SILVA Rafael Medidor de energia el trica de baixo custo com interface serial compat vel com a NBR14522 2007 112 f Trabalho de Conclus o de Curso Gradua o em Tecnologia em Sistemas Digitais Centro Federal de Educa o Tecnol gica de Santa Catarina Florian polis 2007 SILVA 2009 SILVA M Sidelmo SILVA M Isoni CORR A Tom s P FRAN A J Gleisson Opera o Din mica de Bancos de Capacitores com Elimina o de Correntes de Inrush In CONFER NCIA BRASILEIRA SOBRE QUALIDADE DA ENERGIA EL TRICA VII 2009 Blumenau SC CBQEE 2009 5 p STAROSTA 2002 STAROSTA Jos Compensa o de energia reativa em instala es de grande porte Eletricidade Moderna pp 100 127 Julho 2002 STAROSTA 2006 STAROSTA Jos Compensa o est tica de energia reativa tempo real e os aspectos de qualidade de energia produtividade r
117. 8 189 3 8 12 5 170 2 8 141 2 8 14 160 2 7 134 2 7 Conforme dito anteriormente um filtro calculado de forma que esteja sintonizado em uma freq ncia inferior menor ordem harm nica presente no local de sua liga o Isso se deve ao fato de que geralmente o ponto de resson ncia para um banco de capacitores puro se move constantemente fundamentalmente em fun o do crescimento do sistema da concession ria eleva o dos n veis de curto circuito o que promove a eleva o da ordem harm nica associada freq ncia de resson ncia note se a express o h Pes apresentada ao final do subitem 2 2 6 1 Sendo assim optando se pelo ponto de sintonia do filtro em uma frequ ncia inferior da menor harm nica presente evita se qualquer problema futuro considerada a tend ncia de eleva o das freqii ncias perigosas e n o o seu decr scimo Pela Tabela 2 1 consegue se facilmente estabelecer uma correla o entre os fatores de desintonia mais usuais ofertados pelos fabricantes e as harm nicas de menor ordem geralmente presentes nas instala es el tricas industriais e comerciais Percebe se por exemplo que em um sistema de 60 Hz em que a quinta harm nica comum em ambientes industriais seja a de menor ordem no local pode se optar por fatores de desintonia de 5 67 ou de 7 que associam se respectivamente s frequ ncias de sintonia de 252 e 227 Hz Ambas s o portanto inferiores frequ ncia de 300 Hz
118. 9 racionaliza o operacional dos bancos de capacitores e a maximiza o dos benef cios proporcionados por um STATCOM BT no refinamento da corre o do fp pesquisar e avaliar a possibilidade de controle nico centralizado para comando coordenado do STATCOM BT e dos m dulos tiristorizados e o aprodundamento de estudos envolvendo configura es e sistem ticas aplic veis para a corre o do fp e simultaneamente para a filtragem de correntes harm nicas por meio da utiliza o de filtros passivos sintonizados principais objetivos pesquisar e avaliar poss veis configura es e sistem ticas de corre o do fp em instala es industriais e comerciais nas quais se requeira adicionalmente a filtragem de harm nicas nas instala es industriais podem ser avaliadas configura es mistas abrangendo a utiliza o de m dulos tiristorizados associados a capacitores filtros passivos sintonizados e do STATCOM BT de forma a se obter a corre o din mica do fator de pot ncia fp de deslocamento e fp real ou de distor o por meio da redu o das distor es harm nicas nos barramentos de alimenta o das cargas e a pesquisa e o aprofundamento de avalia es relativas aplica o de filtros ativos com as fun es de filtragem de harm nicas e de melhoria do fp real principais objetivos pesquisar e avaliar poss veis configura es e sistem ticas para a filtragem de harm nicas e a conse
119. 9 2008 Registros no instante de ocorr ncia da maxima demanda de pot ncia reativa 1 025 22 kW 811 93 kVAr fp 0 78 161 POTENCIA ATIVA 1 100 00 1 000 00 900 00 800 00 700 00 600 00 KW 500 00 400 00 300 00 200 00 100 00 0 00 0 00 1000 00 2000 00 3000 00 4000 00 5000 00 6000 00 7000 00 8000 00 9000 00 Subintervalo de Medi o 2 13 34 59 a 13 35 09 em milisegundos extra do do per odo compreendido entre 11 54 57 e 13 42 30 em 02 09 2008 10000 00 POT NCIA REATIVA 1 100 00 1 000 00 900 00 800 00 700 00 600 00 500 00 KVAr 400 00 300 00 200 00 100 00 0 00 0 00 1000 00 2000 00 3000 00 4000 00 5000 00 6000 00 7000 00 8000 00 9000 00 Subintervalo de Medi o 2 13 34 59 a 13 35 09 em milisegundos extra do do per odo c
120. A 1986 ALMEIDA Jos Luiz Antunes de Eletr nica Industrial 2 edi o S o Paulo Livros Frica Editora Ltda 1986 222 p AMORIM 2008 AMORIM Edson Efeitos da corre o do FP na BT sob o ponto de vista da efici ncia energ tica In Efici ncia energ tica com a corre o do fator de pot ncia S o Paulo ABINEE 2008 18 p Dispon vel em http www tec abinee org br 2008 arquivos 20a2 1 pdf ANEEL 2000 ANEEL AG NCIA NACIONAL DE ENERGIA EL TRICA Resolu o ANEEL n 456 Bras lia ANEEL 2000 62 p ANEEL 2001 ANEEL AG NCIA NACIONAL DE ENERGIA EL TRICA Resolu o ANEEL n 505 Bras lia ANEEL 2000 12 p ANEEL 2003 ANEEL AG NCIA NACIONAL DE ENERGIA EL TRICA Resolu o ANEEL n 676 Bras lia ANEEL 2000 11 p ANEEL 2005 ANEEL AG NCIA NACIONAL DE ENERGIA EL TRICA Procedimentos de Distribui o de Energia El trica no Sistema El trico Nacional Prodist M dulo 5 Sistemas de medi o Bras lia ANEEL 2005 106 p AREVA 2004 AREVA NoVAR Automatic power factor control Paris AREVA 2004 8 p ARRILAGA 1985 ARRILAGA J BRADLEY D A BODGER P S Harmonic Elimination In Power System Harmonics USA John Wiley amp Sons Inc 1985 cap 10 pp 296 324 AURES 2006 AURES Jos Enrique Vargas Estudo da Forma o Geometria e Resist ncia do Ponto na Soldagem por Resist ncia Uma Abordagem Estat stica 2006 164 f Disserta o Mestrado em Enge
121. AL EXPANDIDO MAX 10 mm E SS SS NSS A press o interna exerce uma for a sobre as paredes do inv lucro cuja regi o superior confeccionada com sulcos expans veis o que permite a expans o vertical fazendo com que ocorra a atua o de um desconector mec nico e consequentemente o corte da alimenta o de energia para o elemento capacitivo ressalta se que tal recurso responde apenas a sobrepress es n o dispensando os dispositivos de prote o que devem ser previstos no circuito terminal de alimenta o do capacitor Para a garantia de expans o da caneca quando necess rio e tamb m para que sejam evitados esfor os nos terminais de liga o os cabos de alimenta o devem ser do tipo flex vel e n o permitida a alimenta o dos capacitores diretamente por elementos r gidos tais como barras de cobre Al m disso deve se prever um espa o livre acima do capacitor para se garantir o funcionamento seguro do sistema de expans o Descarga Como j citado ao longo do subitem 5 1 1 1 a descarga obtida por meio de resistores fornecidos j pr montados nos terminais dos capacitores ou adquiridos parte As informa es quanto ao n vel de redu o da tens o em um determinado intervalo de tempo variam de fabricante para fabricante Por m nos capacitores ofertados pelos grandes fabricantes os resistores de descarga promovem a descarga e a redu o da tens o a um valor 114 situado em m dia
122. C 1 200 ELSPEC 2 200 LOVATO 2004 BELUK L 2004 BELUK 1999 BELUK 2 2004 AREVA 2004 JANITZA 2003 e VISHAY 2005 Obs comumente encontrados disponibilizados no mercado nacional Os controladores destacados com linhas sombreadas no Quadro 5 1 s o os mais 108 A Figura 5 18 mostra alguns controladores automaticos disponiveis no Brasil BR604 CIRCUTOR l4df ELSPEC Equalizer ABB RVTD 2izioloni G e x BRS000 Varlogic NR6 NR12 EPCOS BR SCHNEIDER Varilogic EMBRASUL CM4020 IMS SmartCap485 Figura 5 18 Alguns controladores autom ticos do fp dispon veis no mercado brasileiro Fonte CIRCUTOR 2 200 ELSPEC 2 200 ABB 2002 EPCOS 1 2007 SCHNEIDER 2005 IMS 2005 e EMBRASUL 200 5 1 4 Condutores dispositivos de seccionamento prote o e manobra acionamento para circuitos de bancos de capacitores Os principais crit rios pr ticos de dimensionamento de condutores e dispositivos de seccionamento e prote o de capacitores de baixa tens o s o apresentados na Quadro 5 2 a seguir Quadro 5 2 Principais crit rios pr ticos de dimensionamento el tricos de condutores e dispositivos de seccionamento e prote o para capacitores BT Crit rios para Diinasi ro Crit rio b sico de dimensionamento Refinamento verifica o e dimensionamento inicial necess rio dimensionamento final Incasos 2 1 35 x I
123. E faethe Dos A ANE E DR Institute of Electrical and Electronics Engineers INMETRO quais sas Instituto Nacional de Metrologia Normaliza o e Qualidade Industrial PA EE TEE ENE JORDAN E Mootle RAPTOR CURA NE VER atlases Light Servi os de Eletricidade S A NEAT GNR RARE SED AT a Mercado Atacadista de Energia NBR eTo eer aa dor dan o tere mer a dd a n Normas brasileiras O ISEEN E RN SUE RENO ESEE EA AN RENDER EEA Operador Nacional do Sistema RIM oal ERR SRD O E EA A RE Regulamento T cnico Metrol gico ACOD ienn n Categoria de emprego de contatores Manobra de Capacitores Va M B Np este een REE E AET A E AA Anal gico digital r Y E E E E E E N Alta tens o Ia EE EEN aii eel E RE AEE E E E ET Baixa tens o LEE E R E E Soe NPR Corrente alternada CAT A A Controlador autom tico do fator de pot ncia TO ARENA EO NRO Re ARNE PORT eg ROR Tan RNIN SR OPS DRA AER ARTE Corrente continua OPP acest rd Consumo de energia el trica ativa kWh fatur vel no per odo de faturamento ER GRE eR Renee eet ey a da Constante de faturamento equivalente a RTC x RTC Naas is oi a ett Cans deat DR E N decibel Dj OMR RR NI RD RR AR mises Demanda kW fatur vel no per odo de faturamento PHT Suea A MENTE SD be RANGE ENT eas Distor o harm nica total na corrente DAE Ges pe ENEE Ses cee EO nd CON N DL STO Bk Distor o harm nica total na tens o didto adora STUCCO OCD RRR od Taxa de varia o da corrente em rela o ao tempo TOME AIRE RV RR UND M
124. ERGIA EL TRICA II 2003 Salvador BA Aplica o do STATCOM na Distribui o Regula o de Tens o e Controle de Fator de Pot ncia Salvador COPPE UFRJ UFJF e CERJ 2003 Vol 2 pp 857 861 Dispon vel em http www aneel gov br area cfm idArea 579 link II Citenel CODI 2004 CODI COMIT DE DISTRIBUI O DE ENERGIA EL TRICA Manual de Orienta o aos Consumidores Energia Reativa Excedente CODI 2004 13 p COELBA 2004 COELBA Norma para Instala o de Banco de Capacitores em Baixa Tens o Salvador COELBA 2004 1 edi o 8 p Dispon vel em http www coelba com br ARQUIVOS EXTERNOS PCI00 06 B Instalacao de Banco de Capacitores em BT 33011301 20050128 pdf COPEL 2008 COPEL COMPANHIA PARANAENSE DE ENERGIA ETC 4 06 Especifica o t cnica para medidor eletr nico multifun o Curitiba COPEL 2008 9 p Dispon vel em http www copel com hpcopel root sitearquivos2 nsf arquivos etc406 FILE etc406 pdf COTRIM 1 2008 COTRIM Ademaro A M B MORENO Hilton revis o e atualiza o t cnica GRIMONI Jos Aquiles Baesso revis o e atualiza o t cnica Compensa o da energia reativa STAROSTA Jos autoria In Instala es El tricas 5 edi o S o Paulo Prentice Hall 2008 cap 14 pp 419 434 COTRIM 2 2008 COTRIM Ademaro A M B KINDERMANN Geraldo revis o e adapta o t cnica Compensa o da energia reativa In Instala es El tricas 4 edi o S o
125. Em se tratando dos sistemas autom ticos din micos essa situa o fica patente se observados os gr ficos inseridos nas Figuras 7 29 7 35 e 7 37 201 anteriormente apresentadas observar as curvas relativas ao comportamento do fator de pot ncia No que se refere ao sistema automatico convencional a Figura 7 41 revela para o intervalo de 1 7 s extraido da base geral de dados no qual houve o registro da maxima demanda de pot ncia reativa pela carga o comportamento bastante oscilat rio do fator de pot ncia bem mais pronunciado que para os sistemas com acionamento por eletr nica de pot ncia haja vista a diferen a entre a din mica operacional da carga e a din mica do sistema de compensa o FP Sistema autom tico convencional Fator de Pot ncia no intervalo de m xima demanda de reativos 1 000 0 950 0 900 0 850 0 800 0 750 0 700 0 650 0 600 0 550 0 500 3900 4000 4100 4200 4300 4400 4500 4600 4700 4800 4900 5000 5100 5200 5300 5400 5500 5600 milisegundo Figura 7 41 Sistema convencional comportamento oscilat rio do fp Utiliza o efetiva e manobra de bancos capacitivos No que se refere ao n mero de manobras efetivas liga es e desligamentos dos bancos capacitivos observou se haver uma correla o com o tempo de resposta do sistema de corre o Em princ pio quanto ma
126. European Copper Institute ECI 2004 cap 3 1 2 16 p FRAKO 2005 FRAKO KONDENSATOREN UND ANLAGENBAU Gmbh SBS dynamic power factor correction Fast acting power factor control units Germany FRAKO 2005 6 p FUCHS 2006 FUCHS Peter HRIBIK Jan LOJKO Branislav Digital Power and Energy Meter with DSP TMS320C6711 In TI Developer Conference Dallas USA TEXAS INSTRUMENTS 2006 24 p Dispon vel em http focus ti com lit ml sprp504 sprp504 pdf 217 GASPAR 2003 GASPAR I S SA J S de VOLPATO R M Volpato GUIMAR ES D A Real Time power factor correction in industrial plants with non linear loads Santa Rita do Sapucai MG INATEL 2003 5 p GLANZMANN 2005 GLANZMANN Gabriela FACTS Flexible Alternating Current Transmission Systems Zurich EEH Power Systems Laboratory 2005 31 p GREENWOOD 1 1991 GREENWOOD Allan Simple switching transients In Electrical Tansients in Power Systems Second Edition USA John Wiley amp Sons Inc 1991 cap 3 pp 37 61 GREENWOOD 2 1991 GREENWOOD Allan Simple switching transients In Electrical Tansients in Power Systems Second Edition USA John Wiley amp Sons Inc 1991 cap 6 pp 132 139 HINGORANI 2000 HINGORANI Narain G GYUGYI Laszio Static Shunt Compensators SVC and STATCOM In Understanding Facts Concepts and Technology of Flexible AC Transmission Systems New York IEEE Press 2000 cap 5 pp 135 207
127. FICIENTIA 2007 tal como se faz na pr tica em memoriais descritivos de projeto apresentada a seguir considerando se um capacitor trif sico ou a associa o de capacitores monof sicos com pot ncia nominal efetiva de 50 kV Ar considerada a aplica o em rede de 440 V projeto conforme as normas IEC 60831 1 2 EN 60831 1 2 e IS 13340 41 diel trico confeccionado em filme de polipropileno metalizado com propriedades autoregenerativas self healing involucro cil ndrico em alum nio extrudado uso interno grau de prote o IP 20 pot ncia nominal efetiva de 50 kVAr ou associa o de bancos monof sicos que perfa a essa pot ncia em 60 Hz e soba tens o de 440V tens o nominal 525 Vca capacit ncia global nominal 576 uF 3 x 192 uF tolerancias m ximas relativamente capacit ncia nominal 5 10 prote o contra sobrepress o interna terminais com parafusos imperd veis para conex o dos cabos de alimenta o e terminal para aterramento do inv lucro suportabilidade a sobretens es 10 at 8 hs dia 15 at 30 minutos dia 20 at 5 minutos dia 30 at 1 minuto dia suportabilidade a sobrecorrentes at 1 3xIy ms continuamente capacidade de chaveamento at 5 000 ano sob condi es suport veis de inrush perdas totais no maximo 0 5 W por kVAr vida mediana esperada superior a 100 000 horas de opera o efetiva posi o de montagem vertical
128. Figuras 4 3 e 4 4 ilustram respectivamente os aspectos gerais de uma subesta o com medi o na baixa tens o transformador em poste com prote o e medi o instaladas em mureta e de uma subesta o abrigada com entrada e sa das subterr neas com medi o na m dia tens o Em ambas as figuras o posicionamento dos transformadores para instrumentos TPs e TCs encontram se circundados em destaque 190 A NEUTRO Caixa com Disjuntor Geral Barramento e TCs 50 max 400 ey 2 hin OGA 9 MURETA fm VER DETALHES 1 a 3 16004100 CRTRA DE PASSAGEM VER NOTA 21 4 SA DA ATERRAMENTO ARES i D gt METRALA Mureta Frontal RES 0 Figura 4 3 Medi o em baixa tens o Aspectos gerais Fonte CEMIG 2005 figura adaptada 65 CuBiCULO VER NOTA 2 CUB CULO DE TRANSFORMADOR TOMO Gee x CORTE DD VER NOTA 2 JANELA P CLARIDADE E lt 1000x500 D B pa PLANTA VER NOTA 2 Soe SUBTERRANEA BAIXA TENS O MEDI O A 3 ELEMENTO PROTE O Figura 4 4 Medi o em m dia tens o subesta o abrigada Aspectos gerais Fonte CEMIG 2005 figura adaptada 66 4 2 A med
129. GULADOR _ NGULO PARA A COMPENSA O Vo PREF STATCOM BT a Sng Vac CAPACITOR 2S A Vac REFERENCIA FIXO Figura 6 9 Esquem tico b sico Sensoriamento de sinais e controle do STATCOM BT Fonte CITENEL 2 2003 figura reconceituada adaptada No que se refere s chaves semicodutoras do conversor em projetos para aplica es de baixa tens o em n vel industrial atualmente os IGBT s Insulated Gate Bipolar Transistors mostram se como a op o mais adequada fundamentalmente em fun o das faixas comerciais de corrente e tens o disponibilizadas pelos fabricantes das perdas em condu o atrativas por incorrerem na redu o dos custos operacionais se comparadas s perdas geralmente 137 verificadas em outros dispositivos e dos reduzidos tempos requeridos nos processos de chaveamento Para aplica es em pot ncias situadas na faixa de dezenas de kVArs a at 1 MVAr ou um pouco superior pot ncias tipicamente industriais as frequ ncias de chaveamento podem atingir alguns kHz sem que as perdas sejam excessivamente elevadas Quanto topologia da ponte inversora podem se utilizar configura es de 6 pulsos bastante comuns nos conversores de frequ ncia em BT para o acionamento de motores de indu o havendo a tend ncia de ado o de configura es multin veis objetivando a redu o dos n veis de distor o harm nica na tens o sintetizada
130. M pode ser bem mais satisfat ria que a dos bancos tiristorizados at porque os tempos de atua o dos controladores autom ticos comerciais respons veis pela emiss o dos sinais de ativa o e desativa o dos m dulos de pot ncia geralmente s o limitados a um m nimo de cerca de dezenas de milisegundos Isso sugere que no caso de uma sistem tica de controle mais simples haver particularidades na partida do sistema global de corre o do fp com a atua o do STATCOM primeiramente at que o sistema atinja a din mica de corre o conjunta ap s o in cio de chaveamento dos bancos capacitivos Implementa es adicionais de controle podem ser pensadas no sentido de que o controle do STATCOM BT force a inser o de banco s capacitivo s assim que a demanda de reativos por ele suprida se aproxime de sua capacidade nominal 6 3 Sistemas convencionais x Sistemas din micos Comparativo geral Esse subitem busca sintetizar as principais caracter sticas dos sistemas de corre o do fator de pot ncia abordados nos subitens anteriores agregando mais alguns par metros de avalia o e estabelecendo atrav s do Quadro 6 1 um paralelo comparativo entre eles Quadro 6 1 Sistemas Convencionais x Sistemas Din micos Paralelo comparativo Sistemas Din micos avan ados Sistemas Din micos Sistemas Convencionais acionamentos Par metros de a tiristores e controladores a contatores e controladores tiris
131. MEDICAO 00 36 46 hs a 02 25 09 hs 03 09 2008 166 SUB INTERVALO DE MEDICAO 3 10s Figura 7 23 01 22 55 hs a 01 23 05 hs 03 09 2008 Registros no instante de ocorr ncia da maxima demanda de pot ncia reativa 720 73 kW 724 26 kVAr fp 0 71 POT NCIA ATIVA 800 00 700 00 600 00 500 00 400 00 x 300 00 200 00 100 00 0 00 0 00 1000 00 2000 00 3000 00 4000 00 5000 00 6000 00 7000 00 8000 00 9000 00 Subintervalo de Medi o 3 1 22 55 a 1 23 05 em milisegundos extra do do per odo compreendido entre 00 36 46 e 02 25 09 em 03 09 2008 10000 00 POT NCIA REATIVA 800 00 7 700 00 600 00 900 00 400 00 se 300 00 200 00 100 00 0 00 r 0 00 1000 00 2000 00 3000 00 4000 00 5000 00 6000 00 7000 00 8000 00 9000 00 Subintervalo de Medi o 3 1 22 55 a 1 23 05 em milisegundos
132. NCAPACITOR ou BANCO Verificar e se necess rio adota se o primeiro valor comercial f Condutores para acima sendo altamente recomend vel Verificar e considerar redimensionar os ircul n rio fator it ri circuitos adotar 1 5 x Incapactror ou BANCO quando se necess o ores de nae pelos ee terminais ou em pain is fechados agrupamento e a m xima queda de alimentadores circuitos conforme tens o admiss vel e gerais de bancos NBR 5410 para a da suportabilidade a de capacitores Obs Incagos considerado o m todo determina o de Incagos curto circuitos conforme NBR de instala o adotado conforme NBR 5410 2004 5410 109 Crit rio b sico de dimensionamento Crit rios para Dispositivo Refinamento verifica o e P dimensionamento inicial necess rio dimensionamento final Verificar se os fusiveis protegem os cabos Inrus veis 2 1 65 x IncapacrroR ou BANCO contra curto circuitos adota se o primeiro valor comercial nos trechos onde acima instalados Obs Em sistemas din micos no a tiristores verificar se Compatibilizar os Fus veis retardados para sistemas os fus veios ultra r pidos resultados de todos convencionais a contator previstos para os Be canos de Fus veis ultra rapidos para circuitos circuitos terminais dimensionamento Fus veis terminais em sistemas din micos a protegem tiristores e retardados para adequadamente os alimentadores ge
133. Nomenclaturas adotadas por concession rias de energia para as parcelas de reativos excedentes psra Ena iara Tapa atas aa Quadro 4 2 Funcionalidades e aplica es de medidores eletr nicos de energia PVCU ICA sis ia snavacuteadauesy sales ma iaeag ena ais Quadro 5 1 Faixas de tempos de conex o e reconex o para diversos controladores autom ticosS DOT Drs nerd iai e aba Quadro 5 2 Principais crit rios de dimensionamento el tricos de condutores e dispositivos de seccionamento e prote o para capacitores BT Tabela 5 1 Classes de temperatura de capacitores Quadro 6 1 Sistemas Convencionais x Sistemas Din micos Paralelo comparativo Tabela 7 1 Resumo dos resultados dos monitoramentos el tricos Tabela 7 2 Per odo noturno Subintervalo de 2 segundos compreendendo o instante de registro da m xima demanda de pot ncia reativa Abordagem anal tica te rica preliminar para corre o do fp Tabela 7 3 Detalhamento da abordagem anal tica te rica preliminar para CORRECTO AOSD ses ent ES ie RE O O E Se Tabela 7 4 C lculos das pot ncias capacitivas para corre o do fp a intervalos de 25 millisegundos a iria a tain tela di RE e RS a ra Tabela 7 5 Planilha de c lculos das pot ncias capacitivas para corre o do fp GANIC VGIOS DES Ins asas SS O autnekae Tabela 7 6 C lculos das pot ncias capacitivas para corre o do fp a intervalos de 125 millisegundos aaa a
134. O 240 AA MOC RA FF E Version 1 Features Intemational standard package JEDEC TO 240 AA Direct copper bonded Al O ceramic base plate Planar passivated chips Isolation voltage 3500 V UL registered E72873 Gate cathode twin pins for version 1 Applications DC motor control Softstart AC motor controller Light heat and temperature control Advantages Space and weight savings Simple mounting with two screws Improvedtemperature and powercycling Reduced protection circuits 2o0r em 1 4 Figura 6 2 Data sheet do m dulo de tiristores IXYS modelo MCC MCD 95 Fonte IXYS 2007 figura adaptada 124 Observando se o data sheet e a folha de dados t cnicos m dulo comercial anteriormente apresentada Figuras 6 1 e 6 2 pode se comentar quanto tens o de bloqueio dos SCR s o valor de 1 600 Volts refere se s tens es repetitivas m ximas direta e reversa Vprm Vrrm respectivamente note se que a tens o de projeto escolhida equivale a 560 Vims O que significa para um sistema senoidal uma tens o de pico de 792 Volts em projetos usual a escolha de uma tens o de bloqueio equivalente ao dobro da m xima tens o a bloquear e portanto a tens o de bloqueio de 1 600 Volts plenamente adequada quanto tens o de isola o o valor de 3 KV ms diretamente indicado no campo Visor para 50 ou 60 Hz e para o tempo de 1 mi
135. O fator de pot ncia O Fator de Pot ncia um ndice de utiliza o de energia cujo controle adequado em instala es consumidoras extremamente importante n o apenas sob o ponto de vista eletro energ tico mas tamb m e fundamentalmente pelo fato de ser monitorado pelos sistemas de medi o das concession rias podendo incorrer em nus muitas vezes significativos nas contas de energia el trica Portanto torna se relevante a an lise da aplica o de sistemas de corre o que possibilitem ajust lo e mant lo acima do limite m nimo permitido pela normaliza o em vigor principalmente perante a exist ncia de blocos significativos de cargas cujas caracter sticas de opera o incorram em n veis de consumo de energia reativa que provoquem baixo fp em intervalos de tempo muito curtos e em ciclos repetitivos Note se que tais consumos reativos s o registrados pelos medidores das concession rias e que nos casos em que os mesmos ocorrem subitamente geralmente n o h uma compensa o satisfat ria pelos sistemas de corre o convencionais em fun o de sua resposta din mica insuficiente Atualmente a express o matem tica que quantifica a cobran a por baixo fator de pot ncia no caso dos consumidores atendidos em tens o prim ria M T ou A T e enquadrados nos sistemas de tarifa o horo sazonal baseia se na totaliza o dos consumos de energia ativa e reativa acumulados a cada hora de opera o das plantas
136. O tri ngulo de pot ncias e a corre o do fp Fonte figura obtida pelo autor sem origem especificada 37 2 2 3 Benef cios adicionais advindos da utiliza o de capacitores BT Quando da realiza o de estudos de corre o do fator de pot ncia interessante que a instala o consumidora seja avaliada de uma forma mais abrangente e que sempre que poss vel a solu o possa contemplar outros beneficios adicionais abordados em MAMEDE 2007 CODI 2004 COTRIM 1 2008 COTRIM 2 2008 CEMIG 1997 WEG 2001 e TLA 200 tais como a libera o da capacidade de transformadores devido menor circula o de correntes de natureza reativa e consequentemente em decorr ncia da redu o dos kVAs associados s parcelas adiconais de pot ncia reativa suprida para as cargas pelo mesmo motivo a libera o da capacidade dos circuitos de distribui o geral e parcial com a conseq ente redu o das perdas de energia em condutores a redu o de perdas pode ser calculada percentualmente para uma determinada carga e uma dada pot ncia capacitiva em opera o pela express o a seguir P FP REDU O das PERDAS f ce 100 2 4 2 f onde pi fator de pot ncia inicial antes da corre o e Spr fator de pot ncia final ap s a corre o a melhoria dos n veis de tens o no ponto de instala o do banco de capacitores na pr tica o percentual de eleva o na tens o relativamente tens
137. P NA as demanda kW medida durante o per odo de faturamento DMR san uni Sess Ea ira ED dp Demanda m xima corrigida registrada Dan ENE Ea tocada da fa o Sock Ud add n o nda das NEOS T kVA de distor o AVE qi BR E ASE Taxa de varia o da tens o em rela o ao tempo ENOB iate dra ath a ed as ates efective number of bits n mero de bits efetivo TET sine a Ce a O ca Faturamento de energia reativa excedente FOR onen ND OR PRA NC NNE e UR ee ei Faturamento de demanda reativa excedente Dis FS ae edt ei ai IEE A TE EA E SEN AES Fator de pot ncia hh mmsss crer ieeerereaareereraerreacrrccrcrformato hora minutos segundos TGB sein ii a E a a lsann tacky ald Insulated Gate Bipolar Transistor VR ri an rd tai LAE M dia tens o MIBE NUR NE RIR PRENPRNE CENVARCA NPR OA mean time between failures tempo m dio entre falhas Acaba DC a ni contato normalmente aberto E ad o a E E a A a RR e contato normalmente aberto PUM span a AR pulse width modulation modula o por largua de pulso DOI ess sins ctr seta loa tea agen a OA o pn Registrador digital de m dia tens o PDD TLD aces crises ou SI PAR ND DU ND RONDON Registrador digital de tarifa diferenciada RER ca nao Add a La a dae Registrador eletr nico program vel TROS pars rei id Ste root mean squase raiz m dia quadr tica ou valor eficaz RTC Obras cassa Rela o de transforma o de transformador de corrente RIP toh tile lea hpalchtd co RETRO JRR RR RN Rela o de transfo
138. TS Application Document section 8 6 pp 44 51 199 PIERRET 1996 PIERRET Robert F PNPN devices In Semiconductor Device Fundamentals USA Addison Wesley Publishing Company 1996 cap 13 pp 463 475 POMILIO 2000 POMILIO J A Pomilio Componentes Semicondutores de Pot ncia In Eletr nica de Pot ncia Campinas DSCE FEEC UNICAMP 2000 cap 1 p 1 48 PROCOBRE 1999 PROCOBRE CENTRO DE PROMOCION DE USOS DEL COBRE RAMOS Alfredo Munoz autoria Calidad de La Energia Santiago Chile PROCOBRE 1999 37 p 221 PROCOBRE 2001 PROCOBRE INSTITUTO BRASILEIRO DO COBRE MORENO Hilton autoria Harmonicas nas Instala es El tricas Causas Efeitos e Solu es S o Paulo PROCOBRE 2001 65 p RAMIREZ 200 RAMIREZ Eugenio T llez Distorsion Armonica Puebla AP amp C 200 RECHE 2003 RECHE Mauricio M VALLE Samuel C P Controle metrol gico de medidores de energia el trica In Seminario INMETRO Metering Brasil Sao Paulo INMETRO 2003 RIEHL 200 RIEHL Rudolf Ribeiro Tiristores Bauru SP UNESP 200 cap 3 pp 22 56 Dispon vel em http www dee feb unesp br rudolf dp LAB EI CAP03 pdf RISI 1 2006 RISI Gustavo Alejandro VASQUES Ricardo tradu o Por dentro da energia reativa Parte 1 O Setor El trico pp 68 73 Julho 2006 RISI 2 2006 RISI Gustavo Alejandro VASQUES Ricardo tradu o Por dentro da energia reativa Parte 2 O Setor
139. V ou superior frequ ncia de chaveamento admiss vel 120 manobras hora vida mec nica dos contatos m nimo de 250 000 manobras aplica o em ambiente industrial No caso dos contatores destinados ao comando de capacitores o interesse maior concentra se no processo de liga o quando surgem n veis de correntes que podem levar r pida queima dos contatos ou sob condi es mais desfavor veis soldagem das pe as de contato Essa situa o motivou o desenvolvimento dos contatores apropriados para a categoria de emprego ou categoria de utiliza o denominada AC 6b Manobra de Capacitores Est ticos Caso os contatores AC 6b n o venham a ser utilizados situa o desaconselh vel j que a redu o das correntes de inrush traz benef cios adicionais al m da preserva o do pr prio contator a utiliza o de contatores comuns poss vel desde que alguns crit rios de dimensionamento sejam previamente adotados Nesses casos importante que duas situa es sejam consideradas a liga o de um unico capacitor e a liga o de um capacitor em paralelo com um banco de capacitores j ligado rede 93 Em se tratando de bancos autom ticos para a corre o do fator de pot ncia a segunda situa o Figura 5 5 mais frequente na pr tica e o dimensionamento e a especifica o corretos para a escolha do contator adequado depender o acentuadamente das caracter sticas da rede de alimenta
140. a fp ser calculado de acordo com a seguinte f rmula o CA fp 226 onde 66 39 FER p valor do faturamento por posto hor rio p correspondente ao consumo de energia reativa excedente quantidade permitida pelo fator de pot ncia de refer ncia fp no per odo de faturamento CAt consumo de energia ativa medida em cada intervalo de 1 uma hora t durante o per odo de faturamento Jp fator de pot ncia de refer ncia igual a 0 92 fp fator de pot ncia da unidade consumidora calculado em cada intervalo t de 1 uma hora durante o per odo de faturamento observadas as defini es dispostas nas al neas a e b 1 deste artigo CF p consumo de energia el trica ativa fatur vel em cada posto hor rio p no per odo de faturamento 66 3 TCA p tarifa de energia ativa aplic vel ao fornecimento em cada posto hor rio p Art 66 Para unidade consumidora faturada na estrutura tarif ria convencional enquanto n o forem instalados equipamentos de medi o que permitam a aplica o das f rmulas fixadas no art 65 a concession ria poder realizar o faturamento de energia e demanda de pot ncia reativa excedente utilizando as seguintes f rmulas I FER CA PE TCA A1 4 JP m I A1 5 FDR DM Pr pr TDA Bn onde FER valor do faturamento total correspondente ao consumo de energia reativa excedente a quantidade permit
141. a um sistema convencional provavelmente n o atender com efic cia fun o requerida uma vez que o sistema de medi o da concession ria de energia poder em v rios per odos de tempo durante o ciclo de faturamento contabilizar os kV Arh indutivos excedentes sem que a corre o necess ria seja efetivamente realizada 92 5 1 1 2 Contatores para manobra de capacitores Principais crit rios de dimensionamento especifica o Um exemplo de uma poss vel especifica o t cnica tal como se faz na pr tica em memoriais descritivos de projeto baseada em EFFICIENTIA 2007 apresentada a seguir considerando se um contator para acionamento alimenta o de um capacitor trif sico ou a associa o de capacitores monof sicos com pot ncia nominal de 50 kV Ar 440 V contator tripolar espec fico para a manobra de capacitor es est tico s categoria de emprego AC 6b dotado de contatos auxiliares adiantados e em s rie com resistores de pr inser o amortecimento de inrush objetivando a pr carga dos capacitores antes que os contatos principais sejam fechados e a redu o dos picos de corrente na energiza o com as seguintes caracter sticas el tricas capacidade para a manobra de no m nimo 50 kVAr em 440 V em 60 C tens o nominal de comando 220 Vca faixa de opera o 0 8 a 1 1 x Vw no m nimo I contato auxiliar NA a ser utilizado para sinaliza o tens o de isola o 600
142. a a eleva o de temperatura esta deve ser somada temperatura ambiente Se tal soma ultrapassar a temperatura m xima de opera o dos dispositivos internos recomendada em seus cat logos t cnicos deve se prever ventila o adicional 5 1 5 Capacitores est ticos para corre o do fator de pot ncia baixa tens o Os capacitores est ticos s o em ltima an lise os elementos centrais de um sistema de corre o do fator de pot ncia constituindo se como o cerne do m todo de compensa o de reativos mais largamente utilizado na pr tica S o disponibilizados no mercado em unidades trif sicas geralmente com pot ncias de 0 5 a 60 kVAr podendo variar de fabricante para fabricante ou em c lulas monof sicas geralmente de pot ncias fracion rias a at uma dezena de kVAr s que podem ser associadas para a composi o de bancos trif sicos As tens es nominais usuais s o 220 380 440 480 525 535 600 660 e 690 V podendo haver pequenas vairia es de fabricante para fabricante A Figura 5 19 apresenta fotografias dos tipos de capacitores BT atualmente disponibilizados no mercado Capacitores trif sicos fornecidos com c lulas j conectadas entre si e instaladas em inv lucros fechados ou semi abertos s o mostrados na parte superior da figura A fotografia localizada na parte inferior da figura apresenta c lulas capacitivas monof sicas 111 montados em canecas de aluminio tamb m existem capacitores trifa
143. a de capacitores com base nas grandezas el tricas acima citadas No Ap ndice 3 desta Disserta o aborda se de maneira mais pormenorizada o processo de energiza o de capacitores back to back 94 5 1 2 Compensa o din mica utilizando eletr nica de pot ncia para acionamento em degraus r pidos 5 1 2 1 Caracteriza o geral Nos sistemas para corre o r pida ou din mica ou ainda sistemas para compensa o em 66 a 4 r A tempo real os capacitores s o acionados por m dulos de pot ncia configurados com tiristores capazes de chavear os bancos em tempos extremamente curtos mediante a es de comando exercidas por controlador autom tico com est gios de controle a transistor Atrav s da Figura 5 6 pode se visualizar a configura o gen rica de um sistema t pico para corre o din mica do fator de pot ncia em instala es industriais Tal sistema baseado em eletr nica de pot ncia geralmente composto por TC s controlador autom tico com sa das a transistor m dulos tiristorizados contendo tamb m o circuito de controle e unidades capacitivas comerciais trif sicas ou bancos trif sicos obtidos pela associa o de capacitores comerciais monof sicos al m dos dispositivos de prote o seccionamento ventila o exaust o for ada sinaliza es e interliga es el tricas l1 R 45 L2 5 E3 bm E 1 A N alt Se ee el PE HREH 6 E E a FUSIVEIS ULTRA R PIDOS A
144. a em P U sistema por unidade p u AA case ENEE NE URINA ES RERUM NU ER STS DR RN NR DE aes Nat Watt s mbolo DO pare a Meare Aa frequ ncia angular m ltiplo da freqti ncia f radianos segundo DO Sas eS Ng APR Sous SER OO SRD Sante le Suet E A INEA Admit ncia equivalente Siemens VA RR Ee REA RS E WTI Te RNA NEY PR Oe TERE Te CTD Imped ncia simbolo DEST CIO Eres aaa a Imped ncia de um est gio do banco de capacitores ohms Zp OW qo nd ni Aa a ao oa yd o a da Imped ncia harm nica ohms Z PARALELOS e INSERE RAD EAR ERR Re Imped ncia equivalente de ramos paralelos Volts O or an cida ER imped ncia de surto entre a fonte e o capacitor ohms DOs elite E acy haat yelled ND RARECR ORAR RE VDRDE ERC E RPI SRD PD Imped ncia percentual DD cattle aa E E oaBo a ngulo do fator de pot ncia ORE MS PAESANA PARIE e A NEE E de Angulo do fator de pot ncia n o corrigido Or OU 6 eae tive E A E E A E A Angulo do fator de pot ncia corrigido AISTEP Percentual de Isrgp acima abaixo do qual o est gio capacitivo sera energizado desenergizado AV Eleva o percentual da tens o no ponto de instala o do banco de capacitores PATE ASR et A ated Aa A o E E Cd gi E AR ae A Microfarads PO Cd E td erat ccd acai di ak nee E e Ta ad RA Microohms Da seg et aa sets tach wd agave ag aaa OO T A ohms Indice 1 Introdu o os ss cee sos cesses eins ateieuds coun tcouscoideaaccanade cade vegeacastacaseonscoesuessocatouense
145. a faixa entre 700 mil e 1 milh o de unidades a cada ano com tend ncia ao crescimento Segundo R CHE 2003 a partir de 2002 iniciou se de maneira mais sistematizada um 75 programa de controle metrol gico e regulamenta o de medidores eletr nicos de energia el trica Descreve se abaixo de maneira sint tica as principais etapas desse programa portaria INMETRO 262 de 30 de dezembro de 2002 para aprova o provis ria de modelo de medidores de energia el trica eletr nicos monof sicos e polif sicos para as classes 0 2 0 5 1 e 2 cria o de um grupo de trabalho para elabora o das regulamenta es composto pelos componentes ANEEL ABRADEE ABINEE ONS INMETRO e outros tendo como refer ncia as normas editadas pela OIML Organiza o Internacional de Metrologia Legal e ABNT Associa o Brasileira de Normas T cnicas para considera o de necessidades nacionais desenvolvimento de metodologias para verifica o de medidores no campo aprova o de modelos e ensaios INMETRO Conforme RECHE 2003 oito fabricantes de medidores eletr nicos j estavam associados a esta institui o em 2008 Actaris Elo Elster Fae Genus Itron Landis amp Gyr e Nansen Dentre os modelos mais comuns na categoria de medidores eletr nicos de energia el trica podem ser destacados SAGA 1000 ex ESB atualmente Landis amp Gyr ELO 2180 Elo e SPECTRUM Nansen Pela Figura 4 7 pode se visualizar o aspec
146. a tens o 6 2 2 A tecnologia STATCOM Introdu o te rica b sica abordagens baseadas em HINGORANI 2000 ALAMPI 2005 WATANABE 1998 DIXON 2006 e CITENEL 2 2003 Funcionalmente sob o ponto de vista da gera o de reativos a opera o b sica de um STATCOM assemelha se opera o de um gerador s ncrono cuja pot ncia reativa alterada pelo controle da excita o de campo da m quina Al m disso similarmente m quina el trica mecanicamente acionada um STATCOM pode intercambiar pot ncia ativa com a rede c a quando suprido por uma fonte de armazenamento de energia usualmente uma fonte c c A Figura 6 8 apresenta esquem ticos b sicos de conex o de uma m quina s ncrona e de um sistema baseado na tecnologia STATCOM a uma rede c a de baixa tens o BARRAMENTO BT V REATANCIA DA X M QUINA S NCRONA REAT NCIA INDUTIVA A MONTANTE EXCITA O DE CAMPO 132 BARRAMENTO BT V e REAT NCIA X INDUTIVA A MONTANTE DO CONVERSOR Voa Vob Voc A af lt e lt lt lt a Cs Vdc Figura 6 8 Esquem ticos b sicos de conex o rede c a m quina s ncrona e STATCOM BT Tomando se a m quina s ncrona como base para an lise inicial e um fluxo de pot ncia puramente reativa as for as eletromotrizes induzidas nas tr s fases a b c encontram se em fase com a tens o do sistema Vg Vp Vc A corrente J circulante deter
147. acitores do banco em Volts a tens o nominal dos capacitores a serem utilizados dever corresponder no m nimo a esse valor sendo recomend vel a ado o de valor comercial superior Vy tens o fase fase nominal do sistema em V e p fator de desintonia em a redu o da pot ncia reativa capacitiva em fun o da introdu o dos indutores calculada conforme abaixo D AZ 2004 e h 74 Ov 2 22 On pot ncia nominal de placa do banco de capacitores em kVAr onde Vuc tens o fase fase nominal escolhida valor comercial de placa para o banco de capacitores em V Vy tens o fase fase nominal do sistema em V ou em kV p fator de desintonia em e Qc pot ncia capacitiva real do banco de capacitores em kVAr enxergada pelo sistema essa ser a pot ncia que contribuir efetivamente para a corre o do fator de pot ncia em 60 Hz 54 As duas express es anteriores permitem que se tirem as seguintes conclus es capacitores preexistentes em uma instala o especificados de acordo com a tens o nominal do sistema n o poder o ser reaproveitados para a montagem de um novo sistema anti ressonante para a mesma instala o e a medida em que o fator de desintonia se eleva tamb m se eleva a tens o fase fase a que o banco de capacitores estar submetido Demais aspectos t cnicos relativos aos indutores utiolizados nos filtros desintonizados ser o abord
148. ador aplic vel ao projeto t rmico fazendo se Roma aproximadamente igual a Resa Rejc sendo Reja obtido no pr prio gr fico e Resc obtido no data sheet 126 6 1 4 M dulos de pot ncia comerciais A Figura 6 4 apresenta um esquem tico simplificado contendo os blocos funcionais de um dispositivo comercial para acionamento din mico de capacitores baseado no SCR Controlador de Fator de Pot ncia Medi o de tens es capacitores Figura 6 4 Diagrama em blocos M dulo ProFactor Cortesia HPE Fonte HPE 1 2008 Os blocos e suas respectivas fun es s o Medi o de tens es rede realiza as fun es de tratamento e atenua o dos sinais de medi o da tens o de rede el trica para envio ao m dulo de controle Medi o de tens es capacitores realiza as fun es de atenua o e tratamento de sinais de medi o da tens o nos capacitores para envio ao m dulo de controle 127 Medi o de correntes realiza as fun es de medi o das correntes de fase do banco de capacitores utilizando TCs e o tratamento dos respectivos sinais para transmiss o ao m dulo de controle Disparo recebe o comando de energiza o proveniente do m dulo de controle e transmite sinais para o m dulo de pot ncia para o acionamento dos tiristores de pot ncia M dulo de pot ncia cont m os tiristores de pot ncia os quais s o comandados para energizar os capacitores de acordo com os com
149. ados no subitem 5 2 55 3 Fator de Pot ncia em Instala es Consumidoras Legisla o em Vigor Este cap tulo aborda a legisla o associada ao fator de pot ncia apresentando de maneira pormenorizada os crit rios e aspectos legais relativos medi o e cobran a de parcelas adicionais nas contas de energia em decorr ncia do baixo fp 3 1 Hist rico breve da legisla o do fator de pot ncia em instala es consumidoras De acordo com CODI 2004 em conson ncia com o estabelecido pelo Decreto n 62 724 de maio de 1968 e com a nova reda o dada pelo Decreto n 75 887 de junho de 1975 as concession rias de energia el trica adotaram poca o fator de pot ncia igual a 0 85 como patamar de refer ncia para limitar o fornecimento de energia reativa sem a incid ncia de nus adicional para os consumidores Em mar o de 1992 o Decreto n 479 reiterou a obrigatoriedade de se manter o fator de pot ncia o mais pr ximo poss vel da unidade 1 00 tanto pelas concession rias quanto pelos consumidores recomendando ainda ao ent o Departamento Nacional de guas e Energia El trica DNAEE rg o hoje j extinto o estabelecimento de um novo limite de refer ncia para fator de pot ncia indutivo e capacitivo bem como a forma de avalia o e de crit rio de faturamento da energia reativa excedente perante esse novo limite Nessa poca portanto foram estabelecidas pela Portaria n 1 569 de 23 de dezembro de
150. agrama unifilar b sico desse sistema gen rico est apresentado no Cap tulo 6 mais especificamente na Figura 6 10 No que se refere aos capacitores acionados por m dulos tiristorizados adotou se da mesma forma que para as an lises anteriores uma pot ncia comercial global de 800 kV Ar composta por 16 est gios de corre o equivalentes a 50 kVAr trif sicos Quanto ao STATCOM BT previu se conforme a abordagem apresentada no Cap tulo 6 subitem 6 2 3 um equipamento com pot ncia m xima correspondente a um degrau est gio do banco capacitivo 50 kVAr nesse caso Na an lise aqui apresentada desenvolveu se uma planilha de simula o considerando se que o CAFP exerce a fun o de controle geral e o STATCOM BT por sua vez realiza a fun o de compensar os picos da curva de demanda de reativos atuando para ajuste fino Note se que nesse caso optou se conceitualmente pela possibilidade de utiliza o do STATCOM BT tanto para o fornecimento de at 50 kVArcapacitivos quanto para a absor o de at 50 kVArwputivos em fun o respectivamente da escasssez fp abaixo do desejado ou excesso fp acima do desejado na compensa o de reativos a cada a o de controle conjunto 191 Adotou se o mesmo subintervalo de 2 segundos considerado na an lise apresentada no subitem 8 2 8 5 milisegundo 4 000 a milisegundo 6 000 para o qual tamb m foram planilhadas as grandezas de interesse e inseridas as fo
151. ain is el tricos destinados instala o de bancos de capacitores usual e recomend vel a previs o de ventila o ou exaust o for ada devido 110 elevada dissipa o de calor internamente Para o dimensionamento ou a verifica o da ventila o adequada primeiramente torna se necess rio calcular as perdas totais dissipadas internamente ao painel o que se realiza por consulta aos dados t cnicos dos dispositivos a utilizar no caso de pain is com dispositivos componentes internos adequadamente dimensionados uma maneira pr tica estimativa para a determina o das perdas consiste em se adotar um pequeno percentual da pot ncia total alimentada pelo painel em demanda m xima geralmente 1 exceto perante a presen a de conversores de frequ ncia casos em que as perdas por dissipa o de calor podem assumir percentuais superiores da ordem de 3 SIEMENS 2008 Segundo SIEMENS 2008 a eleva o de temperatura Trise em um painel fechado pode ser obtida de forma aproximada pela express o TriseCC Pperpas W 5 5 x A onde A a rea total m exposta do painel superficies externas frontal traseira superior e laterais No caso de pain is com ventila o j instalada a eleva o de temperatura pode ser obtida tamb m de maneira aproximada pela express o Trise CC Pperpas W x 0 053 F onde F fluxo nominal de ar dos ventiladores ou exaustores em m min Calculad
152. aixa permissivel para o fator de pot ncia pela atual legisla o Fonte CODI 2004 A pot ncia reativa e a energia reativa s o dadas respectivamente em VAr Volt Amp re reativo e VArh Volt Amp re reativo hora sendo usualmente adotados na pr tica o kVAr quiloVolt Amp re reativo e o kVArh quiloVolt Amp re reativo hora ou no caso de grandes instala es com altos n veis de demanda e consumo o MVAr MegaVolt Amp re reativo e o MV Arh MegaVolt Amp re reativo hora A pot ncia ativa e a energia ativa como se sabe s o dadas usualmente em kW quilowatt e kWh quilowatt hora ou no caso das grades instala es em MW Megawatt e MWh Megawatt hora 2 2 1 2 Problemas ocasionados pelo baixo fator de pot ncia Os problemas cl ssicos associados a um baixo fator de pot ncia s o CODI 2004 favorecimento ocorr ncia de sobrecargas na rede el trica aumento das perdas de energia em condutores em decorr ncia da circula o de maiores parcelas de correntes de natureza reativa Figura 2 4 10 0 8 0 6 0 n qt a a Lu a 4 0 2 0 1 0 0 8 0 6 0 4 0 2 0 0 FATOR DE POT NCIA Figura 2 4 Varia o das perdas de energia em condutores em fun o do fp Fonte CODI 2004 34 redu o dos n veis de tens o principalmente em pontos mais distantes da origem da alimenta o el trica devido s quedas de tens o originadas nos circuitos pela circula o de maiores n veis de co
153. al a inserir ou retirar s pode ser efetivada em degraus pr definidos est gios de controle o algoritimo interno do CAFP determinar a cada inser o retirada quantos e quais est gios ser o ativados desativados podendo haver obviamente algum excesso fp um pouco acima do desejado ou escassez fp um pouco abaixo do desejado na compensa o de reativos a cada a o de controle Pressupondo se que o banco de capacitores esteja adequadamente dimensionado para as necessidades de suprimento de reativos carga o excesso ou escassez de pot ncia capacitiva ser a cada a o de controle equivalente em m dia pot ncia de um est gio capacitivo Por sua vez e simultaneamente o controle do STATCOM BT enxerga dinamicamente a corrente resultante das pot ncias ativa e reativa que fluem para o barramento da carga e sendo assim pode definir o valor da corrente reativa a complementar de forma que a corre o do fp possa ser ajustada refinada se necess rio Portanto em ltima an lise se a corrente capacitiva requerida para tal complementa o for inferior corrente reativa pass vel de ser injetada por um nico est gio do banco capacitivo o controle do STATCOM BT a injeta na rede evitando a introdu o de mais um dos est gios capacitivos dispon veis no banco o que 139 x levaria compensa o com algum excesso e exercendo o ajuste fino na medida do estritamente necess
154. al aqui citado foram determinados levando se em conta o per odo de an lise compreendido entre 21 45 00 hs e 22 15 00 hs per odo de faturamento dos fatores de pot ncia indutivos nesse per odo a medi o da concession ria de energia n o enxergaria os fatores de pot ncia capacitivos contabilizando nos instantes de sua ocorr ncia 0 pulsos de energia reativa Portanto os valores m dios foram calculados levando se em conta apenas os fps indutivos situados entre 0 92 e 1 7 2 8 5 Avalia es para um sistema comercial de corre o din mica tempo de resposta 125 ms Na sequ ncia das an lises a base de dados original foi adaptada para atendimento aos mesmos requisitos citados no subitem 7 2 8 3 tempo de resposta para os m dulos de pot ncia equivalente a 25 ms por m considerando se adicionalmente o tempo de retardo imposto por um controlador autom tico comercial consultar subitem 5 1 3 2 e Temporiza es entre chaveamentos sucessivos aqui definido como 100 milisegundos Tomando se como base os registros coletados no instante de ocorr ncia da m xima demanda reativa indutiva no subintervalo considerado 843 84 kW e 1 078 19 kVAr correspondentes ao fp 0 62ynpurivo calculou se do mesmo modo que para as an lises anteriores a pot ncia reativa capacitiva necess ria corre o do fp para 0 95 nputivo 800 84 kV Ar adotando se tamb m uma pot ncia comercial de 800 kVAr composta por 16 est gios de
155. almente em configura es mais compactas As dimens es e os arranjos internos aos pain is devem permitir a ampla circula o de ar sem obstru es Perdas e dissipa o t rmica Segundo SIEMENS 2005 as perdas t rmicas por aquecimento em W s o compostas pela soma das perdas diel tricas Pp e das perdas joulicas Py sendo 116 Pp V 2 2 f1 Cr tg 5 2 Pj Rs Te 5 3 onde V tens o rms fase fase aplicada ao capacitor V f fregii ncia fundamental Hz Cr capacit ncia total farads para liga o em tri ngulo Cr 3 x Crase e para liga o em estrela ou para capacitor monof sico Cr Crase te tangente de delta ou fator de dissipa o diel trica equivalente a 2x10 para filme pl stico metalizado correspondente rela o entre as perdas diel tricas W e a pot ncia reativa nominal do capacitor Rs resist ncia hmica s rie total Q m xima temperatura de opera o geralmente da ordem de miliohms informa o obtida apenas em data sheets Lims corrente rms A absorvida pelo capacitor por fase sob a tens o V incluindo harm nicas previstas estimadas se existentes As perdas totais s o utilizadas para a quantifica o da carga t rmica gerada pelos capacitores a ser retirada do interior de pain is por meio de ventila o exaust o naturais ou for adas de forma que a m xima temperatura ambiente permiss vel no entorno dos mesmos n o seja ex
156. alo de Medi o 1 21 59 20 a 21 59 30 em milisegundos extra do do per odo compreendido entre 21 00 00 e 22 48 23 em 02 09 2008 FP Figura 7 21 Estudo de caso Monitoramentos el tricos noturnos 1 subintervalo 165 INTERVALO DE MEDICAO 22 48 23 hs 02 09 2008 a 00 36 46 hs 03 09 2008 SUB INTERVALO DE MEDICAO 2 10s Figura 7 22 22 48 42 hs a 22 48 52 hs 02 09 2008 Registros no instante de ocorr ncia da maxima demanda de pot ncia reativa 708 33 kW 974 70 kV Ar fp 0 59 POT NCIA ATIVA 900 00 800 00 700 00 600 00 500 00 400 00 300 00 200 00 100 00 0 00 0 00 1000 00 2000 00 3000 00 4000 00 5000 00 6000 00 7000 00 8000 00 9000 00 10000 00 Subintervalo de Medi o 2 22 48 42 a 22 48 52 em milisegundos extra do do per odo compreendido entre 22 48 23 em 02 09 2008 e 00 36 46 em 03 09 2008
157. ancos capacitivos previamente dimensionados e disponibilizados para a corre o os resultados ser o t o mais satisfat rios quanto menor for o tempo de resposta do sistema de corre o comparativamente ao ciclo operativo da carga note se que nessa Disserta o as cargas com din mica r pida foram caracterizadas como equipamentos que solicitam da rede de alimenta o repetitivamente e em fra es de segundo ou no m ximo em alguns segundos elevados n veis de pot ncia ativa e reativa apresentando sucessivos intervalos de altern ncia entre carga baixa m dia e picos de carga Obs considera se que a correla o entre a din mica do sistema de corre o a din mica operacional da carga e a efetividade global do processo de compensa o de reativos seja dentre outros um bom tema para aprofundamento nessa rea ver Cap tulo 9 em princ pio fundamentalmente devido ao seu curto tempo de resposta os sistemas din micos baseados na eletr nica de pot ncia respondem de maneira mais adequada s necessidades de corre o do fp de cargas com din mica r pida se comparados com o sistema convencional capacitores acionados por contatores al m disso outras funcionalidades s o obtidas tais como a elimina o das correntes de inrush na energiza o dos capacitores propiciando melhorias na regula o de tens o e nos ndices de Qualidade da Energia menores oscila es no fator de pot ncia ao longo do tempo e a mel
158. ando aos m dulos de pot ncia tiristorizados que se incumbir o de energizar ou desenergizar os bancos de capacitores medida do necess rio Nos sistemas comerciais mais r pidos o processamento das informa es quanto necessidade de inje o de energia reativa a tomada de decis es pelo controlador o disparo adequado dos tiristores e a inser o ou retirada dos capacitores na rede pode ocorrer em tempos de aproximadamente 1 5 ciclo da frequ ncia da tens o da rede cerca de 25 ms em 60 Hz ABB 2 2007 podendo em determinados instantes e dependendo do sistema ser inferiores a 1 ciclo ELSPEC 2 200 Portanto nos sistemas din micos os tiristores energizam os capacitores virtualmente sem atraso o atraso entre a emiss o do sinal pelo controlador e o disparo efetivo dos tiristores consiste apenas no tempo necess rio para aguardar o instante em que as tens es de rede em cada fase e as tens es residuais nos capacitores em suas respectivas fases de alimenta o sejam equivalentes A Figura 5 7 ilustra a situa o aqui descrita 96 Figura 5 7 Sistema de corre o din mica do fp Sinal de ativa o e disparo dos tiristores Fonte EPCOS 2003 figura traduzida e adaptada Sendo assim pode se concluir que a velocidade de chaveamento manobra uma caracter stica fundamental dos sistemas r pidos din micos Al m da velocidade de manobra outra caracter stica dessa tecnologia consiste na
159. andos recebidos pelo m dulo de controle M dulo de controle recebe as medi es de tens o da rede e dos capacitores e ao receber um comando para energiza o do banco proveniente do controlador autom tico do fator de pot ncia determina o instante ideal para comuta o enviando sinais para o m dulo de disparo este m dulo monitora os sinais das correntes de fase e tens es de linha no banco de capacitores para fins de implementa o das fun es de prote o incorporadas ao sistema resson ncia corrente de sequ ncia zero e outras Um exemplo de uma poss vel especifica o t cnica extra da de EFFICIENTIA 2007 tal como se faz na pr tica em memoriais descritivos de projeto apresentada a seguir considerando se um m dulo de pot ncia para alimenta o de um capacitor trif sico ou a associa o de capacitores monof sicos com pot ncia nominal de 50 kV Ar 440 V tens o de projeto 560 Vins tens o de bloqueio dos tiristores 1600 V tens o de alimenta o auxiliar 220 Vca sinal de ativa o controle 10 a 24 Vcc corrente nominal 110 Ams corrente de surto m xima 10 ms Ty 25 C 1 000 A Pt 5 000 As Ty 250 tiristores com certifica o UL pot ncia reativa a ser acionada 50 kVArC toler ncia na capacit ncia 5 10 tens o de isola o Ui 3 000 V m dulo em gabinete met lico dotado de ventila o for ada opera o em ambiente com temperatura de a
160. anentes os cat logos e manuais dos fabricantes citam as 112 principais caracter sticas e aplica es De maneira geral os capacitores impregnados em resina de poliuretano e em leo apresentam robustez elevada sendo particularmente indicados para aplica es em filtros passivos associa o de capacitores e indutores A autoregenera o uma funcionalidade atrav s da qual perante uma sobrecarga com a gera o de pequenos arcos el tricos internos ou ao fim da vida til o capacitor se mant m funcionalmente operante com uma redu o m nima na capacit ncia geralmente da ordem de no m ximo 100 picofarads Isso ocorre pela vaporiza o da metaliza o do diel trico exatamente na regi o da falha interna em tempos da ordem de microsegundos criando se uma zona n o condutora isolada do restante do diel trico Em outras palavras os capacitores autoregenerativos apresentam a propriedade de segregar os defeitos internos em regi es restritas mantendo ntegro e funcional o restante do diel trico A atual tecnologia de fabrica o em bobinas conc ntricas parte ativa enVolta em l minas de filme metalizado possibilita a obten o de c lulas capacitivas compactas apresentando capacit ncia est vel elevada suportabilidade a correntes de inrush peso reduzido e facilidade para instala o Toler ncias quanto capacit ncia nominal IEC 60831 1 Geralmente na faixa de 5 10 h modelos s o ofertados com
161. anteriormente os curtos tempos s o poss veis devido aus ncia de transientes na energiza o dos capacitores considerado o chaveamento baseado na sistem tica zero crossing por enquanto a considera o de que praticamente n o haveria tempo de retardo imposto pelo controlador autom tico do fator de pot ncia CAFP e que o nico retardo na atua o do sistema estaria associado ao que foi citado no par grafo anterior Tomando se como base os registros coletados no instante de ocorr ncia da m xima demanda reativa indutiva no subintervalo considerado 843 84 kW e 1 078 19 kVAr correspondentes ao fp 0 62rnpurivo calculou se do mesmo modo que para a primeira an lise a pot ncia reativa capacitiva necess ria corre o do fp para 0 95mpurtvo 800 84 kVAr Para fins de avalia o adotou se a pot ncia comercial de 800 kV Ar composta por 16 est gios de corre o equivalentes a 50 kVAr trif sicos Com base em todas essas premissas tornou se poss vel planilhar para o subintervalo de 2 segundos considerado milisegundo 4 000 a milisegundo 6 000 as grandezas de interesse e o processo b sico de corre o do fp A nova planilha apresentada na Tabela 7 4 tamb m considera que o in cio do monitoramento se deu no milisegundo de n 4 300 Por m na situa o agora abordada as a es efetivas de corre o iniciaram se no milisegundo de n 4 325 25 milisegundos depois A sistem tica de c lculo adotada
162. aracteriza o de nus pass vel de elimina o AMORIM 2008 Sendo assim segundo SENE 2006 mais de um ter o dos consumidores de pequeno e m dio portes n o corrigem adequadamente ou simplesmente n o adotam qualquer medida na tentativa de corrigir o fator de pot ncia situa o que gera para eles mesmos nus mensais e o mau aproveitamento da energia e para as concession rias o maior carregamento de seus sistemas A introdu o de novos conceitos de corre o por meio da investiga o e apresenta o de tecnologias ainda n o dispon veis comercialmente por m potencialmente aplic veis em futuro pr ximo Sob esse aspecto acredita se que a Disserta o constitua se como um documento informativo esclarecedor para a comunidade acad mica no que se refere a poss veis oportunidades para pesquisa e aprofundamento no tema 27 1 3 Organiza o do texto Os assuntos tratados neste trabalho est o organizados em 10 cap tulos conforme a estrutura o apresentada a seguir O Cap tulo 2 prop e se a revisar alguns aspectos importantes relativos teoria b sica relacionada ao tema Fator de Pot ncia objetivando o nivelamento inicial de informa es e a apresenta o de conceitos que constituem a base geral para o entendimento dos assuntos tratados nos cap tulos seguintes Nesse cap tulo abordam se al m dos princ pios elementares associados ao tema os principais problemas advindos do baixo fator de
163. as necessidades globais da unidade industrial O nus m dio mensal nas contas de energia de energia el trica poca de desenvolvimento do estudo original equivalia a R 37 215 00 m s impostos inclusos ou R 446 580 00 ano representando aproximadamente 7 dos custos m dios com energia el trica Obs Per odo de an lise estudo original janeiro a julho 2007 7 2 5 Principais caracter sticas t cnicas dos equipamentos de soldagem a ponto A planta industrial possu a poca de realiza o do estudo de corre o do fator de pot ncia cerca de 360 equipamentos de soldagem a ponto por resist ncia de fabrica o italiana Fase Saldatura monof sicos fase fase 440 V com pot ncias nominais individuais de 125 e 160 kVA totalizando se uma carga global instalada para soldagem estimada em cerca de 50 MVA Todavia em fun o da opera o extremamente intermitente aleat ria e da utiliza o n o integral de todas as ilhas de produ o situa o que nesse ramo geralmente definida pelas programa es de produ o e pelas necessidades de mercado a demanda m xima efetiva do sistema de soldagem como um todo n o superava o patamar de 2 300 kW aproximadamente 3500 kVA revelando se um fator de demanda diversidade bastante baixo inferior a 10 155 Os dados de placa colhidos diretamente nos equipamentos de soldagem a ponto encontram se reproduzidos a seguir e na Figura 7 9 pode se observar os bornes
164. balan os no sistema e de outras imperfei es capazes de elevar os n veis de flutua o consideravelmente as condi es ideais de opera o n o s o atingidas As chaves semicondutoras por exemplo apresentam perdas que podem ser supridas pela rede c a fazendo se com que as tens es de sa da do conversor se atrasem de um pequeno ngulo relativamente s tens es da rede Nessa situa o o conversor absorve uma pequena parcela de energia ativa para compensar as perdas internas e para manter o capacitor c c em um n vel de tens o desejado recarreg lo O mecanismo de ajuste do ngulo de fase pode ser utilizado para controlar a gera o ou absor o de reativos pelo incremento ou decr scimo da tens o no capacitor c c e em ltima an lise pelo aumento ou redu o das tens es produzidas sa da do 135 conversor O capacitor tamb m tem a importante fun o de restabelecer o balan o de energia necess rio entre a entrada e a sa da do conversor durante as varia es din micas de reativos sa da O controle interno parte integrante do conversor tem por fun o principal operar as chaves de pot ncia objetivando a gera o de uma tens o de sa da fundamental com magnitude e ngulo de fase em sincronismo com a tens o da rede Sob tal ponto de vista o conversor pode ser enxergado como uma fonte de tens o senoidal s ncrona em s rie com a indut ncia a montante e com amplitude e ngulo de fase contro
165. cedida Perdas t picas para os capacitores de qualidade comercialmente dispon veis com parte ativa enVolta em filme metalizado situam se na faixa de 0 5 a 0 6 watts kVAr incluindo se a pot ncia dissipada nos resistores de descarga Condi es de instala o fixa o As posi es de instala o fixa o de capacitores devem seguir a recomenda o dos fabricantes H modelos pass veis de instala o nas posi es vertical com aos terminais Voltados para a parte superior e horizontal De qualquer modo sempre prefer vel a instala o na posi o vertical por ser mais favor vel dissipa o t rmica No caso espec fico dos capacitores montados em canecas met licas cil ndricas a fixa o deve ser feita por meio do parafuso inferior a elas e incorporado de f brica n o sendo recomendada pelos fabricantes a utiliza o de abra adeiras Liga o em redes com distor es harm nicas Os manuais de fabricantes e algumas literaturas espec ficas citam indicadores pr ticos perante os quais torna se altamente recomend vel que os capacitores sejam associados a indutores 117 anti ressonantes S o eles a distor o harm nica total na tens o DHTy igual ou superior a 5 e a distor o harm nica total na corrente DHTj igual ou superior a 10 ou 15 esse percentual varia em documenta es t cnicas de fabricante para fabricante Um exemplo de uma poss vel especifica o t cnica baseada em EF
166. cilidade de opera o n o requerendo muita habilidade do soldador possibilidade de soldagem de chapas muito finas relativa facilidade para manuten es custo razo vel moderado do ponto de solda executado O processo tamb m apresenta algumas limita es tais como incompatibilidade com formatos de pe as muito complexos e ou pe as demasiadamente pesadas custo de aquisi o dos equipamentos geralmente mais elevado que os custos da maioria dos equipamentos de soldagem a arco dificuldades para reparos ou desmontagem das pe as soldadas para manuten o 149 possibilidade de soldagem de metais de naturezas diferentes apenas quando susceptiveis a forma o de liga ou quando introduzido um material intermedi rio que possa ligar se aos metais base limites relativamente baixos de resist ncia tra o e fadiga devido presen a de entalhes entre as chapas elevada demanda de energia el trica durante o processo de soldagem desfavorecimento manuten o de um fator de pot ncia satisfat rio e a necessidade de crit rios espec ficos no projeto e execu o da rede el trica de alimenta o principalmente em se tratando de um grande contingente de esta es de soldagem com opera o intensiva 7 2 Estudo de caso Ponteadeiras na ind stria automobil stica abordagem com base em EFFICIENTIA 2007 7 2 1 Introdu o Em meados de 2007 desenvolveu se um estudo espec fico em uma ind str
167. comunica o devem ser galvanicamente isolados entre sie a base oferecendo isola o el trica m nima de 2 0 KV Condi es de Funcionamento a Os equipamentos devem funcionar corretamente na presen a de campos magn ticos de at 0 5 mili Tesla a 60 Hz e de at 0 5 Tesla em campos continuos b Os equipamentos devem funcionar corretamente na presen a de perturba es transit rias de baixa freqti ncia 50Hz a 100khz e de alta freqti ncia 100 khz at a faixa de microondas Anexo Tabela 1 C digo Grandeza Data atual Hora atual Total geral do canal 3 Estado da alimenta o auxiliar Total geral do canal 1 N mero do equipamento Total do hor rio de ponta do canal 1 Total do hor rio reservado canal 1 Numero de pulsos do canal 1 no int de integra o atual N mero de pulsos do canal 2 no int de integra o atual Total do hor rio fora ponta do canal 1 Dem m x hor rio de ponta canal 1 Dem m x hor rio fora ponta canal 1 N mero de pulsos do canal 3 integra o atual UFER no hor rio de ponta no int de UFER no hor rio fora ponta Dem ltimo intervalo Dem acum hor rio de ponta canal 1 Dem acum hor rio reservado canal 1 6 8 Dem max hor rio reservado canal 1 14 16 Dem acum hor rio fora ponta canal 1 N mero de reposi es de demanda DMCR no hor rio de ponta DMCR no hor rio reservado DMCR no hor rio fora ponta DMCR acum no ho
168. corrente e consequentemente oscila es na tens o de alimenta o Tais oscila es podem no instante exato das soldagens submeter as ponteadeiras a tens es n o adequadas ao processo de soldagem o que pode causar em algumas instala es n o adequadamente projetadas a rejei o refugo das pe as pelos setores de controle da qualidade A Figura 7 2 ilustra uma configura o usual na ind stria exemplo ind stria automobil stica para alimenta o de grande n mero de ilhas de soldagem objetivando preservar A Figura A2 2 mostra um arranjo b sico de distribui o de energia indicado para utiliza o em instala es com v rias esta es de soldagem objetivando se obter uma regula o de tens o satisfat ria aceit vel e facilidades para altera es de lay out nas linhas de produ o com um m nimo de adapta es na infra estrutura el trica 231 SUBESTA O TRANSFORMADORA M PROTE ES Pa SECCIONAMENTOS GERAIS ESTA ES OU ILHAS DE SOLDAGEM ESTA ES OU ILHAS ESTA ES OU ILHAS DE SOLDAGEM DE SOLDAGEM ESTA ES OU ILHAS n Re Or AGEM ESTA ES OU ILHAS DE SOLDAGEM BARRAMENTOS A REOS BLINDADOS i ESTA ES OU ILHAS ESTA ES OU ILHAS EEDEN DE SOLDAGEM DE SOLDAGEM ESTA ES OU ILHAS DE SOLDAGEM z ESTA ES OU ILHAS ESTA ES OU ILHAS ESTA ES OU ILHAS ESTA ES ou nenns DE SOLDAGEM DE SOLDAGEM DE SOLDAGEM
169. d Specification of Harmonic Filters New York IEEE 2003 68 p 218 IT 2006 INDIAN INSTITUTE OF TECHNOLOGY KHARAGPUR Power Semiconductor Devices Lesson Lesson 4 Thyristors and Triacs Kharagpur IIT Kharagpur 2006 39 p IMS 2005 IMS IND MICRO SISTEMAS ELETRONICOS LTDA Smart Cap 485 Controlador de Fator de Pot ncia Especifica o t cnica SCA4 vers o 1 IMS 2005 2 p INMETRO 2007 INMETRO INSTITUTO NACIONAL DE METROLOGIA NORMALIZA O E QUALIDADE INDUSTRIAL Vocabul rio internacional de termos fundamentais e gerais de metrologia Portaria INMETRO n 029 de 1995 INMETRO SENAI Departamento Nacional 5 ed Rio de Janeiro Ed SENAI 2007 72 p ISONI 2004 ISONI Marcos A eficientiza o energ tica e seus poss veis efeitos sobre equipamentos e instala es Parte 2 Eletricidade Moderna n 364 pp 92 118 Junho 2004 IXYS 2007 IXYS CORPORATION Thyristor Modules Thyristor Diode Modules MCC95 MCD 95 Data sheets USA IXYS 2007 4 p JANITZA 2003 JANITZA ELECTRONICS Gmbh Reactive Power Controler PROPHI Operating Instructions Germany JANITZA 2003 56 p JEFFERSON 1999 JEFFERSON A Adaptative VAR compensation A real solution to reactive power problems IEEE Canadian Review pp 16 19 Autumn 1999 KMB 2007 KMB SYSTEMS s r o Fast Power Factor Control Components NOVAR 1312 controller KATKA Thyristor Switching Modules Czech Republic KMB 20
170. da mantida enquanto o metal de solda rapidamente se resfria e o ponto soldado se solidifica Os eletrodos s o retraidos ap s cada ponto de solda A rea por onde circula a corrente de soldagem a forma e o di metro das lentilhas de solda geradas s o limitados pelo di metro e pelo contorno da face de contato dos eletrodos 7 1 1 2 Equipamentos A sele o do equipamento de soldagem por resist ncia usualmente determinada pelo projeto da junta de soldagem pelos materiais envolvidos por requerimentos de qualidade por normas de produ o e por considera es econ micas Todas as m quinas de solda a ponto por resist ncia apresentam basicamente tr s componentes fundamentais a saber sistema mec nico comp e se por subsistemas hidr ulicos pneum ticos e ou mec nicos respons vel pela aplica o da for a press o aos eletrodo para firmar segurar a pe a e pelo controle da velocidade de aproxima o dos eletrodos r pida e controlada de modo que suas faces n o sejam deformadas por impactos indesej veis 146 circuito el trico comp e se de um circuito prim rio que abrange a linha de alimenta o o transformador de soldagem e um circuito secund rio que envolve os cabos que conduzem a corrente de soldagem pelas pin as e eletrodos e atrav s do material sistema de controle composto pelos dispositivos respons veis pelo controle do processo de soldagem exercendo as seguintes fun es p
171. da ce Indut ncia nominal henry NEPE IEN E a a aa Dns nl cana luta EET Indut ncia do sistema a montante eee Indut ncia do circuito terminal de alimenta o do capacitor j energizado henry E distinto Indut ncia do circuito terminal de alimenta o do capacitor a ser energizado henry TOU EAEE Sean RV sian cantata vata Indut ncia do transformador por fase henry PUNTA cash cats RR RAND PNR SD OR RO NARA VR DEAN RE ANNA ad ES Milihenrys EAN PNR EEEE ACNE oopthedaa EEEN E NE EE RU VAR Milisegundos M Ae e A E a RR RP PARE DECR GN he MegaVoltAmp re MAU AP cito di pie ea E a A E MegaVoltAmp re reativo VEY AIA oq isis coset te se CA te Bead th cha ade soles ak ein eps Os MegaVoltAmp re reativo hora IVEY ici cecvnwosga aces aiesles ORANGE AR DANNI gua dae gruainas Sinese sei esas uaa geome ORNE NARRA AD Megawatt MTV traga tao a a a a Megawatt hora N Sere eee eee tere ee ee ee een eT Numero de pontos amostrados em uma janela de medi o PRE EEE A STL MOTE TORS DUE VR IRD RNP n mero de est gios do banco de capacitores cists a paw gpa pesten gee ae ool oa NOTA ean elena a Sas RR RN A Fator de desintonia PG shes ia rd ype a oe IAEE E E Fator de desintonia percentual SOU Pai vedas ee hes Sa a Sire Sa et aa ca OR a atra aa ae anche Ra neo Pot ncia ativa kW Ee Shirai E E Stor aa ata eat none dik Pot ncia capacitiva kVAr ou MVAr P Gap OWS CAP inseoss cabs cue teati es hash eae da Sha E boobies Pot ncia capacitiva kVAr ou MVAr
172. de Federal de Mato Grosso Cuiab 2003 MELO 2009 MELO Vinicius GIACOMIN Vitor SOUZA Aloma VENTURINI Afonso SIMONETTI Domingos SOUZA Gilberto MACEDO Jr J R An lise para Implanta o de Statcom na Corre o de Tens o Secund ria Vit ria ES Universidade Federal do Esp rito Santo Escelsa 2009 8 p Dispon vel em http www labplan ufsc br congressos CBQEE VIII 2009 web docs 102 pdf MIGUEL 2000 MIGUEL Jaime M HENRIQUES Lu s O A AREDES Maur cio WATANABE Edson H Simula o de um Compensador S ncrono Est tico de Pot ncia Rio de Janeiro Universidade Federal do Rio de Janeiro COPPE Programa de Engenharia El trica 2000 6 p MILLER 2003 MILLER WELDING amp MACHINE Co Electrical fundfamentals in arc welding Appleton USA MILLER 2003 34 p Dispon vel em http www millerwelds com interests instructors pdf Electrical Fundamentals pdf MOHAN 1 1989 MOHAN Ned UNDELAND Tore M ROBBINS William P Thyristors In Power Electronics Converters Applications and Design Second Edition New York John Wiley amp Sons Inc 1989 cap 23 pp 596 612 MOHAN 2 1989 MOHAN Ned UNDELAND Tore M ROBBINS William P Review of basic electrical and magnetic circuit concepts In Power Electronics Converters Applications and Design Second Edition New York John Wiley amp Sons Inc 1989 cap 3 section 3 2 4 3 pp 42 43 MOULIN 2003 MOULIN Etienne AN 578 APPLICATION
173. de Sistemas de Corre o do fp a Cargas Industriais com Din mica R pida A2 1 Considera es preliminares Os m todos e sistemas de compensa o est tica de energia reativa em tempo real ou seja os sistemas de corre o para cargas com din mica r pida v m se difundindo enormemente nos ltimos anos em decorr ncia das necessidades espec ficas de algumas aplica es nas instala es el tricas industriais e em grandes edifica es comerciais por possibilitarem a realiza o de compensa es em intervalos de tempo extremamente curtos tempos globais que podem atingir patamares da ordem de apenas 1 a 2 ciclos da tens o da rede dependendo da resposta din mica dos controladores autom ticos adotados Como j citado anteriormente h tipos de cargas presentes fundamentalmente na ind stria para as quais em fun o da velocidade de ocorr ncia de seus ciclos operativos a ado o de sistemas convencionais para corre o do fator de pot ncia em princ pio inadequada uma vez que os sistemas de medi o das concession rias de energia podem detectar e registrar a energia reativa consumida antes que tais sistemas realizem as compensa es necess rias Exemplos cl ssicos de cargas dessa natureza s o ABB 4 2007 STAROSTA 2006 os sistemas de solda a ponto ponteadeiras prensas guindastes injetoras centrifugas produ o de a car pontes rolantes guindastes elevadores sistemas de mistura com
174. de entrada para alimenta o monofasica 440 V fase fase Fabricante FASE Saldatura Torino Italy ISSO 5826 Type TPL 125 440 60 T Ul 440V 60 Hz lp 4 4 kA Sso 125 kVA Ux 16 3 17 9 20 Coll A D A E E B Isol F m 137 V O 4L min Ap 0 15 bar Fabricante FASE Saldatura do Brasil Ltda Tipo Export 00 160 440V Esquema 80083500 Alimenta o 440V 60 Hz 2 fases Pot ncia nominal 160 kVA 50 FDU Pot ncia permanente 113 kVA 17 6 Vmin 25 8 Vmax Vsecund rio vazio 2 2 Reg Corrente c c m x 30 kA Press o vaz o gua 0 3 Npa 15 C min 0 35 NPa min Comando Auxiliar 19 V AC T entrada agua 30 C max 0 8 NPa max 24 V DC Entrada de ar o I pi Figura 7 9 Alimenta o el trica dos equipamentos de soldagem a ponto Fonte WOLF 2005 156 7 2 6 Caracteriza o dos par metros el tricos operacionais nos barramentos de alimenta o geral de esta es de soldagem medi es monitoramentos Conforme j citado no subitem 7 2 1 uma parte dos resultados de monitoramentos el tricos realizados em meados de 2007 e novos resultados obtidos em setembro de 2008 foram aproveitados e analisados buscando se caracterizar o comportamento dos par metros el tricos operacionais nos barramentos de alimenta o geral das esta es de soldagem presentes na planta industrial em quest o Uma vez que tal comportamento mostrou se t pico considerados
175. de medidores eletr nicos de energia el trica APLICA O FUN O e O PR THS kwh x B sico kVArh Opc B sico UFER DMCR x B sico kVA Opc Basico kW max demanda x Basico FP Opc Basico Tensao Opc Basico Corrente Opc Basico Auto Range x Basico Rel gio Time stamp x Basico Calendario tarifas x Basico Mem ria de massa x Basico Auto diagnostico Opc Classe 1 NR NR Classe 0 5 x Basico Clasee 0 2 Opc 4 Quadrantes Opc DIC FIC necessidade de rel gio Opc Q VQ Opc PQ THD Opc PQ HD Opc PQ Oscilografia Flicker Opc o fraude 2 Detec o eletr nica abertura Opc ampa etc nti fraude 3 Software Unidirecional Opc nergia Reversa etc Sa da controle de Demanda Xx Basico Porta optica x Basico Sa da inteligente Opc RS 485 232 Euridis Mbus Opec Ethernet Opc Comunica o Integrada Opc RF Opc PLC Opc GPRS Opc Firmware Download Opc Invest Adicional em rela o ao medidor b sico Baixo M dio Alto Muito Alto Opc opcional NR N o requerido Fonte BARBIERI 2008 figura adaptada pelo autor 87 5 Configura es e Caracteriza o Geral dos Sistemas de Corre o do Fator de Pot ncia Este cap tulo apresenta as principais caracter sticas t cnicas e operacionais dos tipos de sistemas autom ticos usualmen
176. de pot ncia e COD us seas miiosgar divs freada detran onto la dna aaa dom a iii 45 2 2 6 3 Desintonia de bancos capacitivos Teoria b sica e abordagem preliminar 48 3 Fator de Pot ncia em Instala es Consumidoras Legisla o em Vigor 55 3 1 Hist rico breve da legisla o do fator de pot ncia em instala es CONSUNDOLAS ara A O ATA R 55 DD LC OISIA O Eres usa dada Suteba 56 3 2 1 Considera es preliminares Energia el trica Grupos e modalidades tarif rias spas area na aa tae Alden Maas Rad O CS a aa 56 3 2 2 S ntese da atual legisla o do fator de pot ncia c eres 59 4 A Medi o do Fator de Pot ncia em Instala es Consumidoras e a Conta de Energia El trica quis senses sasonstnivntinsncsseaseuseosvavonstonsendnsi etonaspaasosenpovaenssbnnntvdesuavoncessansoasngnanas 60 4 1 Medi o de energia el trica para fins de faturamento Aspectos gerais 60 4 2 A medi o da energia reativa e do fator de pot ncia c eira 66 ASA Conta de enerala CI Cam spas aa sa RD AR DRA Uia RR a 71 4 4 Medidores eletr nicos de energia el trica 2 eeccesceesceesceesseceeeeeeeeeeseecaecneeeeeeenseeeaeens 74 4 4 1 Considera es gerais e aspectos TECNICOS as s esintacasiznoasiuna odasbntos tusl agia dramas ala mad cds nba a da 74 4 4 2 Taxa de amostragem e classe de exatid o cassa ses ata eresa da res fred nieve dna da
177. de procedimentos implementados nos nos sistemas de medi o das concession rias de energia el trica para a determina o das parcelas hor rias a serem utilizadas para os faturamentos mensais associados ao baixo fator de pot ncia se este ocorrer da seguinte forma a calculam se a cada hora os valores da pot ncia ativa P pot ncia aparente Si e pot ncia reativa 01 determina se tamb m o ngulo entre P e S note se que por se tratar de per odo de 1 hora a pot ncia P equivale numericamente tanto demanda de pot ncia ativa DA quanto ao consumo de energia ativa CA b calcula se o fp para o intervalo considerado fp Pi S 1 c calcula se uma nova pot ncia ativa P mantendo se a pot ncia aparente S e considerando se o ngulo de 23 07 associado ao fator de pot ncia de refer ncia de 0 92 note se que P gt P x 0 92 fp S1 x 0 92 d calcula se a diferen a P2 P e obtem se a UFER em kWh note se que por se tratar de per odo de I hora P2 CA x 0 92 fp e P CA e a DMCR em kW obtida pela express o DA x 0 92 fo S1 x 0 92 f o FER mensal calculado conforme a equa o 4 8 g o FDR mensal calculado conforme a equa o 4 9 Finalmente importante frisar que as express es para c lculo de FER e FDRq somente consideram a durante o per odo de 6 horas consecutivas compreendido a crit rio da concession ria entre 23 h e
178. de sistemas subterr neos de distribui o e faturados pelo grupo A caracteriza se pela estrutura o tarif ria bin mia faturamento de demanda em kW e consumo de energia em kWh e subdivide se nos seguintes subgrupos a Subgrupo Al tens o de fornecimento igual ou superior a 230 kV b Subgrupo A2 tens o de fornecimento situada entre 88 kV a 138 kV c Subgrupo A3 tens o de fornecimento equivalente a 69 kV d Subgrupo A3a tens o de fornecimento situada entre 30 kV e 44 kV e Subgrupo A4 tens o de fornecimento situada entre 2 3 kV e 25 kV f Subgrupo AS subterr neo tens o de fornecimento inferior a 2 3 kV com atendimento a partir de sistema subterr neo de distribui o e faturamento pelo grupo A em car ter opcional No Grupo B encontram se as unidades consumidoras atendidas pelas concession rias de energia em tens o inferior a 2 3 kV geralmente em baixa tens o e faturadas neste Grupo esse grupo caracteriza se pela estrutura o tarif ria mon mia faturamento de consumo de energia kWh e subdivide se em v rios subgrupos Via de regra o fator de pot ncia n o tem sido avaliado para consumidores do Grupo B j que em suas instala es geralmente n o h sistemas de medi o que monitorem o consumo de energia reativa Todavia conforme ANEEL 2000 autorizou se a cobran a de energia reativa excedente atrav s de medi es transit rias em consumidores do Grupo B Quanto
179. demandas medidas iguais ou superiores a 300 kW desde que n o exer am op o pela Tarifa Verde Aplica se opcionalmente a consumidores atendidos em tens o inferior a 69 kV sub grupos A3a A4 e AS com demanda de pot ncia entre 30 kW e 300 kW b Tarifa Verde modalidade estruturada para aplica o de tarifas diferenciadas de consumo de energia el trica de acordo com as horas de utiliza o no dia hor rio de ponta e fora de ponta e os per odos do ano per odo seco e per odo mido bem como de uma nica tarifa de demanda de pot ncia c Hor rio de Ponta P per odo definido pela concession ria de energia e composto por 3 tr s horas di rias consecutivas entre 17 00 e 22 00 exce o feita aos s bados domingos e feriados nacionais considerando as caracter sticas do seu sistema el trico d Hor rio Fora de Ponta F per odo composto pelo conjunto das horas di rias consecutivas e complementares aquelas definidas no hor rio de ponta 59 Obs Durante o hor rio de ponta as tarifas de energia el trica s o mais onerosas que no hor rio fora de ponta e Per odo Umido U per odo de 5 cinco meses consecutivos compreendendo os fornecimentos abrangidos pelas leituras de dezembro de um ano a abril do ano seguinte f Per odo Seco S per odo de 7 sete meses consecutivos compreendendo os fornecimentos abrangidos pelas leituras de maio a novembro Obs Durante o per odo seco as tari
180. dever ser inferior a esse valor d Monitoramentos e Medi es No que se refere a monitoramentos e medi es h controladores que disponibilizam uma extensa gama de informa es em seus displays A Figura 5 17 apresenta a rela o geral das 105 informa es pass veis de visualiza o no display do controlador com est gios de sa da controlados a transistor modelo RVT D de fabrica o ABB Range 1 Accuracy Maximum Value Displayed _ v Rms Voltage Up to 690Vac t1 100 kV M Vv Rms voltage at the fundamental frequency Up to 690Vac 1 100 kV Frequency Hz Fundamental voltage frequency 45Hz 65Hz 0 5 40Hz 70 Hz THDV Total harmonic voltage distortion on voltage 0 300 t1 300 V harm table Voltage harmonics displayed in a table 2 49 See later in this paragraph Vharm chart Voltage harmonics displayed in a bar graph 2 49 See later in this paragraph Current Irms A Rms Current 0 5A 1 100 kA 1 A Rms current at the fundamental frequency 0 5A 1 100 kA THDI Total harmonic current distortion on current 0 300 1 300 harm table Current harmonics displayed in a table 2m4 See later in this paragraph harm chart Current harmonics displayed in a bar graph 2m4 See later i in this paragraph It cap A Rms capacitor current at the fundamental frequency 0 1A t3 100 KA Power Cos 2 Displacement power factor 2 1 1 0 02 1 1 PF 3 Power factor 3 1 41 0 02 1 41 P Active power 0 10kW t2
181. di o alimentam se duas subesta es de for a denominadas LAS 1 e STA 1 atrav s de circuitos de m dia tens o com cablagens isoladas conduzidos da seguinte forma trecho CON 1 LAS 1 subterr neo at o galp o de funilaria soldagem e posteriormente a reo leitos para cabos at a S E LAS 1 situada no interior desse galp o trecho CON 1 STA l subterr neo at o galp o de funilaria soldagem e posteriormente a reo leitos para cabos com passagem e sem conex es pela S E LAS 2 situada no interior do galp o trecho LAS 2 STA 1 subterr neo a partir da S E LAS 2 at o galp o de estampagem prensas onde localiza se a S E STA 1 barramento de m dia tens o da S E LAS 2 alimentado por circuitos que retornam das S F s LAS 1 circuito a reo e STA 1 circuito subterr neo perfazendo se um anel interno em 13 8 kV Distribui o dos circuitos de alimenta o geral em BT a partir das S E s internas S E LAS 1 circuitos de alimenta o de barramentos para solda LB 1 a LB 4 barramento BT de interesse para o estudo a partir de dois transformadores de 1 250 kVA opera o em paralelo em BT tens o nominal secund ria equivalente a 462 Vca tens o m dia operacional nos pontos de utiliza o situada entre 440 e 450 Vca os barramentos para solda s o interligados S E LAS 2 atrav s de bus ways barramentos blindados a reos ventilados instalados ao longo do galp o de f
182. disseminar pelo pa s At ent o utilizavam se registradores eletr nicos do tipo RDTD Registrador Digital de Tarifa Diferenciada RDMT Registrador Digital de M dia Tens o ou REP Registrador Eletr nico Program vel que recebiam pulsos gerados por medidores eletromec nicos do tipo a indu o A principal diferen a entre um registrador e um medidor eletr nico reside no fato de que este ltimo dispensa o uso dos medidores eletromec nicos Os medidores eletr nicos s o tecnologicamente mais avan ados mais facilmente calibr veis e possibilitam maiores facilidades na instala o e na realiza o de testes Al m disso o custo de aquisi o de um medidor eletr nico tornou se mais atrativo se comparado ao custo de um conjunto composto por medidores eletromec nicos e registrador eletr nico Ainda h em funcionamento no pa s um importante contingente de sistemas baseados em medidores eletromec nicos e registradores Por m essa base j instalada vem sendo eliminada pelas concession rias a partir do final da d cada de 1990 e tem sido amplamente substitu da pelos medidores eletr nicos Segundo informa es publicadas em BARBIERI 2008 previa se para 2008 que 60 dos sistemas de medi o de energia el trica para consumidores enquadrados ou enquadr veis no sistema tarif sio horo sazonal j estariam contemplando os medidores eletr nicos Atualmente o mercado de substitui o desses sistemas no Brasil situa se n
183. do Reda o dada pela Resolu o ANEEL n 539 de 01 10 2002 Art 33 O medidor e demais equipamentos de medi o ser o fornecidos e instalados pela concession ria s suas expensas exceto quando previsto em contr rio em legisla o espec fica 2 Fica a crit rio da concession ria escolher os medidores e demais equipamentos de medi o que julgar necess rios bem como sua substitui o ou reprograma o quando considerada conveniente ou necess ria observados os crit rios estabelecidos na legisla o metrol gica aplic veis a cada equipamento 62 Art 34 O fator de pot ncia das instala es da unidade consumidora para efeito de faturamento dever ser verificado pela concession ria por meio de medi o apropriada observados os seguintes crit rios I unidade consumidora do Grupo A de forma obrigat ria e permanente e II unidade consumidora do Grupo B de forma facultativa sendo admitida a medi o transit ria desde que por um per odo m nimo de 7 sete dias consecutivos Art 35 Quando a concession ria instalar os equipamentos de medi o no lado de sa da dos transformadores para fins de faturamento com tarifas do Grupo A dever tamb m colocar equipamentos pr prios de medi o das perdas de transforma o ou fazer os acr scimos de que trata o Art 58 artigo citado a seguir Art 58 No caso de que trata o art 35 se n o forem instalados os equipamen
184. do fp sa das a rel e a transistor Fonte JANITZA 2003 figura traduzida e adaptada 5 1 3 2 Parametriza es b sicas Os controladores autom ticos de ltima gera o disponibilizam fun es parametriz veis capazes de estabelecer previamente v rias sistem ticas operacionais desejadas Dentre as possibilidades ofertadas por alguns fabricantes merecem destaque abordagens com base em ABB 2002 a Quanto sistem tica de controle controle em malha fechada tipicamente aplic vel quando o objetivo principal consiste na compensa o de reativos objetivando se o atingimento de um fator de pot ncia desejado nesse tipo de controle mede se a corrente total no alimentador da carga banco de capacitores e a principal aplica o a corre o do fator de pot ncia de cargas com din mica r pida obtem se boa precis o por m com um tempo m dio de resposta da ordem de 2 a 3 ciclos superior ao obtido com o controle em malha aberta controle em malha aberta tipicamente aplic vel quando o objetivo principal consiste na compensa o de reativos objetivando se a manuten o de uma boa regula o de tens o bem como a corre o de flicker nesse tipo de controle mede se apenas a corrente da carga e a principal aplica o a compensa o de reativos objetivando se a minimiza o de oscila es de tens o obtem se uma precis o inferior obtida com o controle em malha fechada por m com um melhor tem
185. dor geral obtidos a partir da rede monitorada e os n veis de corrente em um alimentador geral atrav s do secund rio de TCs transformadores de corrente E pree m MN iw AG G Ge el ie TTT he Figura 2 7 Capacitores controlados automaticamente Fonte SIEMENS 1 2002 figura adaptada O controlador executa um algoritimo interno calculando o fator de pot ncia instant neo ou resultante em um curto intervalo de tempo e decidindo sobre a inser o ou retirada de capacitores a intervalos regulares de tempo com base em uma faixa admiss vel pr ajustada ou mais comumente em um determinado fator de pot ncia requerido os controladores possuem rel s de sa da que abrem ou fecham seus contatos ou transistores que permitem ou bloqueiam a condu o de corrente no sentido de promover a energiza o ou desenergiza o dos contatores ou de m dulos de pot ncia tiristorizados dos circuitos de alimenta o dos 39 capacitores em geral as opera es s o c clicas de maneira que haja uma altern ncia entre os capacitores a serem operados buscando se equalizar ao m ximo poss vel a vida til das unidades presentes as parametriza es s o feitas de modo que o sistema conhe a qual a pot ncia reativa capacitiva associada a cada est gio de controle Quando se faz necess ria a corre o de um barramento alimentado por dois ou mais transformadores operando em paralelo p
186. dos conforme as diretrizes preconizadas pela normaliza o referencial citam uma expectativa de vida til da ordem de 100 000 horas ou superior sob condi es normais de opera o H modelos os impregnados a leo por exemplo que podem atingir segundo os fabricantes 300 000 horas de opera o Classe de temperatura As classes de temperatura normalizadas s o referenciadas minima temperatura ambiente esperada geralmente padronizada em 25 ou 40 C e relativas s m ximas temperaturas esperadas para o ar no entorno do capacitor conforme a Tabela 5 1 apresentada a seguir Tabela 5 1 Classes de temperatura de capacitores Classe de Temperatura do ar no entorno do capacitor Temperatura M xima M dia em 24h M dia em 1 ano B 45 C 35 C 25 C C 50 C 40 C 30 C D 55 C 45 C 35 C Fonte NBR IEC 1 2009 Exemplo classe 25 D significando a temperatura ambiente m nima de 25 C e suportabilidade s temperaturas relativas classe D indicadas no Quadro 5 3 A instala o dos capacitores deve ser feita em ambiente ventilado e fresco n o submetidos insola o direta e afastados de fontes de calor como reatores de filtros fornos estufas e equipamentos industriais em geral que dissipem calor Quando instalados no interior de pain is situa o mais comum na pr tica especial aten o deve ser dada ventila o exaust o que dever ser preferencialmente for ada princip
187. dos antes 172 Com base em todas essas premissas tornou se possivel planilhar para o subintervalo de 2 segundos considerado na Figura 7 26 milisegundo 4 000 a milisegundo 6 000 as grandezas de interesse e o processo b sico de corre o do fp A planilha reproduzida na Tabela 7 2 considera que o in cio do monitoramento se deu no milisegundo de n 4 300 e que as a es efetivas de corre o iniciaram se no milisegundo de n 4 400 100 milisegundos depois Tabela 7 2 Per odo noturno Subintervalo de 2 segundos compreendendo o instante de registro da m xima demanda de pot ncia reativa Abordagem anal tica te rica preliminar para corre o do fp ABORDAGEM ANAL TICA TE RICA FP desejado 0 95 Tempo de reconex o 100 ms KVAr KVAr o ca cine ca im ree Instante solicitado Capaciti P enxergado Novo FP ela introduzido em pelo p ou retirado opera o controlador 895 94 O O f 89594 06818 ss o o 70 74 0 6400 me a o 0 n oe 0 6277 3285 494 12 ea oea 5760 0 984 595 66 478669 a503 39120 14740 09305 40301 51476 1801 32930 16546 0 9251 51527 6933 3300 38230 316 04 0 8524 0 8808 e015 61425 133 93 66290 25134 0 9547 66262 67512 1362 649 28 225 84 0 9674 50 7 996 07 5776 50155 404 55 0 9139 iodo 69673 66762 956 12 15529 _0 9850 652 20 81264 13653 66431 148 33 0 9772 548 51 7064157 7590 sesan 75916
188. dos sistemas convencionais Na Figura 5 1 pode se visualizar a configura o gen rica de um sistema autom tico convencional geralmente composto por TC s controlador autom tico com sa das a rel s contatores e unidades capacitivas comerciais trif sicas ou bancos trif sicos obtidos pela associa o de capacitores comerciais monof sicos al m dos dispositivos de prote o seccionamento e interliga es el tricas 88 LINHA re MEF a Re LI L2 13 TENS O 1234567891 N112 QQVQLDVLLLLLV gt CORRENTE n 4 T 5A ASTA HI ss2 15 16 78 91011 j 13 14 lt gt gt O gt 2 3 C 0 0 oO CARGA TC1 Figura 5 1 Corre o do fp Sistema autom tico convencional Fonte LOVATO 2004 figura traduzida adaptada O sistema captura informa es relativas s condi es de opera o da carga via TC s e sinais de tens o da rede e o controlador autom tico processa tais informa es por meio de um programa interno pr configurado a partir do qual s o tomadas decis es quanto aos estados dos rel s de sa da contatos secos abertos ou fechados energizando ou desenergizando as bobinas dos contatores que por sua vez se incumbir o de energizar ou desenergizar os bancos de capacitores medida do necess rio Os controladores autom ticos nos sistemas convencionais geralmente operam ajustados para energizar os capacitores apenas quando esses estiverem descarregados por meio d
189. e algumas dezenas a algumas centenas de watts e resist ncias hmicas na faixa de fra es de ohms a at 2 Q dependendo da pot ncia nominal do capacitor considerada uma mesma tens o de alimenta o pot ncias capacitivas superiores requerem resistores com menor resist ncia hmica e maior capacidade de dissipa o de pot ncia A Figura 5 3 ilustra essa funcionalidade adicional incorporada aos contatores apropriados para a manobra de capacitores apresentando um digrama trifilar um esquem tico funcional e fotografias de alguns contatores de mercado apropriados para a manobra de capacitores L1 j L2 L3 CONTATOS ADIANTADOS COM RESISTOR EM S RIE CONTATOR DO CAPACITOR CONTATOS PRINCIPAIS y CAPACITOR DIAGRAMA FUNCIONAL am CONTATOS ES g SE PRINCIPAIS E i CONTATOS ca 00 ADIANTADOS 2 10 ms Figura 5 3 Contator com resistores de pr inser o Fontes EPCOS 1 2007 EPCOS 2 2008 e ELECTROMECHANICA 2002 figura traduzida 91 Observando se a Figura 5 3 percebe se nitidamente os resistores externos bem como o bloco de contatos auxiliares a eles associado No diagrama funcional parte central da figura verifica se que o dispositivo projetado de forma que aplicada a tens o de comando para energiza o da bobina do contator os contatos auxiliares que manobram os resistores contatos adiantados do tipo make before break se fecham ligeiram
190. e entrada inputs tens o V da rede c a corrente de sa da do conversor io corrente reativa de refer ncia Ig rEF tens o Vpc de refer ncia c c 136 a tens o Voc de refer ncia seria utilizada para a determina o da pot ncia ativa a ser absorvida da rede c a pelo conversor para o suprimento de suas perdas internas chaveamentos e manuten o da carga no capacitor c c as parcelas ativa e reativa esta ltima predominante resultantes da decomposi o da corrente ip seriam comparadas respectivamente corrente ativa de refer ncia derivada da malha de regula o da tens o Vpc e refer ncia externa de corrente reativa necess ria definida pelas necessidades de compensa o os sinais de erro das correntes ativa e reativa resultantes das compara es mencionadas no par grafo anterior seriam convertidos em magnitude e ngulo de fase da tens o requerida sa da do conversor a partir disso pode se definir o padr o de chaveamento PWM das chaves de pot ncia do conversor Essa sistem tica de controle pode ser observada no diagrama b sico conceitual apresentado na Figura 6 9 CORRENTE SA DA EA to DOSTATCOM ALIMENTA O DA CARGA y DETERMINA O DAS COMPONENTES ATIVA E REATIVA 0 ja lop y a A Ha N A gt A Ra gt REGULADOR AMPLITUDE O _PADR ODE C E CHAVEAMENTO PWM lorer lt gt CORRENTE REQUERIDA RE
191. e refer ncia patamar m nimo atualmente adotado em alguns outros pa ses Tabela 3 1 Fator de Pot ncia de refer ncia em diversos pa ses Pa s fp m nimo permitido Fran a 0 93 Portugal 0 93 B lgica 0 95 Alemanha 0 96 Sui a 0 93 Argentina 0 95 Cor ia 0 93 Espanha 0 92 Fonte AMORIM 2008 Segundo AMORIM 2008 h uma tend ncia mundial em se elevarem os limites m nimos visando a melhoria da efici ncia operacional dos sistemas el tricos 3 2 Legisla o 3 2 1 Considera es preliminares Energia el trica Grupos e modalidades tarif rias Antes de que seja apresentada a s ntese da atual legisla o relativa ao fator de pot ncia em instala es consumidoras conveniente que sejam definidos os atuais grupos e subgrupos de fornecimento aos quais se enquadram os consumidores e as atuais modalidades tarif rias dispon veis uma vez que muitos dos termos associados a esses assunto s o citados em tal legisla o 57 Atualmente o fator de pot ncia avaliado pela concession ria e pass vel de cobran a para consumidores atendidos em tens o prim ria ou faturados como tal ou seja consumidores enquadrados no Grupo A conforme as classifica es abaixo ANEEL 2000 Grupo A grupamento composto por unidades consumidoras atendidas pelas concession rias de energia em tens o igual ou superior a 2 3 kV ou ainda atendidas em tens o inferior a 2 3 kV a partir
192. e resistores de descarga a eles incorporados de modo a se prevenir a ocorr ncia de diferen as de potencial elevadas entre as tens es instant neas na rede e nos capacitores note se que na pr tica n o s o raros os casos de queimas ocorridas ap s o desligamento manual de um capacitor e seu religamento imediato tal situa o potencialmente perigosa pelo fato de poder ocasionar a aplica o sobre o capacitor de at duas vezes a tens o de pico da rede Queimas poder o ocorrer caso a reenergiza o se d no instante em que a tens o de pico da rede esteja em oposi o relativamente tens o residual armazenada no capacitor sinais 89 opostos estando esta ultima com o m dulo instantaneamente equivalente ou pr ximo do valor de pico As faixas para ajuste do tempo de retardo nas reenergiza es variam para os diversos modelos de controladores convencionais dispon veis no mercado podendo ser encontrados tempos m nimos de 1 segundo e tempos m ximos da ordem de 1 000 segundos alguns modelos comerciais disponibilizam ajustes de tempo superiores a duas horas Os resistores de descarga comercialmente dispon veis e geralmente j incorporados de f brica aos bornes de liga o dos capacitores geralmente s o capazes de promover a descarga a taxas de decaimento da tens o residual situadas entre 4 e 10 volts segundo nos capacitores ofertados pelos grandes fabricantes geralmente a tens o residual reduz se a algo entre 50
193. ecessity of evaluating in details the application of power factor correction systems to compensate these kind of loads The main target comprises on the approach of PF dynamics correction technology performed by tyristor based power modules generally capable to switch capacitors banks and dinamically adjust the load reactive energy requirements on extremely short time intervals up to 1 5 cycle of the Voltage grid typically carrying out the reactive compensation for industrial loads whose operational cycles are developed on hundreds of miliseconds Furthermore the analysis were extended preliminarily and on a conceptual level to an improved configuration adopting an integrated solution considering tyristors power modules in association with an additional system operating for fine adjustments in PF correction This complementary configuration enhanced with a generic conception of a STATCOM potentially applicable in low Voltage grids can be evaluated for a continuous and precise compensation without fixed steps being useful for example in momments when dynamic PF correction becomes necessary in front of fast reactive oscillatory peaks By now it is opportune to enphasize as will be seen along this Dissertation that the existing conventional systems very widespread in practice and generally based on contactors and PF controllers with relays outputs are not capable to fully compensate fast dynamic loads because of their insufficie
194. edi es e monitoramentos el tricos utilizados no estudo de caso real apresentado nesta Disserta o Ao Eng Adelino Leandro Henriques CEMIG pelas importantes informa es prestadas quanto aos equipamentos de medi o utilizados pela concession ria de energia Ao amigo Edevaldo Rocha Fasor Tecnologia pela inestim vel colabora o cedendo instalando e desinstalando os registradores eletr nicos de grandezas el tricas quando da realiza o dos estudos em campo A minha colaboradora e amiga Ana Lu za Ba ta Zille Engeparc Engenharia pelo apoio t cnico e pela elabora o e adapta o de desenhos em software gr fico A toda a equipe t cnica da HPE High Power Engineering pelo apoio e colabora o atrav s do fornecimento de informa es e documenta es t cnicas relativas aos m dulos de pot ncia tiristorizados ProFactor por ela desenvolvidos A Nansen S A Instrumentos de Precis o na pessoa do Eng Henrique Santos Duarte Suporte T cnico pela disponibiliza o de informa es e documenta es t cnicas relativas sua linha de medidores eletr nicos de energia el trica Ao Eng Edgar Franco fundador e ex diretor da Engecomp pelas informa es prestadas no que se refere aos sistemas de monitoramento eletro energ tico atualmente utilizados no mercado A todas as pessoas que indiretamente prestaram sua contribui o e aux lio para o desenvolvimento desta Disserta o R
195. edu o de perdas el tricas redu o de investimentos em infra estrutura e isen o de cobran as de excedentes de energia reativa em cargas de ciclo vari vel In CONFER NCIA BRASILEIRA SOBRE QUALIDADE DA ENERGIA EL TRICA VII 2006 Santos SP Santos CBQEE 2007 6 p TABATABAEI 2008 TABATABAEI N M SHAYANFAR H A MOKHTARPOUR A SHOARINEJAD S SHOARINEJAD A Statcom Intelligent Control Strategy for Reactive Power Compensation In INTERNATIONAL CONFERENCE ON TECHNICAL AND PHYSICAL PROBLEMS OF POWER ENGINEERING 4 2008 Pitesti Romania TPE 2008 Vol HI pp 57 60 TLA 200 EMPRESAS TLA Manual TLA Capacitores de Pot ncia Gaspar SC TLA 200 50 p Disponivel em http www tla com br download tla capacitores php link Manual Capacitores de Pot ncia VASCONCELOS 2004 VASCONCELOS Flavio H Tecnologia de Medi es Curso de Especializa o em Qualidade da Energia El trica M dulo 3 Condicionadores de Sinais Belo Horizonte UFMG 2004 36 p VISHAY 2005 VISHAY ELECTRONIC COMPONENTS ESTAmat PFC Power Factor Controller USA VISHAY 2005 11 p WATANABE 1998 WATANABE Edson H BARBOSA Pedro G ALMEIDA K tia C TARANTO Glauco N Tecnologia FACTS Tutorial In SBA Controle amp Automa o Vol 9 n 1 pp 39 55 Jan Fev Mar e Abril de 1998 223 WEG 2001 WEG ACIONAMENTOS Manual para corre o do fator de pot ncia Jaragu do Sul SC WEG 2001 34 p
196. eit veis para a qualidade da energia A2 3 Coment rios Os sistemas de corre o do fator de pot ncia em tempo real s o aplic veis com efic cia a sistemas el tricos industriais que alimentam cargas cujo perfil de opera o apresente din mica r pida ou seja cargas cujo funcionamento contemple a s bita e repetitiva altera o dos n veis de pot ncia ativa e reativa demandados da rede Al m da compensa o de reativos em si objetivando a manuten o do fator de pot ncia em patamares desej veis um sistema bem conceituado e dimensionado visando a compensa o de reativos com r pida resposta din mica representa um recurso poderoso e uma importante ferramenta auxiliar no processo de redu o de perdas el tricas e na eleva o dos patamares de desempenho global das instala es fundamentalmente no que se refere qualidade da energia 237 Ap ndice 3 Energiza o de Capacitores Back to Back O processo de energiza o de um banco de capacitores ligado a um barramento que alimente outro s banco s j energizado s e em servi o usualmente denominado chaveamento back to back alguns autores utilizam a terminologia bank to bank ao inv s de back to back A Figura A3 1 ilustra essa situa o Figura A3 1 Chaveamento de capacitores back to back Tal processo no qual o s banco s j em opera o contribuem para com a carga inicial do banco em processo de
197. emplando al m das limita es impostas por qualquer sistema de corre o comercial est gios individuais de corre o compostos por pot ncias capacitivas previamente definidas as limita es impostas pelos sistemas convencionais ou seja uma din mica de opera o da ordem de dezenas de segundos ou mesmo de minutos dada a necessidade de se aguardar a descarga pelo menos parcial dos capacitores envolvidos nesse caso espec fico adotou se o intervalo de 1 minuto usual em sistemas convencionais entre energiza es desenergiza es sucessivas dos bancos de capacitores O comportamento da carga demandas de pot ncia ativa reativa e fator de pot ncia antes da corre o da forma como o mesmo foi adotado para a an lise encontra se apresentado na Figura 7 31 em cujos gr ficos pode se verificar um per odo de tempo composto por 18 000 intervalos de 100 milisegundos o que corresponde a 30 minutos de monitoramento note se que 18 000 intervalos x 100 milisegundos 1000 milisegundos 60 segundos 181 30 minutos Buscando se manter as mesmas premissas at agora adotadas o periodo de an lise contemplou o instante de ocorr ncia da m xima demanda de pot ncia reativa 1 078 19 kVAr valor registrado entre os blocos de 100 milisegundos de n 8 000 e 9 000 kw Pot ncia Ativa 1 100 00 1 000 00 900 00 800 00 700 00 600 00 500 00 300 00 200 00 100 00 0 00 600 1200 1800 2400 3000
198. empo entre energiza es sucessivas de est gios distintos tempo de conex o e entre energiza es sucessivas de um mesmo est gio tempo de seguran a para reconex o cabendo ao usu rio a escolha de tempos conforme sua conveni ncia As faixas para ajuste dos tempos de retardo variam bastante para os diversos modelos de controladores dispon veis no mercado O Quadro 5 1 baseado em informa es extra das de documenta es t cnicas de fabricantes apresenta dentre outras informa es as faixas de tempo de conex o e reconex o para diversos controladores Quadro 5 1 Faixas de tempos de conex o e reconex o para diversos controladores autom ticos do fp Controlador Est gios de Controle Tempo de Tempos de Go reconex o Fabricante Modelo s Sensoriamento Rel s Transistores est gios Sr distintos mesmo est gio Minimo meio ciclo ane eee Ree ie Minimo meio ciclo RVT D monofasico 12 i Maximo varios misde N2 ncriplonde 1 2 ado ABB i ciclo RVC monof sico EA o fe 1 a 999 s 1 a 999 s 107 Controlador Estagios de Controle Tempo de Tempos de Cay reconex o Fabricante Modelo s Sensoriamento Rel s Transistores est gios sa distintos mesmo est gio 6 40 ms ae 6 modelos a AU ite S rie EE 12 po RR modelos a transistor EPCOS BR 6000 Is a 1200s E 2 le 120E modelos a rel s 6 6
199. en teens Tens o nominal comercial escolhida para o banco de capacitores Volts VARAO AA A A a MRIS il ER Tens o em ramos paralelos Volts a E A ia a as O na ch Tens o em valor eficaz Volts Vs ou VN REDE cereais Tens o nominal do sistema ou da rede Volts Viere a lua vey Tens o gerada a sa da do STATCOM Volts VCO EREE EAEE E AA S Tens o fase neutro instant nea Volts V3 OUN EN Componente harmonica de terceira ordem 180 Hz na tens o Volts V5 ou spas Componente harm nica de quinta ordem 300 Hz na tens o Volts Vo TH victiniipasicioceintie Componente harmonica de s tima ordem 420 Hz na tens o Volts Virou Vit Componente harmonica de d cima primeira ordem 660 Hz na tens o Volts Visou VisH Componente harmonica de d cima terceira ordem 780 Hz na tens o Volts DRA Gio cers kth a teats SP EE atest feast seats Reat ncia base em sistema P U por unidade ohms Da a Pet ase a es Reat ncia capacitiva ohms IN CABBIE raara EE TEAS Reat ncia capacitiva frequ ncia fundamental ohms KIND GO HEEE E ratte EAN ASe Reat ncia indutiva frequ ncia fundamental ohms A ou simplesmente X Sure iii Rea de E SO dao Reat ncia indutiva ohms DE a Sa a Reat ncia indutiva associada freqti ncia fundamental ohms Da A byl lattes alo ie Reat ncia indutiva associada terceira harm nica ohms DG EE RDI E NR A RAR E E Vi Reat ncia indutiva associada quinta harm nica ohms N PER ds a a tecen aad Reat nci
200. eneral Catalogue Product Profile 2007 Power Factor Correction Germany EPCOS 2007 80 p EPCOS 1 2008 EPCOS AG PQS Application Note Dynamic PFC Thyristor Modules TSM Series Germany EPCOS 2008 8 p EPCOS 2 2007 EPCOS AG Thyristor module for dynamic PFC Germany EPCOS 2007 6 p EPCOS 2 2008 EPCOS AG PQS Application Note Damping of Inrush Currents Germany EPCOS 2008 11 p EPCOS 3 2007 EPCOS AG Power Quality Solutions Overview 2008 Power Factor Correction Germany EPCOS 2007 12 p EPCOS 4 2007 EPCOS AG PQS Application Note Dynamic PFC Power Quality at the Docks Germany EPCOS 2007 8 p EPCOS 5 2007 EPCOS AG Armonicas y Correcion Del Factor de Pot ncia Buenos Aires Argentina ELECOND 2007 13 p Dispon vel em http www elecond com ar pdf armonicas pdf FARROW 2004 FARROW Jack Sizing the Primary Power System for Resistance Welders USA WTC 2004 11 p Disponivel em http www weldtechcorp com FASBINDER 2003 FASBINDER Stefan Harmonics Passive Filters In Power Quality Application Guide European Community Copper Development Association CDA Deutsches Kupferinstitut and European Copper Institute ECI 2003 cap 3 3 1 12 p FASBINDER 2004 FASBINDER Stefan Harmonics Capacitors in Harmonic Rich Environments In Power Quality Application Guide European Community Copper Development Association CDA Deutsches Kupferinstitut and
201. energia reativas verifica se que a compensa o em tempo real pode exercer uma importante fun o evitando a possibilidade de ocorr ncia de desligamentos intempestivos de cargas ligadas aos mesmos barramentos ou mesmo da pr pria carga que se encontra em processo de partida minimiza se ou elimina se a possibilidade de desatracamento de contatores em decorr ncia de afundamentos moment neos da tens o de alimenta o Os gr ficos da Figura A2 5 apresentam o comportamento da corrente absorvida da linha e da tens o de alimenta o de um motor de indu o BT durante um per odo da partida de 235 aproximadamente 6 segundos sem grafico da esquerda e com grafico da direita a compensa o din mica de reativos Tens o de Linha Tens o de Linha Corrente de Linha Corrente de Linha Tempo s Tempo Figura A2 5 Partida de motores Comportamento el trico t pico sem e com compensa o de reativos Fonte ABB 2 2007 figura traduzida e adaptada A2 2 7 Compensa o de flicker O fen meno denominado flicker tamb m conhecido por cintila o nos sistemas de ilumina o ocorre quando a tens o de um sistema varia sucessivamente em tempos considerados curtos O fen meno considera a magnitude das oscila es de tens o em da tens o de alimenta o e o numero de vezes que as mesmas ocorrem em um determinado intervalo de tempo Tais ocorr ncias s o com
202. ente antes do fechamento dos contatos principais permanecendo nesse estado por intervalos de tempo de at 10 ms valor orientativo esse intervalo pode variar dependendo do fabricante modelo do contator Ap s fechados os contatos principais os contatos auxiliares retornam posi o de repouso Essa sistem tica suficiente para que as correntes de pico na energiza o sejam reduzidas a algo entre um quinto e um ter o da corrente de inrush que seria verificada sem a presen a dos resistores conforme pode se observar pela Figura 5 4 Figura 5 4 Redu o da corrente de inrush de um capacitor com resistores de pr inser o Fonte EPCOS 1 2008 figura traduzida adaptada Diante dos aspectos abordados nesse subitem fundamentalmente no que se refere ao tempo de retardo necess rio para as reenergiza es dos capacitores ap s um desligamento pode se concluir que em princ pio os sistemas autom ticos do tipo convencional s o aplic veis de maneira segura e eficaz corre o do fator de pot ncia de cargas cujas din micas operacionais e consequentemente cujas oscila es nas demandas de pot ncia reativa sejam relativamente lentas preferencialmente da ordem de dezenas de segundos ou tempo superior Pode se a essa altura ir um pouco mais al m e extrapolar tal racioc nio presumindo se que se aplicados para o suprimento da energia reativa requerida por cargas de din mica muito r pid
203. entos eee erecreeerecercereeane a 168 7 2 8 An lise das solicita es de reativos e o processo b sico de compensa o sistemas din micos e sistemas convencionais cesscecesscecesseceessececsseceesseeeeseeeesaees 169 7 2 8 1 Ordenamento sistematiza o dos dados prim rios 169 Taz Bd AVAWACOCS ANICIAS 3s aid SA O a OA S 171 7 2 8 3 Avalia es para um sistema de corre o din mica tempo de resposta 25 ms 175 7 2 8 4 Avalia es para um sistema de corre o com banco autom tico convencional 180 7 2 8 5 Avalia es para um sistema comercial de corre o din mica tempo de resposta 125 MS neniani aa das adeus east atada Ra dh Nha eia ade tais aid 185 7 2 8 6 Avalia es preliminares para um sistema conceitual baseado em m dulos tiristorizados e em um STATCOM BT conceitual cccccccceeseeseeeteeeteees 190 7 2 9 A performance dos sistemas sob a tica da medi o da concession ria de energia 196 7 2 10 Avalia es adicionais e conclus es t cnicas sobre os sistemas investigados 197 0 Conclus es FIM AIS sos sssi rp ueida renan fa oa pa a ea doa ea aid e 205 9 Propostas para Aprofundamento e Extens o sccssscccssssscssssccsscccsssccssssssssssseseesseses 208 Refer ncias bibliogr ficas e demais fontes de consulta ccecceseeeseereseecereceseeessenesaoes 211 PEGO O A S AE E AD RE ARARAS SODA ERREI EE REER SORRE SRSE 224
204. esenta um padr o de comportamento eletroenerg tico ciclicamente repetitivo ao longo das jornadas de produ o provavelmente o fp obtido pela a o do sistema convencional ao longo dos 29 minutos analisados seria aproximadamente mantido em 1 hora e possivelmente a cada hora de opera o normal da planta Isto quer dizer que parametrizando se o controlador autom tico para o atingimento de um fp equivalente a 0 95 o sistema convencional n o seria capaz de atender aos objetivos nesse caso espec fico embora em m dia o fator de pot ncia m nimo de refer ncia equivalente a 0 92 n o tenha sido transgredido no per odo de an lise Por outro lado os sistemas din micos mostraram se capazes de em pouco menos de 2 segundos de a o efetiva e em menos de 1 segundo no caso do sistema implementado com a utiliza o de um STATCOM BT conceitual atingir patamares m dios de corre o que superaram o patamar obtido pelo sistema convencional considerados os 29 minutos de sua atua o Ressalta se ainda que os valores apresentados na Tabela 7 8 referem se ao intervalo em que ocorreu a m xima demanda de pot ncia reativa da carga pior condi o sob o ponto de vista das necessidades de corre o Portanto para os demais per odos da jornada de opera o de se esperar um comportamento ainda mais satisfat rio para os sistemas din micos uma vez que os ciclos operativos da carga se repetem temporalmente por m com menores pico
205. esist ncias indicadas s o RleR2 resist ncia el trica dos pr prios eletrodos R3 e R4 resist ncia el trica que se forma nos contatos pe as eletrodos R5 resist ncia el trica que se forma no contato entre as chapas pe as R6 e R7 resist ncia el trica das pr prias chapas pe as 145 No caso da soldagem de chapas a parcela mais elevada da resist ncia total no percurso de circula o da corrente localiza se exatamente na superficie interna das chapas Com aplica o da press o pelos eletrodos e a circula o de corrente ocorre a gera o de calor nas superf cies de contato proporcionalmente resist ncia el trica intensidade de corrente e ao seu tempo de circula o atrav s das pe as tempo de soldagem par metros que dever o ser suficientes para permitir que se atinja o ponto de fus o do material A equa o b sica que rege a gera o de calor encontra se apresentada a seguir Qcatorn k R F t 7 1 onde Q energia sob a forma de calor gerada no tempo kWh Joule kcal R resist ncia el trica Q I intensidade de corrente A t tempo de soldagem h k constante de proporcionalidade em fun o da unidade a ser adotada para Q exemplos se Q calculado em Joule k 3 6 x 10 se Q calculado em kcal k 860 se O calculado em kWh k 1 A regi o fundida recebe o nome de lentilha de solda Cessada a circula o da corrente a press o exercida pelos eletrodos ain
206. esumo Em alguns ramos de atividade do segmento industrial bem como em edifica es complexos comerciais de m dio e grande portes contingentes significativos de equipamentos el tricos apresentam como uma de suas principais caracter sticas uma r pida din mica operacional alternando repetitivamente e em curtos intervalos de tempo estados de opera o em vazio ou em regime stand by e s bitas solicita es para funcionamento sob carga elevada ou carga plena Esses tipos carga apresentam via de regra um fator de pot ncia m dio operacional relativamente baixo fundamentalmente por consumirem elevados n veis de energia reativa se comparados com os n veis de energia ativa nos r pidos intervalos de transi o entre os estados em vazio ou em baixa carga ou ainda em regime stand by e em opera o plena V rios deles como o caso dos sistemas de soldagem ponteadeiras geralmente apresentam baixo fp mesmo ao atingirem suas pot ncias plenas importante salientar que dependendo das condi es operacionais de uma planta industrial ou de uma grande edifica o grupos de carga que apresentem o bin mio baixo fp e din mica r pida o que aqui significa a s bita e repetitiva altera o dos n veis de pot ncia ativa e reativa demandados da rede podem ser determinantes no fator de pot ncia global da instala o como um todo posto que os atuais sistemas eletr nicos de medi o das concession rias de
207. extra do do per odo compreendido entre 00 36 46 e 02 25 09 em 03 09 2008 10000 00 FATOR DE POT NCIA 0 90 0 80 0 70 4 0 60 a 0 50 10 40 0 30 0 20 0 10 0 00 0 00 1000 00 2000 00 3000 00 4000 00 5000 00 6000 00 7000 00 8000 00 9000 00 Subintervalo de Medi o 3 1 22 55 a 1 23 05 em milisegundos extra do do per odo compreendido entre 00 36 46 e 02 25 09 em 03 09 2008 10000 00 Figura 7 23 Estudo de caso Monitoramentos el tricos noturnos 3 subintervalo 167 INTERVALO DE MEDICAO 02 25 10 hs a 03 14 16 hs 03 09 2008 SUB INTERVALO DE MEDICAO 4 10s Figura 7 24 02 28 30 hs a 02 28 40 hs 03 09 2008 Registros no instante de ocorr ncia da maxima demanda de pot ncia reativa 552 56 kW 666 38 kV Ar fp 0 64 POTENCIA ATIVA 700 00 77 ditar 600 00 500 00 400 00 300 00 200 00 100 00
208. fas de energia el trica s o mais onerosas que no per odo mido 3 2 2 S ntese da atual legisla o do fator de pot ncia A atual legisla o do fator de pot ncia consumidores cativos regida pela refer ncia ANEEL 2000 Nela s o estabelecidos como pontos principais fator de pot ncia de refer ncia fp indutivo ou capacitivo 0 92 express es de c lculo dos faturamentos correspondentes ao consumo de energia el trica e demanda de pot ncia reativa excedentes para consumidores horo sazonais ou consumidores convencionais com medi o apropriada FER p e FDR p respectivamente E 0 92 FER pj C Th he TGA e 22 3 1 0 92 t FDR ES oa J Dr 704 0 3 2 durante o per odo de 6 horas consecutivas compreendido a crit rio da concession ria entre 23 30 hs e 06 30 hs apenas os fatores de pot ncia fp inferiores a 0 92capacrrivo verificados em cada intervalo de 1 uma hora t contribuem para os nus associados aos reativos excedentes durante o per odo di rio complementar apenas os fatores de pot ncia fp inferiores a 0 92rnpurivo s o monitorados Figura 3 1 O texto relativo legisla o do fator de pot ncia extra do de ANEEL 2000 onde encontram se as defini es de cada termo presente nas express es de faturamento acima apresentado no Ap ndice 1 Para os consumidores livres existe legisla o pr pria e os limites de refer ncia para o fato
209. fp ser controlado pela m dia da pot ncia reativa solicitada no per odo anterior podendo dependendo do caso desviar se consideravelmente do valor alvo pretendido Essa proje o particularmente relevante uma vez que o investimento em bancos capacitivos e dispositivos de acionamento dimensionados e pretensamente utiliz veis para a adequada compensa o das cargas com din mica r pida poder traduzir se em um sistema convencional com utiliza o apenas moderada e significativo grau de osciosidade Finalmente importante enfatizar que se adequadamente aplicados os sistemas din micos podem proporcionar benef cios adicionais que v o al m da corre o mais focada e est vel do fator de pot ncia A melhor performance das instala es el tricas e equipamentos proporcionada pela compensa o de reativos em tempo real fundamentalmente no que se refere preserva o dos n veis de tens o tanto quanto poss vel traduz se em uma s rie de benef cios correlatos que devem ser considerados quando da defini o da solu o a ser 205 adotada em ambientes industriais nos quais predominem as cargas com r pida din mica operacional Portanto conclui se que nesses casos a aplica o dos sistemas din micos para a corre o do fp deve ser avaliada levando se em conta os benef cios adicionais a serem obtidos sob a tica da Qualidade da Energia consultar o Ap ndice 2 206 8 Conclusoes Finais Neste capitulo
210. giente melhoria do fp real de distor o das instala es el tricas atrav s da utiliza o de filtros ativos baseados em conversores eletr nicos para a inje o de corrente nos barramentos a serem compensados podem ser avaliadas as configura es paralela s rie ou h brida esta ltima mesclando filtros ativos e filtros passivos por m de maneira a se otimizar racionalizar seu emprego atrav s de solu es que contemplem sua associa o a outras t cnicas dispositivos aplicados eletricamente a jusante de seu ponto de conex o e que propiciem a redu o cancelamento das harm nicas geradas pelas cargas o objetivo final seria a utiliza o de filtros ativos com menor pot ncia e consequentemente com custos inicial e operacional mais reduzidos algumas possibilidades de investiga o e aprofundamento dizem respeito a solu es integradas conjuntas utilizando se por exemplo transformadores eletricamente a jusante localizados entre os filtros e as cargas com rela o de transforma o 1 1 e conex es deslocamentos angulares que possibilitem 210 cancelamentos de algumas ordens harm nicas presentes nas correntes resultantes a serem compensadas pelos filtros e a abordagem de sistemas de corre o do fp em redes industriais de m dia tens o principais objetivos complementar as abordagens relativas s t cnicas de corre o do fp em instala es industriais abordando adicionalmente as possibilidades e
211. graus de corre o pr ajustado mais flex vel e r pida j que as reconex es n o dependem dos tempos de descarga dos capacitores R pida flex vel e otimizada A aus ncia de capacitores i reconex o O sistema requer inspe es e Vida til oa periodicamente passivel da Durabilidade dos reposi o de componentes componentes Custos com manuten o principalmente a substitui o de contatores perante um elevado n mero de manobras di rio A aus ncia de transit rios de arcos el tricos e de partes m veis eleva substancialmente a expectativa de vida til praticamente sem limita es quanto ao n mero de chaveamentos transit rios de arcos el tricos e de partes m veis eleva substancialmente a expectativa de vida til praticamente sem limita es quanto ao n mero de chaveamentos 142 Facilidade de Geralmente os controladores automaticos possuem Geralmente os controladores autom ticos possuem i Interface opera o e ajustes documenta es t cnicas e interfaces documenta es t cnicas e ae pe DPI amig vel IHM parametriza o por amig veis ao usu rio possibilitando interfaces amig veis ao usu rio oe T espec fica parte do usu rio facilidade para parametriza es e possibilitando facilidade para ajustes parametriza es e ajustes Disponibilidade de Ainda em Ampla Mais
212. gt Osrep 50 kVAr Segii ncia 1 2 2 2 1 25 kVAr 2 50 kVAr 2 50 kVAr 2 50 kVAr gt Osrep 25 kVAr Segii ncia 2 4 5 5 2 100 kVAr 4 200 kVAr 5 250 kVAr 5 250 kVAr Osrep 50 kVAr De posse do Osrrr os controladores podem definir a sensibilidade de controle e por meio de seus algoritimos internos decidir quando inserir ou retirar o menor degrau de pot ncia reativa poss vel Uma poss vel sistem tica para implementa o dessas a es de avalia o decis o e controle encontra se no gr fico gen rico da Figura 5 16 que apresenta como vari vel analisada a corrente reativa capacitiva necess ria para a corre o do fp Todavia a mesma an lise pode ser realizada considerando se a pot ncia capacitiva necess ria histerese Al step histerese la demanda Liga o Desligamento Liga o Figura 5 16 Inser o ou retirada de capacitores por ajuste de histerese Fonte ABB 2002 figura traduzida Na Figura 56 Alsrgp refere se corrente relativa menor diferen a de pot ncia reativa existente entre os est gios Qsrep Alsrgp corresponde a um valor percentual parametriz vel de Isrgp acima abaixo do qual o est gio ser energizado desenergizado levando se em 104 conta um valor de histerese tamb m parametriz vel A histerese refere se a um valor percentual acima e abaixo de Alsrgp que determina em ltima an lise a sensibilidade do processo de contr
213. ha cna ar date Segundos Sy DED OU RV Ai ie a le Ra E aa sata demas ete Nt TO Ae Pot ncia aparente kVA nda a TD EE HO RR tos I a Tempo FR O aad reals php taeda ied E O DER RR RR e UT DR ERROR OR Tarifa de energia ativa R kWh TA ihe hire sad RE RENA CP ah VR RAR RD ND Tarifa de demanda ativa R kWh Ed 0 RNR RRR T CRER REDOR PERANTE TOREYEU RY ERR TOT EE Pee ETNA fator de dissipa o diel trica TES ORDER RR ESPERE NENE USERS PESA ER DRESS E NNE DE SR E IO ETE Eleva o de temperatura C EEEE CEDO E E O A A TAAT AAA Volt s mbolo ER COUP EEE AE EEE E E A E Octal a Tens o el trica s mbolo geral VA ste a peat ad anny Lacie ase a ay Lace VoltAmp re pot ncia aparente 5 1 ge NORDESTINO AR VoltAmp re reativo pot ncia reativa Vcou VCAPACITOR vevevevcesececsssessssscssesecssessssssssseseceens Tens o sobre o banco de capacitores Volts 6 6 4 eth re dx ated PN RR RN FORD PANE eal core ERP DR A Tens o alternada Volts V Gera Vda sa ea pa Tens o efetivamente aplicada sobre o banco de capacitores Volts VeNOMINAL anme an iae er a oii aiya Tens o nominal do banco de capacitores Volts A1 AEE TAE EEEE A AA Tens o efetivamente aplicada Volts Frou Vienei neran e las nce e s N E Tens o harm nica Volts WEG AANS EE EOE ME EEE SE NE AAS Tens o de linha ou tens o fase fase Volts rN e A A a ea Tens o de fase ou tens o fase neutro Volts Ve EIEEE EISEAN EE EEAS E N EAA E S AA EO AEA S Tens o nominal Volts VNO E e
214. hor utiliza o dos bancos capacitivos instalados existe uma consider vel possibilidade de que um sistema de corre o convencional n o utilize plenamente os bancos de capacitores quando de sua opera o para a compensa o de reativos solicitados por cargas de din mica r pida tal possibilidade se deve ao fato de que em geral as decis es do controlador autom tico com vistas corre o baseiam se na m dia das grandezas el tricas monitoradas no per odo anterior e provavelmente os maiores picos ocorridos n o ser o plenamente enxergados picos para os quais a pot ncia capacitiva necess ria deve ser dimensionada com base em medi es pr vias para a corre o do fp desse tipo de carga considera se que este seja um aspecto contundente uma vez que a subutiliza o dos bancos capacitivos significa um investimento parcialmente desperdi ado 208 9 Propostas para Aprofundamento e Extensao Neste cap tulo s o apresentadas propostas para extens o e aprofundamento de pesquisas sobre o tema investigado Como proposi es para a continuidade do trabalho desenvolvido nesta Disserta o algumas possibilidades para extens o e aprofundamento no tema s o citadas e comentadas a seguir e O estudo da correla o entre a din mica do sistema de corre o e a din mica operacional da carga no que se refere efetividade global do processo de compensa o de reativos principais objetivos pesquisar correla
215. http library abb com global scot scot209 nsf veritydisplay ff2f1 1151223e7dec12570850041a 49a File 1SBC101140C0202 pdf ABNT 1 2000 ABNT ASSOCIACAO BRASILEIRA DE NORMAS TECNICAS NBR 14519 Medidores eletr nicos de energia el trica est ticos Especifica o Rio de Janeiro ABNT 2000 23 p ABNT 2 2000 ABNT ASSOCIA O BRASILEIRA DE NORMAS T CNICAS NBR 14520 Medidores eletr nicos de energia el trica est ticos M todo de ensaio Rio de Janeiro ABNT 2000 21 p ABNT 3 2000 ABNT ASSOCIA O BRASILEIRA DE NORMAS T CNICAS NBR 14522 Interc mbio de informa es para sistemas de medi o de energia el trica Padroniza o Rio de Janeiro ABNT 2000 91 p ABNT 2004 ABNT ASSOCIA O BRASILEIRA DE NORMAS T CNICAS NBR 5410 Instala es El tricas de Baixa Tens o Rio de Janeiro ABNT 2004 209 p ABNT 2005 ABNT ASSOCIA O BRASILEIRA DE NORMAS T CNICAS NBR 14519 Medidores eletr nicos de energia el trica est ticos Especifica o Errata 1 Rio de Janeiro ABNT 2005 1 p 212 ACTARIS 2003 ACTARIS S A S ACE SL 7000 Technical Brochure Chasseneuil France ACTARIS 2003 18 p ALAMPI 2005 ALAMPI FILHO Sergio An lise de Controladores Eletr nicos em Sistemas de Distribui o de Energia 2005 194 f Disserta o Mestrado em Engenharia El trica Sistema de Energia El trica Universidade Estadual Paulista S o Paulo 2005 ALMEID
216. i o da energia reativa e do fator de pot ncia Conforme j abordado no subitem 3 1 a Portaria n 1 569 DNAEE de 23 de dezembro de 1993 introduziu altera es na forma de abordagem do fator de pot ncia associando o seu faturamento energia e demanda reativas excedentes aos valores permitidos pelo novo fp de refer ncia tamb m estabelecido poca 0 92 A partir disso as concession rias passaram a permitir o consumo de aproximadamente 0 426 kVArh indutivo ou capacitivo em fun o do hor rio do dia para cada kWh consumido sem acr scimo nos custos com energia el trica para as instala es consumidoras Outra importante altera o introduzida por esta Portaria aplic vel principalmente aos consumidores enquadrados no sistema tarif rio horo sazonal foi a apura o da energia reativa a cada intervalo de uma hora e n o mais pela m dia mensal como se fazia anteriormente Portanto desde ent o a cobran a por baixo fp se faz de forma indireta aplicando se as tarifas sobre os valores de energia e demandas ativas correspondentes aos valores de energia e demanda reativas excedentes medidos no mesmo intervalo de integra o 1 hora O faturamento mensal se faz com base na soma das parcelas hor rias que reflitam a ocorr ncia de baixo fp ao longo de um ciclo completo de faturamento algo pr ximo de 1 m s As nomenclaturas adotadas para expressar tais parcelas excedentes variam de concession ria para concession ria
217. i vel e reativa e do fator de pot ncia resultante conforme pode se observar na Figura 7 27 a seguir 174 Pot ncia Ativa 1 000 00 900 00 800 00 700 00 600 00 E 500 00 400 00 300 00 200 00 Lit 100 00 DERE 14 H pe pti Ltt 0 00 t t t t t 4000 4100 4200 4300 4400 4500 4600 4700 4800 4900 5000 5100 5200 5300 5400 5500 5600 5700 5800 5900 6000 milisegundos Pot ncia Reativa 1000 00 900 00 800 00 700 00 600 00 A a a a a a aaa a E 500 00 4000 4100 4200 4300 4400 4500 4600 4700 4800 4900 5000 5100 5200 5300 5400 5500 5600 5700 5800 5900 6000 milisegundos Fator de Pot ncia 1 00 0 90 0 80 0 70 0 60 0 50 H Oe 030 ooo 0 20 0 10 0 00 t f t f t t t t t t H 4 000 4 100 4 200 4 300 4 400 4 500 4 600 4 700 4 800 4 900 5 000 5 100 5 200 5 300 5 400 5 500 5 600 5 700 5 800 5 900 6 000 milisegundos FP Figura 7 27 Abordagem anal tica te rica preliminar para corre o Comportamento das pot ncias ativa reativa e do fp Embora de cunho eminentemente conceitual como j mencionado anteriormente por desconsiderar as caracter sticas de opera o real e as limita es impostas por um sistema comercial essa an lise produziu gr ficos que permitem observar e concluir preliminarmente que em que pesem as defasagens de tempo inerentes ao processo de cor
218. ia do ramo automobil stico situada em Belo Horizonte com foco na corre o do fator de pot ncia em suas instala es Parte das informa es colhidas atrav s de medi es realizadas poca bem como os resultados obtidos em uma nova bateria parcial de medi es realizada em setembro de 2008 serviram como base de dados para utiliza o nessa Disserta o buscando se em ltima an lise avaliar comparativamente o comportamento do fator de pot ncia perante a aplica o de sistemas de corre o convencionais e sistemas est ticos teoricamente mais apropriados para a compensa o de reativos para cargas com r pida din mica operacional e analisar os efeitos de cada sistem tica de corre o sobre os par metros efetivamente enxergados pela medi o da concession ria de energia local CEMIG na tentativa de se constatar a maior efic cia e melhor aplicabilidade dos sistemas est ticos nesse caso espec fico 7 2 2 Caracter sticas gerais da instala o el trica analisada Instala o el trica da planta industrial Atendida em tens o de fornecimento de 13 8 kV a partir de ramal a reo expresso oriundo na Subesta o Maracan CEMIG 150 Ponto de entrega de energia el trica localizado em poste externo local de transi o do ramal a reo para o ramal de entrada subterr neo conduzido ao interior da subesta o cabine de medi o do consumidor subesta o CON 1 A partir da cabine de me
219. ica o t cnica para aquisi o de lotes de medidores de energia eletr nicos para tarifa o horo sazonal conforme COPEL 2008 De maneira geral tais requisitos s o exigidos por todas as grandes concession rias de energia do pa s Os aspectos associados energia reativa e ou ao fator de pot ncia encontram se negritados REQUISITOS ESPEC FICOS Arquitetura O equipamento deve englobar em um mesmo inv lucro o medidor de energia ativa e reativa e o registrador digital sendo o medidor integrado na tecnologia do estado s lido eletr nico Caracteristicas Funcionais a O equipamento deve medir e registrar a energia ativa energia reativa indutiva e energia reativa capacitiva em canais distintos isto energia ativa no canal 1 energia reativa indutiva no canal 2 e energia reativa capacitiva no canal 3 b Apresentar em display as tens es e as correntes instant neas das tr s fases com resolu o minima de uma casa decimal c A medi o de energia el trica n o deve considerar para efeito de c lculos e registros das energias e demandas a contribui o proveniente das fregii ncias harm nicas d O mesmo equipamento deve possibilitar a liga o em circuitos a 2 ou 3 elementos 3 ou 4 fios em delta ou estrela e Deve emitir pulsos para aferi o atrav s do conector tico f O equipamento deve registrar em mem ria de massa em intervalos de integra o de 5 minutos a energia ativa a energia reativa indu
220. ida pelo fator de pot ncia de refer ncia no per odo de faturamento CA consumo de energia ativa medida durante o per odo de faturamento Jp fator de pot ncia de refer ncia igual a 0 92 Spm fator de pot ncia indutivo m dio das instala es el tricas da unidade consumidora calculado para o per odo de faturamento TCA tarifa de energia ativa aplic vel ao fornecimento 227 FDR valor do faturamento total correspondente demanda de pot ncia reativa excedente quantidade permitida pelo fator de pot ncia de refer ncia no per odo de faturamento DM demanda medida durante o per odo de faturamento DF demanda fatur vel no per odo de faturamento TDA tarifa de demanda de pot ncia ativa aplic vel ao fornecimento Par grafo nico Havendo montantes de energia el trica estabelecida em contrato o faturamento correspondente ao consumo de energia reativa verificada por medi o apropriada que exceder s quantidades permitidas pelo fator de pot ncia de refer ncia Fpr ser calculado de acordo com a seguinte f rmula FER 4 Pe cr rea A1 6 onde Pn FER valor do faturamento total correspondente ao consumo de energia reativa excedente quantidade permitida pelo fator de pot ncia de refer ncia no per odo de faturamento CA consumo de energia ativa medida durante o per odo de faturamento Jp fator de pot ncia de refer ncia igual a 0 92 Spm fator de pot ncia
221. imensionamento e especifica o dos indutores propositalmente desviada das frequ ncias harm nicas potencialmente perigosas para o banco de capacitores tem se um sistema desintonizado muitas vezes denominado filtro desintonizado EPCOS 5 2007 Um esquem tico simplificado de um sistema de baixa tens o t pico apresentado na Figura 245 gt Figura 2 15 Filtro dessintonizado de baixa tens o Esquem tico simplificado Na pr tica os filtros desintonizados s o calculados de forma que haja o deslocamento da frequ ncia de resson ncia para um ponto localizado abaixo da menor frequ ncia harm nica presente em seus barramentos de conex o ACEVEDO 2 200 EPCOS 5 2007 Dessa forma evita se a resson ncia protegendo se os bancos de capacitores 50 A Figura 2 16 ilustra esse aspecto mostrando curvas de resposta em frequ ncia Z x h de um sistema para uma situa o gen rica hipot tica RESSON NCIA t PARALELA 50 Lo 2 SE So APENAS BANCO DE Si Su CAPACITORES g 40 to we Qu Ss o us Sox q9 an Ce wEE F s 30 oe ES Z 25 ESG now 252 28 20 1 3 5 7 9 11 13 15 17 ORDEM HARMOHICA h Figura 2 16 Resposta em Freqii ncia Zn pu x h Fonte DUGAN 2 2002 figura traduzida e adaptada Preliminarmente um estudo dessa natureza deve contemplar basicamente o conhecimento detalhado da rede em quest o atrav s de um diag
222. indut ncia em henrys do sistema a montante do capacitor Ci incluindo o sistema de suprimento da concession ria de energia transformador es e cablagens e C correspondente capacit ncia do capacitor Cy em farads Se o capacitor C encontrar se completamente descarregado a tens o V 0 ser a tens o instant nea de alimenta o energiza o Caso o capacitor C apresente uma carga residual decorrente de uma energiza o e desenergiza o anteriores e esteja sob uma tens o Vc 0 a tens o de alimenta o energiza o inicial equivaler instantaneamente soma alg brica de V 0 e Vc 0 Para o c lculo da prov vel corrente de inrush usual considerar se constante a tens o aplicada ao capacitor uma vez que a frequ ncia de tal corrente geralmente muito superior freqii ncia da rede de alimenta o e sendo assim a tens o de alimenta o energiza o varia minimamente durante o per odo de interesse para a an lise Portanto a corrente de inrush ao longo do per odo de energiza o pode ser reescrita da seguinte forma 239 Lys rol GY a L L C 2 A3 2 Obs note se que o termo 1 L C da express o A3 2 resulta da substitui o da vari vel f frequ ncia no termo Wo 2 7 7 da express o A3 1 pela frequ ncia do fen meno transit rio aqui abordado f 1 2n L C Buscando se avaliar a corrente de inrush em seu valor m ximo instant neo o que ocorre no instante
223. indutivo m dio das instala es el tricas da unidade consumidora calculado para o per odo de faturamento CF consumo de energia el trica ativa fatur vel no per odo de faturamento TCA tarifa de energia ativa aplic vel ao fornecimento Art 67 Para fins de faturamento de energia e demanda de pot ncia reativa excedente ser o considerados somente os valores ou parcelas positivas das mesmas Par grafo nico Nos faturamentos relativos as demandas de pot ncia reativas excedentes n o ser o aplicadas as tarifas de ultrapassagem Art 68 Para unidade consumidora do Grupo B cujo fator de pot ncia tenha sido verificado por meio de medi o transit ria nos termos do inciso II art 34 o faturamento correspondente ao consumo de energia el trica reativa indutiva excedente s poder ser realizado de acordo com os seguintes procedimentos I a concession ria dever informar ao consumidor via correspond ncia espec fica o valor do fator de pot ncia encontrado o prazo para a respectiva corre o a possibilidade de faturamento relativo ao consumo excedente bem como outras orienta es julgadas convenientes 228 II a partir do recebimento da correspond ncia o consumidor dispor do prazo m nimo de 90 noventa dias para providenciar a corre o do fator de pot ncia e comunicar concession ria III findo o prazo e n o adotadas as provid ncias o fator de pot ncia verificado poder ser
224. intonizado para corre o do fp cccccccccccccececeeeceeseeeeteeseeenseenetenees 119 Figura 5 23 Sistema autom tico desintonizado de pequeno porte iiiiiia 120 Figura 6 1 Exemplo de folha de dados t cnicos M dulo ProFactor Cortesia APRE arraiais e O a ia a RA UE a a eta 122 Figura 6 2 Data sheet do m dulo de tiristores IXYS modelo MCC MCD 95 123 Figura 6 3 Correla o I x Ppissipapa data sheet do m dulo de tiristores IXYS modelo MCC MCD O heron id ad ti ath a at eis cad bi oh Ee 125 Figura 6 4 Diagrama em blocos M dulo ProFactor Cortesia HPE 126 Figura 6 5 Tens o residual no banco trif sico de capacitores ap s o desligamento 129 Figura 6 6 Simula o computacional Disparo da primeira chave tiristorizada sema observ ncia da segii ncia correta de entrada das chaves 130 Figura 6 7 Aspecto geral interno de um dispositivo baseado em m dulos tiristorizados ABB Dynacom size souls a era aaa Copa a a 130 Figura 6 8 Esquem ticos b sicos de conex o rede c a maquina s ncrona e SEAT OMB T a seeren PAROU EE Ep RE eS vals A E 132 Figura 6 9 Esquem tico b sico Sensoriamento de sinais e controle do STAT COM DO reppua dE iene tado IATE Aa nadar dede 136 Figura 6 10 Esquem tico b sico Poss vel configura o para corre o do fp baseada em capacitores acionados por m dulos ti
225. ipadores de calor e pelo ventilador Figura 6 7 Aspecto geral interno de um dispositivo baseado em m dulos tiristorizados ABB Dynacomp Fonte ABB 2 2007 131 6 2 Compensa o din mica utilizando eletr nica de pot ncia para acionamentos em degraus r pidos e implementa o adicional para ajuste fino com base na tecnologia STATCOM aplicada em baixa tens o 6 2 1 Considera es preliminares Uma possibilidade a ser investigada desenvolvida ainda inexistente comercialmente para o refinamento da corre o din mica do fator de pot ncia em redes de baixa tens o consistiria da utiliza o de bancos de capacitores acionados por m dulos tiristorizados e da complementa o por um sistema baseado na tecnologia STATCOM ou STATCON Static Synchronous Compensator ou Condenser Os objetivos centrais seriam o maior refinamento e precis o da corre o e a otimiza o racionaliza o das opera es de chaveamento dos bancos capacitivos Perante a necessidade de inser o ou retirada de uma pot ncia reativa capacitiva inferior ao valor de um degrau capacitivo pot ncia unit ria de um capacitor do banco o dispositivo do tipo STATCOM assumiria a fun o de fornecer ou retirar dinamicamente tal pot ncia evitando se a inser o ou retirada de pot ncia capacitiva em excesso Uma abordagem nessa linha apresentada em PASERBA 199 por m para aplica o em m di
226. is o de at 1 um porcento da leitura Art 15 O equipamento de medi o dever permitir o c lculo dos valores eficazes de tens o utilizando intervalos de medi o de 10 dez minutos com janelas fixas e consecutivas de 12 a 15 ciclos e apresentar as seguintes informa es Par grafo nico Quando houver registro de valores referentes interrup o de energia el trica afundamentos e ou eleva es momentaneas de tens o o intervalo de medi o de 10 dez minutos dever ser expurgado Al m da taxa de amostragem as janelas de medi o citadas no Artigo 15 em ANEEL 2003 e ANEEL 2001 constituem um outro par metro utilizado nos medidores para faturamento objetivando o c lculo dos valores eficazes de tens o e corrente os quais ser o a base para a determina o dos valores de pot ncias demandas e consumos ativos e reativos fatur veis Esse par metro ser abordado no subitem 4 4 3 Quanto Classe de Exatid o este um dos par metros mais claramente especificados quando se trata de medi o de energia el trica A essa altura importante caracterizar os termos 81 Exatidao e Classe de Exatid o Segundo INMETRO 2007 o conceito de Exatid o qualitativo e traduz se como a aptid o de um equipamento de medi o para dar respostas pr ximas a um valor verdadeiro A Classe de Exatid o quantitativa e usualmente indicada por um n mero ou s mbolo adotado por conven o e den
227. is curtos forem os tempos entre as a es consecutivas de controle maior ser o n mero de manobras de unidades capacitivas para um mesmo intervalo de tempo No caso do sistema composto por m dulos tiristorizados capacitores STATCOM BT em que pese a din mica mais r pida do STATCOM tempo de resposta de 5 ms o n mero de manobras para o intervalo de tempo analisado equivaleu se ao n mero obtido para o sistema apenas com m dulos tiristorizados capacitores e din mica de 125 ms 202 Em principio isso pode ser explicado pela din mica de atua o do conjunto controlador autom tico m dulos respons vel pelo acionamento da pot ncia capacitiva b sica principal para corre o e cujo tempo de resposta conjunto equivale a 125 ms No que se refere ao sistema autom tico convencional a contatores verificou se que nenhum capacitor foi ligado ou desligado no intervalo de an lise nove permaneceram operantes importante lembrar que nesse caso os capacitores que permaneceram em opera o foram acionados segundos antes como resultado do processamento de informa es por parte do controlador autom tico no minuto anterior e n o no intervalo em quest o e que uma nova interven o para corre o seria efetivada apenas posteriormente Pelos gr ficos apresentados na Figura 7 42 pode se comparar os sistemas sob esse aspecto Outro aspecto que tamb m pode ser observado nessa figura e que merece destaque refere se
228. iva P O Dyw 2 13 47 O termo Dyvap kVA de distor o guarda uma rela o f sica com as perdas no sistema e matematicamente significa um acr scimo n o linear na pot ncia aparente quando h componentes harm nicas geradas pela carga ARRILAGA 1985 KOLLAR 1989 Pode se concluir que o fator de pot ncia equivale ao cos somente para sen ides puras tens o e corrente Na presen a de ondas distorcidas o fator de pot ncia pode ser expresso por duas grandezas distintas a saber Fator de Pot ncia Real Considera os ngulos de fase de cada harm nica e a pot ncia reativa necess ria para produzi las Para um sistema trif sico equilibrado esse ndice pode ser expresso conforme indicado a seguir de forma gen rica considerando se a presen a de harm nicas na tens o e na corrente FP 3 7 I cosg 3 V I Cosg ENS I COSQ V3 V I cosp reAlistems equilbrad 3 V I totalefic i totalefic 2 14 Na express o acima pressup s se a aus ncia de harm nicas pares situa o mais comum na pr tica tais harm nicas tamb m devem ser consideradas caso presentes O indice 1 refere se freq ncia fundamental Os indices 3 5 n referem se a cada harm nica mpar eventualmente presente Os valores eficazes Vita Liota referem se s ondas resultantes distorcidas decorrentes da composi o das harm nicas presentes Fator de Pot ncia de Deslocamento Considera apenas a
229. l 1254 at 50 kar ESA at 25 kar Tm a E ENTRADA DO SINAL DE CONTROLE CONTROLADOR AUTOM TICO nara LIN kll Hi Led 24 REATORES ANTI RESSONANTES E f apn RESISTORES DE DESCARGA f CAPACITORES Figura 5 6 Corre o do fp Sistema autom tico para compensa o din mica ou em tempo real Fonte EPCOS 1 2007 figura traduzida 95 Nota Embora seja usual a utiliza o de fusiveis ultra rapidos nos sistemas comercialmente dispon veis salienta se que tais dispositivos n o atuam perante a queima curto circuito anodo catodo dos tiristores apenas protegendo os para curtos na carga e ou curtos nos terminais de conex o de for a dos m dulos tiristorizados Em uma configura o mais adequada pode se adotar a sistem tica de desenergizar o m dulo a partir de um sinal gerado perante a ocorr ncia de defeito no s tiristor es o que pode ser realizado prevendo se al m dos fus veis ultra r pidos um contator ou disjuntor no circuito inistalado eletricamente a montante do m dulo Da mesma forma que para os sistemas convencionais esse sistema captura informa es relativas s condi es de opera o da carga via TC s e sinais de tens o da rede O controlador autom tico processa tais informa es por meio de um programa interno pr configurado e toma decis es quanto aos estados dos transistores dos est gios de controle condu o ou bloqueio enviando sinais de com
230. lados a partir da interpreta o dos sinais de controle externo tens o e correntes a partir do que torna se poss vel o interc mbio da pot ncia reativa necess ria ao processo de compensa o e corre o do fp Tendo como fun o primordial a gera o est tica de reativos o sinal de refer ncia input a corrente reativa requerida O sistema de controle interno pode ser projetado de forma que a magnitude e o ngulo de fase da tens o de sa da do conversor e consequentemente a corrente reativa sa da possam ser determinados de duas formas indiretamente por meio do estabelecimento controle da tens o c c requerida no capacitor salienta se que a magnitude da tens o c a sa da diretamente proporcional tens o sobre o capacitor ou diretamente por meio de uma sistem tica espec fica para o chaveamento dos semicondutores por exemplo utilizando se a t cnica PWM mantendo se praticamente constante a tens o c c no capacitor Quanto aos limites operacionais um gerador de reativos baseado em conversor est tico com topologia baseada no STATCOM pode ser visto como uma fonte de tens o control vel para intercambiar correntes indutivas ou capacitivas at um valor m ximo determinado por sua pot ncia nominal Dando maior nfase t cnica de chaveamento PWM acima citada tend ncia atual em princ pio a sistem tica de controle estaria baseada nos seguintes aspectos sinais d
231. lo o que corresponde frequ ncia de amostragem de 960 Hz seja um m nimo necess rio para que se possa determinar satisfatoriamente classe de exatid o da ordem de 1 valores rms de tens o e corrente levando se em conta a necessidade de se expressar grandezas frequ ncia fundamental da rede 60 Hz para fins de faturamento sem que haja a inten o de manipular valores em frequ ncias harm nicas superiores e ou caracterizar fen menos transit rios mais r pidos Como exemplo a documenta o t cnica de um medidor eletr nico apresentada em ACTARIS 2003 que atende normaliza o brasileira cita que corrente e tens o s o amostradas a cada intervalo de 0 5 milisegundo o que corresponde a uma taxa de amostragem de aproximadamente 32 amostras por ciclo cerca de 1 9 kHz conferindo lhe a classe de exatid o declarada na documenta o de 0 5 importante ressaltar que a grande maioria dos fabricantes n o divulga essa informa o nas documenta es t cnicas de seus equipamentos por consider la dentre outras informa es como segredo industrial A t tulo de compara o conforme SCHLOBOHM 2005 um medidor usado para a detec o de distor es harm nicas totais DHT deve ser capaz de realizar algo da ordem de 64 amostras por ciclo 3 840 Hz Para a an lise detalhada e confi vel de um espectro harm nico seriam necess rias 256 amostras por ciclo aproximadamente 15 kHz Medidores capazes de amostrar sinais
232. lo de pot ncia modelo MCC 95 16 A folha inicial do data sheet desse m dulo de pot ncia apresentada na Figura 6 2 123 OIXYS Thyristor Modules Thyristor Diode Modules MCC 95 08 ioi B io8 B MCD 95 08 ioi B io8 B MCC 95 12 ioi B io8 B MCD 95 12 ioi B io8 B MCC 95 14 ioi B io8B MCD 95 14 ioi B io8 B MCC 95 16 ioi B io8B MCD 95 16 ioi B io8 B ioi B io8B MCD 95 18 ioi B io8 B To Trem avis lawa To 85 C 180 sine Ty 45 C t 10ms 50 Hz sine V 0 t 8 3 ms 60 Hz sine Tvs Tum t 10ms 50 Hz sine t 8 3 ms 60 Hz sine t 10ms 50 Hz sine t 8 3 ms 60 Hz sine Tum t 10ms 50 Hz sine t 8 3 ms 60 Hz sine repetitive 250 A lyw 50 Hz te 200 ps p 7 5 Veni non repetitive haw va Tuwi Vor ly Vona Rex method 1 linear voltage rise E hele p 3045 0 w ly brawn b 300 ps 5 Ww Pow os Ww Wows 10 v Tis 40 125 c Tom 125 C 50 60 Hz RMS t 4 min lua 1 MA t 18 3600 V M Mounting torque M5 2 5 4 0 22 35 Nrvb in Terminal connection torque M5 2 5 4 0 22 35 Nrvb in Weight Typical including screws 90 g Data according to IEC 60747 and refer toa singe thyristoridiodo unkes otherwise stated IXYS reserves the night tochange limits tect conditions and dimensions 2007 IXYS All rights reserved MCC 95 MCD 95 Lraus 2x180 A brave 2x116 A Vram 800 1800 V T
233. lus es a serem destacadas sob o aspecto t cnico s o de acordo com a legisla o em vigor o fator de pot ncia monitorado pela medi o da concession ria de energia el trica hora a hora devendo estar corrigido a cada per odo hor rio ao longo de um ciclo completo de faturamento aproximadamente um m s para que se evitem nus adicionais nas contas de energia todavia para o c lculo de cada valor hor rio utilizam se valores m dios hor rios das grandezas el tricas calculadas a cada segundo cheio sendo assim embora no perido de I hora possam haver intervalos de tempo em que o fp esteja insatisfat rio e ainda assim ser registrado um fp hor rio satisfat rio a garantia plena e absoluta de corre o estar assegurada perante a manuten o de um patamar acima do valor de refer ncia a cada segundo acima de 0 92 indutivo ou capacitivo dependendo do per odo do dia 207 a din mica de atua o global de um sistema de corre o envolvendo o sensoriamento das grandezas el tricas tens o e corrente processamento digital c lculos e comandos efetivos influenciar diretamente na performance do processo de compensa o de reativos afetando a exatid o da corre o maior ou menor proximidade entre o fator de pot ncia operacional obtido e o fator de pot ncia alvo parametrizado no controlador o n vel de oscila o dos fatores de pot ncia resultantes ao longo do tempo e o grau de utiliza o efetiva dos b
234. m s ou at mesmo para per odos um pouco superiores a isso Todavia no que se refere aos par metros el tricos para a composi o do faturamento por baixo fp os fatores de pot ncia hor rios superiores a 0 92 indutivos ou capacitivos dependendo do hor rio do dia s o descartados pela medi o Os aspectos relativos legisla o para faturamento associado ao fator de pot ncia foram abordados no Cap tulo 3 desta Disserta o mais especificamente no subitem 3 2 2 No Cap tulo 4 subitens 4 2 e 4 4 3 apresentaram se as bases da sistem tica a partir da qual os medidores eletr nicos das concession rias processam e avaliam o fator de pot ncia a cada intervalo hor rio ao longo de um ciclo completo de faturamento Relembrando resumidamente os aspectos importantes estritamente associados ao fator de pot ncia tem se o sistema de medi o amostra e captura sinais anal gicos de tens o e corrente convertendo os para sinais digitais e processa os c lculos das grandezas el tricas de interesse 60 Hz para o intervalo de 1 segundo cheio pot ncias ativa P aparente S e reativa Q7 as grandezas s o processadas a cada segundo durante 1 hora estabelecendo se os valores m dios hor rios para cada per odo hor rio calculam e o ngulo entre a pot ncia ativa P m dia e aparente S m dia o fator de pot ncia fp a pot ncia ativa Pz associada ao fator de pot ncia de 0 92 mantendo se constante a pot ncia a
235. m potencial quando surgem distor es harm nicas na corrente e na tens o dist rbios geralmente produzidos pela opera o de cargas n o lineares equipamentos baseados na eletr nica de pot ncia equipamentos que operam por meio da produ o de arcos el tricos e dispositivos ferromagn ticos H um conceito err neo de que os capacitores s o causadores de distor es harm nicas Segundo ISONI 2004 na realidade eles n o geram harm nicas por m podem agravar os problemas potenciais das harm nicas como ser abordado mais adiante Inclusive relativamente comum a situa o em que a presen a das harm nicas e suas consequ ncias em 41 uma determinada instala o el trica venha a ser conhecida apenas a partir do momento em que se utilizam capacitores para a corre o do fator de pot ncia Perante a presen a de correntes harm nicas de freqii ncia mais elevada na rede os capacitores podem ser submetidos a esfor os t rmicos inadmiss veis com a possibilidade real de queimas prematuras uma vez que a reat ncia capacitiva diminui com o aumento da frequ ncia Sendo assim as correntes harm nicas encontrar o um caminho de menor imped ncia atrav s dos capacitores elevando suas perdas hmicas e gerando sobreaquecimentos que reduzir o sua vida til e que poder o em situa es mais extremas provocar rupturas de carca as em decorr ncia de explos es Al m disso a aplica o de capacitores em instala es
236. manda de pot ncia reativa excedentes ser calculado de acordo com as seguintes f rmulas I FER p Eles 2 1 704 A1 1 t 1 t I FDR max DA 22 DF TDA 419 p q fp p p onde FER p valor do faturamento por posto hor rio p correspondente ao consumo de energia reativa excedente quantidade permitida pelo fator de pot ncia de refer ncia fp no per odo de faturamento e CAt consumo de energia ativa medida em cada intervalo de I uma hora t durante o per odo de faturamento fp fator de pot ncia de refer ncia igual a 0 92 fp fator de pot ncia da unidade consumidora calculado em cada intervalo t de 1 uma hora durante o per odo de faturamento observadas as defini es dispostas nas al neas a e b 1 deste artigo 225 66 99 TCA p tarifa de energia ativa aplic vel ao fornecimento em cada posto hor rio p FDR p valor do faturamento por posto hor rio p correspondente demanda de pot ncia reativa excedente quantidade permitida pelo fator de pot ncia de refer ncia fp no per odo de faturamento e DAt demanda medida no intervalo de integraliza o de 1 uma hora t durante o per odo de faturamento DF p demanda fatur vel em cada posto hor rio p no per odo de faturamento TDA p tarifa de demanda de pot ncia ativa aplic vel ao fornecimento em cada
237. mentador antes e depois da corre o Figura 7 41 Sistema convencional comportamento oscilat rio do fp Figura 7 42 Manobra e utiliza o efetiva dos bancos capacitivos disponiveis Figuras em ap ndices Figura 42 1 Compara o entre as din micas de corre o convencional e BA EA TOEA SETAE EE aN a AN NL ce Figura 42 2 Arranjo de sistema de distribui o el trica industrial para alimenta o de grande n mero de esta es de soldagem Figura 42 3 Esta es de soldagem a ponto Comportamento el trico t pico sem e com compensa o de reativos acerte essere eh minado vinis aaa era pirata Figura 42 4 Equipamentos de i amento e transporte vertical Comportamento el trico t pico sem e com compensa o de reativos Figura 42 5 Partida de motores Comportamento el trico t pico sem e com compensa o de LEALIVOS eeccesccesecesecsseeseeseceecusecusecseeeseeeeeenecnaeenneeate Figura 43 1 Chaveamento de capacitores back to back iii Figura 43 2 Chaveamento back to back Esquem tico unifilar para an lise Lista de quadros e tabelas Quadros e tabelas em capitulos Tabela 2 1 Exemplos de fatores de desintonia e fregii ncias de sintonia de filtros desintonizados csniisrionietado Rita dolo Lido ia Add COOLER Tabela 3 1 Fator de Pot ncia de refer ncia em diversos pa ses Quadro 4 1
238. mercial de um m dulo de pot ncia destinado ao chaveamento de capacitores 122 Um exemplo de folha de dados t cnicos extra do de uma especifica o comercial apresentado na Figura 6 1 contendo elipses que destacam informa es pass veis de consulta ou de c lculo a partir dos data sheets Ui 3 0 kV Temperatura ambiente maxima Tens o de blogteio 1600W 7 T i Tiristores SCRs z ERA Fa IXYS MCC 95 i a 2 2400 A R gt e Alimenta o auxiliar Conectores A1 A2 _Frequ ncia Comente 0 AO mA Max Comuta o suave de banco de capacitores redu o de corrente de inrush Bloqueio de tiristores em caso de emo extemo Indica o de modulo energizado Indica o do estado dos capacitores alarme de CENTERS DEMO ep id fora dos limites de toler ncia LED 2 Desligamento autom tico do banco de capacitores em caso de resson ncia aliva o desativa o definida palo usurio via jumper enengizada LED liverde Snaliza es Indica o frontal de energiza o de capacitores LED 2 verde Indica o frontal de emo LED 3 vermelho S RS 232C i cional E e Pot ncia total dissipa al ae Kvar nominal i i W M Figura 6 1 Exemplo de folha de dados t cnicos M dulo ProFactor Cortesia HPE Fonte HPE 2 2008 figura adaptada No caso desse exemplo foram utilizados SCR s IXYS em modu
239. minada pela tens o do sistema V pela tens o interna da m quina E e pela reat ncia indutiva X resultante da somat ria da reat ncia da m quina e da reat ncia a montante desta segundo a express o a seguir em nota o fasorial e desprezando se as resist ncias hmicas envolvidas 133 Fate E T X 6 1 A pot ncia puramente reativa correspondente corrente circulante intercambiada entre o sistema e a m quina s ncrona pode ser deduzida conforme abaixo Note se que para pot ncia puramente reativa sen 1 Ent o O V V B OVW EV XIV ALE X 6 3 Controlando se a excita o ou seja a amplitude da for a eletromotriz induzida o fluxo de energia reativa pode ser controlado Se E gt V sobreexcita o a corrente J estar avan ada em rela o a V e a m quina ser enxergada pelo sistema como um capacitor Se E lt V subexcita o a corrente 7 estar atrasada em rela o a V e a maquina ser enxergada pelo sistema como um indutor Em qualquer situa o uma quantidade reduzida de energia ativa fluir do sistema para a m quina s ncrona de forma a suprir suas perdas mec nicas e el tricas No que se refere ao esquem tico referente ao sistema baseado na topologia elementar do STATCOM a partir da tens o presente no capacitor Cs o conversor sintetiza tens es control veis sa da na frequ ncia do sistema c a Variando se a amplitude de tais tens es a pot
240. modelos a rel s BR 604 monof sico 4 ls a 255s 1s a 2555 6 Is a 600s Is a 600s SCHNEIDER VARILOGIC monofasico 12 Is a 900s p 1s a 900s p modelo NRC12 modelo NRC12 ae Ajust vel Voy IMS SMARTCAp monof sico ou m faixa n o Ahol trif sico 12 infomace faixa n o informada EMBRASUL CM 4020 trif sico 10s a 120s 10s a 120s Computer 4er 4 10 s fixo 50s Computer 6e 3 4 5 6 4 10 30 ou 60 s 20 50 150 e 300 s Computer 8d 8 4s a 999s 20s a 999s CIRCUTOR Computer 14d monof sico 14 4s a 9995 20s a 999s Computer 8df 8 100 ms a 9 99 s 100 ms a 9 99 s Computer 14df 14 100 ms a 9 99 s 100 ms a 9 99 s ELSPEC PE trif sico no a Inferior a 1 ciclo Inferior a 1 ciclo 6 E LOVATO DCRK monof sico 8 5s a 240s 5s a240s 12 BLR CC 3 4 BLR CX monof sico 12 E 5s a 1200s 5s a 1200s 6 E BELUK Be 6 BLR CM 12 3s a 99995 3s a 9999s E 12 6 6 NOVAR 315 a 6 a 10 20 30 60 180 10 20 30 60 180 ARENA NOVAR 305 mena asia 12 oe 300 480 e 600 s 300 480 e 600 s 3 3 Inferior a 1 ciclo 6 Es modelos a Inferior a 1 ciclo JANITZA PROPHI monof sico E 6 transistor modelos a transistor Os a 1200s 6 6 Os a 1200s model l s 12 modelos a rel s OES CAME ASA 12 VISHAY EstamatPFC monofasico E 2s a 500s 20 60 180 ou 300 s Fontes ABB 2002 ABB 1 2007 EPCOS 2009 SCHNEIDER 2005 IMS 2005 EMBRASUL 200 CIRCUTOR 2 200 ELSPE
241. ncia reativa intercambiada entre o conversor e a rede pode ser controlada de maneira similar da m quina s ncrona ou seja Se Vo gt V o conversor gera energia reativa capacitiva a corrente 7 flui do conversor para a rede Se Vo lt V o conversor absorve energia reativa indutiva a corrente J flui da rede para o conversor Se Vo V n o h interc mbio de energia reativa A opera o do conversor do tipo fonte de tens o utilizado como um gerador de reativos controlado pode ser explicada por leis f sicas b sicas que governam a rela o entre as pot ncias de entrada e de sa da sem que seja necess rio recorrer ao processo detalhado de chaveamento dos dispositivos semicondutores Como em todos os conversores chaveados a 134 pot ncia instant nea l quida nos terminais c a a sa da deve equivaler pot ncia l quida instant nea nos terminais c c desprezando se obviamente as perdas nas chaves semicondutoras Considerando se as tens es Vo e V em fase e desde que o conversor fornece absorve apenas pot ncia reativa sa da a pot ncia ativa suprida pela fonte c c capacitor carregado deve ser nula j que a pot ncia instant nea no lado c a tamb m nula Desde que a pot ncia reativa frequ ncia zero no capacitor c c por defini o igual a zero o capacitor n o desempenha nenhum papel na gera o de pot ncia reativa Em outras palavras o conversor simplesmente interconecta o
242. nharia Mec nica Sistemas Mecatr nicos Universidade de Bras lia Bras lia 2006 ACEVEDO 1 200 ACEVEDO Salvador LLAMAS Armando R BAEZ Jes s A REYES Jorge A de los Correcci n de Factor de Potencia Usando Filtros Desintonizados Monterrey Mexico Instituto Tecnol gico y de Est dios Superiores de Monterrey 200 7 5 p Dispon vel em http www mty itesm mx dcic deptos 1e profesores sacevedo articulos rvp99 1 pdf ACEVEDO 2 200 ACEVEDO Salvador LLAMAS Armando R BAEZ Jes s A REYES Jorge A de los Comparacion de filtros sintonizados e desintonizados Monterrey Mexico Instituto Tecnol gico y de Est dios Superiores de Monterrey 2007 4 p Dispon vel em http www mty itesm mx dcic deptos ie profesores sacevedo articulos rvp99 3 pdf 213 BACK 200 Back to Back Capacitor Switching Formulas From IEEE C37 99 Disponivel em http www gilbertelectrical com library technical discussions basicb b htm BALIGA 199 BALIGA B Jayant Power Thyristors In Power Semiconductor Devices USA PWS Publishing Company 199 7 cap 6 sections 6 1 6 4 pp 258 295 p BARBIERI 2008 BARBIERI Roberto Medidores Eletr nicos In Semin rio ABINEE Medidores Eletr nicos S o Paulo ABINEE 2008 16 p Dispon vel em http www aneel gov br Arquivos PDF ABINEE Roberto Barbieri pdf BELUK 1 2004 BELUK Gmbh Power Factor Control Relay BLR CX Germany BELUK 2004 4 p
243. nt response time for this application For an assured and effective performance PF control systems must be fast enough to compensate the reactive demands considering the sensitivity limits presented by eletronic power meters This sensitivity is reflected by the time between Voltage and current successive sampling as well by the effective measurement time measurement window that at last defines the calculation of rms electrical parameters Voltage and current These will be the base to determine active and reactive power demand cumulative active and reactive energy consumptions and consequently the operational power factor on a time interval Keywords Power Factor Reactive Energy Reactive Compensation Fast Dynamics Industrial Loads Lista de figuras Figuras em capitulos Figura 2 1 Tri ngulo de POLCICL OS pias aro ar zea aU Ag DO GT alan AD aa aaa 31 Figura 2 2 Angulo de defasagem entre tens o e corrente 32 Figura 2 3 Faixa permiss vel para o fator de pot ncia pela atual legisla o 33 Figura 2 4 Varia o das perdas de energia em condutores em fun o do fp 35 Figura 2 5 Corre o do fp por capacitores came ssa posta To abs ES AS US ao 35 Figura 2 6 O tri ngulo de pot ncias e a corre o do JP iecccccccsccceseceescessctensetnsssutecenseessseenseens 36 Figura 2 7 Capacitores controlados AutOMatiCAMeNnte cccccccccccceseceeseeeseeeee ene tetetnneeenstes 38
244. nta criticidade Expectativa de vida til A vida til de um capacitor depende fundamentalmente da temperatura de opera o que afetada pela temperatura ambiente pela magnitude e dura o de condi es de sobrecarga sobrecorrentes e pela magnitude e dura o de sobretens es Al m disso importante destacar as condi es de chaveamento desenergiza es e energiza es subsegiientes geralmente limitadas a um n mero m ximo em um dado intervalo de tempo exemplo 5 000 chaveamentos por ano Esse aspecto particularmente importante quando da utiliza o de capacitores em bancos autom ticos convencionais acionamentos por contatores fundamentalmente em instala es com altos n veis de curto circuito devido possibilidade do surgimento de elevadas correntes de inrush correntes inversamente proporcionais indut ncia do sistema de alimenta o a montante consultar o Ap ndice A3 Se n o limitadas tais correntes podem superar os m ximos valores suport veis pelos capacitores e a situa o se agrava ainda mais com o excesso de chaveamentos 115 A expectativa de vida til apresentada nos cat logos dos fabricantes determinada com base nas condi es nominais de opera o incluindo se o estresse operacional permiss vel por projeto podendo ser substancialmente comprometida caso o equipamento seja submetido a condi es mais severas de opera o As documenta es t cnicas dos capacitores fabrica
245. nte podem ser encontrados capacitores com tens o nominal superior tens o da rede exemplo capacitores projetados para 440 V e utilizados em redes de 380 V na tentativa de se obter alguma seguran a extra e estender a vida til dos bancos principalmente nos casos em que n o tenham sido realizados estudos pr vios visando a avalia o da qualidade da energia local Todavia quando se adota essa medida a pot ncia reativa capacitiva previamente calculada ou estimada para a corre o do fp deve ser corrigida conforme a express o anterior empregando se um n mero maior de capacitores ou capacitores com pot ncias nominais superiores de modo a se compensar o efeito da aplica o de tens o inferior 2 2 6 O fator de pot ncia perante a presen a de harm nicas 2 2 6 1 Capacitores e distor es harm nicas Nas ltimas d cadas os progressos da eletr nica de pot ncia t m proporcionado uma verdadeira revolu o na ind stria e tamb m no segmento comercial trazendo uma s rie de vantagens no que se refere s possibilidades de refinamento nos automatismos ao controle fino precis o e produtividade Por outro lado tais sistemas t m sido alguns dos principais respons veis pela polui o el trica nas redes internas dos usu rios gerando um grande contingente de problemas especialmente no mbito da qualidade da energia Nesse contexto em uma instala o el trica os capacitores est ticos tornam se v timas e
246. nto por efeito Joule para realizar a fus o da face comum entre as duas pe as sobrepostas e pressionadas uma contra a outra A jun o das pe as exercida por uma pin a de soldagem Figura 7 1 terminada em eletrodos n o consum veis em liga de cobre Figura 7 2 refrigerados a gua cuja rea de contato possui perfil adequado para garantir a press o necess ria o perfeito alinhamento e a condu o adequada da corrente el trica A press o que os eletrodos exercem sobre as pe as no ponto a ser soldado pode ser obtida por for as mec nica pneum tica hidr ulica ou algumas delas em conjunto Figura 7 1 Pin a de soldagem a ponto Fonte AURES 2006 144 SUPORTE DO ELETRODO ADAPTADOR DO TUBO DE AGUA ADAPTADOR DO ELETRODO ADAPTADOR DA PONTA DO ELETRODO TUBO GUA PONTA DO ELETRODO ESPESSURA DA FACE FACE DO ELETRODO Figura 7 2 Esquem tico geral do eletrodo de uma pin a de soldagem Fonte AURES 2006 O efeito Joule ocorre devido gera o de calor pela passagem de corrente el trica atrav s da resist ncia imposta pelas pe as adjacentes A Figura 7 3 ilustra de maneira gen rica a composi o das resist ncias el tricas envolvidas e um poss vel perfil da gera o de calor em um ponto de soldagem Figura 7 3 Resist ncias el tricas envolvidas e poss vel perfil de temperatura em ponto de soldagem Fonte MARIMAX 2004 As r
247. nuto tempo de teste adotado no ensaio de tens o aplicada quanto s correntes m ximas os valor de 180 e 116 Anns s o indicados logo ao in cio do data sheet correspondendo s temperaturas de encapsulamento ou case Tc de 25 e 85 C respectivamente na realidade a corrente eficaz de 116 A pode ser considerada como o limite suport vel pelo dispositivo por provocar a eleva o da temperatura do encapsulamento a 85 C significando a eleva o da temperatura das jun es metal rgicas dos SCR s ao limite m ximo de 125 C indicado no campo Tym do data sheet quanto capacidade Pt e corrente de surto m xima Irsm o data sheet indica respectivamente a capacidade suportabilidade t rmica em fun o da temperatura da jun o e a m xima corrente de surto Irsm valor de pico suport vel pelo m dulo em meio ciclo para onda de corrente senoidal sendo tais par metros correlacionados e compat veis entre si quanto aos valores cr ticos das taxas de varia o di dt e dV dt o data sheet indica os valores m ximos que s o utilizados para o dimensionamento das prote es dos SCR s indut ncia em s rie e circuito snubber No que se refere pot ncia total dissipada W indicada ao final da folha de dados t cnicos Figura 6 1 seu c lculo realizado com base em dados tamb m informados nos data sheets Geralmente a dissipa o de pot ncia sob a forma de calor obtida graficamente a partir da cor
248. nvolvido outras an lises que n o apenas as relativas corre o do fp foram realizadas fundamentalmente as avalia es relacionadas s harm nicas presentes e s harm nicas cr ticas potencialmente geradoras de resson ncia el trica Todavia para o foco de abordagem dessa Disserta o ser o apresentados apenas os aspectos estritamente associados s grandezas prim rias necess rias para as an lises relativas corre o do fp em s 160 MONITORAMENTOS ELETRICOS DIURNOS INTERVALO DE MEDICAO 10 05 44 hs a 11 54 57 hs 02 09 2008 SUB INTERVALO DE MEDICAO 1 10s Figura 7 17 10 55 30 hs a 10 55 40 hs 02 09 2008 Registros no instante de ocorr ncia da m xima demanda de pot ncia reativa 945 36 kW 890 19 kVAr fp 0 73 POT NCIA ATIVA 1 000 00 900 00 800 00 700 00 0 00 1000 00 2000 00 3000 00 4000 00 5000 00 6000 00 7000 00 8000 00 9000 00 10000 00 Subintervalo de Medi o 1 10 55 30 a 10 55 40 em milisegundos extra do do per odo compreendido entre 10 05 44 e 11 54 57 em 02 09 2008 POT NCIA REATIVA 1 000 00 900 00 800 00 700 00 600 00 E 500 00 400 00 300 00 20
249. o entre 15 30 54 e 16 19 41 em 02 09 2008 FATOR DE POT NCIA 0 80 0 70 0 60 0 50 0 40 0 30 0 20 0 10 0 00 0 00 1000 00 2000 00 3000 00 4000 00 5000 00 6000 00 7000 00 8000 00 9000 00 10000 00 Subintervalo de Medi o 4 15 53 11 a 15 53 21 em milisegundos extra do do per odo compreendido entre 15 30 54 e 16 19 41 em 02 09 2008 FP Figura 7 20 Estudo de caso Monitoramentos el tricos diurnos 4 subintervalo 164 MONITORAMENTOS ELETRICOS NOTURNOS INTERVALO DE MEDICAO 21 00 00 hs a 22 42 23 hs 02 09 2008 SUB INTERVALO DE MEDICAO 1 10s Figura 7 21 21 59 20 hs a 21 59 30 hs 02 09 2008 Registros no instante de ocorr ncia da maxima demanda de pot ncia reativa 843 84 kW 1 078 19 kVAr fp 0 62 POT NCIA ATIVA 1 000 00 900 00 800 00 700 00
250. ode se adotar a configura o apresentada na Figura 2 8 Nesse caso pressupondo se a utiliza o de um nico controlador autom tico podem se utilizar TCs associados mesma fase dos secund rios de cada transformador conectados a um TC somador de mesma fase a partir do qual o controlador enxergar os sinais da corrente global Figura 2 8 Controle de capacitores alimentados por 2 ou mais transformadoeres em paralelo Fonte VISHAY 2005 2 2 5 Capacitores com tens o e frequ ncia nominais diferentes da tens o e freqii ncia da rede el trica com base em EPCOS 1 2007 Considerando se que um capacitor seja utilizado em uma instala o el trica cuja tens o e ou frequ ncia sejam distintas de seus par metros nominais sua pot ncia reativa capacitiva de placa alterada conforme a seguinte express o 2 Vfetiva Sipat iva 2 6 j Q Nominal Vy N Qb corri gi da onde OcnominaL pot ncia de placa do capacitor sob tens o e frequ ncia nominais em kVAr 40 Vy e fy tens o e frequ ncia nominais de projeto do capacitor em Ve Hz Vereriva fereriva tens o e frequ ncia da rede em que o capacitor ser conectado em V e Hz e Oc corricipa pot ncia efetiva do capacitor operando sob tens o e frequ ncia distintas das de projeto em kVAr Na pr tica e geralmente em alguns tipos de edifica es comerciais shopping centers por exemplo eventualme
251. oje o de registros a d 25 milisegundos ic certs Ti Seana ages aves dean SUA O a 175 Figura 7 29 Caracteriza o gr fica do processo de corre o do fp a intervalos de23 milisegundos ier i rai nt Nai Se cette RR en 179 Figura 7 30 Din mica de inser o e retirada de est gios capacitivos intervalos de 23 MT ISCOUIAOS e a a RI E Dad 180 Figura 7 31 Din mica operacional da carga 30 minutos de opera o 181 Figura 7 32 Caracteriza o gr fica do processo de corre o do fp a intervalos DE LO esne nn fd da T R E 183 Figura 7 33 Din mica de inser o e retirada de est gios capacitivos intervalos de O a T a a A aa A oh Re 184 Figura 7 34 Fatores de pot ncia resultantes intervalos de 1 minuto 184 Figura 7 35 Caracteriza o gr fica do processo de corre o do fp a intervalos de 125 milisegundos semanas ini iced Gustto dUaes aa ns di 188 Figura 7 36 Din mica de inser o e retirada de est gios capacitivos intervalos de 25 MulSEGundOS asp tcsicauet Etr tues sa eia Aa tea leat 190 Figura 7 37 Caracteriza o gr fica da compensa o de reativos M dulos Capacitores e STATCOM BT 0 c ccccccccscesseteteeeteteeseeesees Figura 7 38 Din mica de atua o do STATCOM BT tempo de resposta 5 ms Figura 7 39 Compensa o de reativos M dulos Capacitores STATCOM BT e compensa o resultante acd nei ik as tee AO E see Figura 7 40 Pot ncias reativas no ali
252. ole chaveamento quanto maiores forem as faixas de histerese menos sens vel ser o sistema de controle o que ocasionar um menor n mero de chaveamentos Alguns fabricantes adotam em seus controladores uma sistem tica similar para o ajuste da sensibilidade do processo de corre o do fp disponibilizando o ndice parametriz vel denominado C k Esse ndice representa o degrau m nimo em corrente reativa capacitiva a ser provido pelo controlador sendo expresso por C Q k AB Uie 5 1 onde U tens o fase fase V krc rela o de transforma o do transformador de corrente TC Q pot ncia reativa capacitiva do menor degrau poss vel para inser o retirada equivalente a Osrep em Var o que depender das pot ncias capacitivas previstas para cada est gio Obs Note se que C k equivale a Ister krc Geralmente disponibiliza se uma faixa de ajuste para o par metro C k Um exemplo mostrado a seguir Assumindo se um valor m nimo de C k equivalente a 0 025 menor valor da faixa dispon vel para ajuste no controlador a tens o nominal fase fase equivalente a 440 Volts e krc 400 tem se Ou nimo 1 732 x 440 x 400 x 0 025 7 620 8 Var 7 62 kVAr O resultado obtido significa que a menor pot ncia reativa capacitiva pass vel de inser o ou retirada pelo controlador equivaler a 7 62 kVAr e que portanto consideradas as premissas do exemplo o menor degrau capacitivo entre est gios n o
253. ominado ndice de classe No Brasil consideradas as especifica es t cnicas das concession rias de energia publicadas em editais de licita o e em seus manuais internos verifica se como pr tica comum ser exigida uma classe de exatid o igual ou melhor a 1 o que significa a obten o de desvios n o superiores a um ponto percentual relativamente grandeza medida importante lembrar que um sistema de medi o como um todo incorpora um erro global que n o depende apenas do medidor em s sendo afetado pelos erros introduzidos pelos TCs e TPs Portanto todo o conjunto especificado na tentativa de se obter um erro global aceit vel relativamente aos valores verdadeiros convencionais ou melhores estimativas poss veis das grandezas medidas 4 4 3 Janela de medi o e c lculo dos valores rms para determina o das grandezas fatur veis A julgar pelo conte do de ABNT 3 2000 documento adotado como refer ncia por todos os fabricantes que disponibilizam medidores eletr nicos no mercado nacional entende se que o medidor processe os valores rms de tens o e corrente a cada segundo cheio Portanto infere se que a medi o para faturamento perfaz janelas fixas e consecutivas de 60 ciclos per odo adotado para o c lculo dos valores eficazes Com base no que foi exposto relativamente taxa de amostragem no subitem 4 4 2 e janela de medi o pode se em princ pio considerar que um sistema
254. ompreendido entre 11 54 57 e 13 42 30 em 02 09 2008 10000 00 FATOR DE POT NCIA 0 90 0 80 0 70 4 0 60 0 50 FP 0 40 0 30 0 20 0 10 0 00 0 00 1000 00 2000 00 3000 00 4000 00 5000 00 6000 00 7000 00 8000 00 9000 00 Subintervalo de Medi o 2 13 34 59 a 13 35 09 em milisegundos extra do do per odo compreendido entre 11 54 57 e 13 42 30 em 02 09 2008 10000 00 Figura 7 18 Estudo de caso Monitoramentos el tricos diurnos 2 subintervalo 162 INTERVALO DE MEDI O 13 42 30 hs a 15 30 53 hs 02 09 2008 SUB INTERVALO DE MEDI O 3 10s Figura 7 19 13 51 03 hs a 13 51 13 hs 02 09 2008 Registros no instante de ocorr ncia da m xima demanda de pot ncia reativa 836 56 kW 897 90 kV Ar fp 0 68 POT NCIA ATIVA 1 000 00 900 00 800 00 700 00 600 00 E 500 00 LH 400 00 300 00 200 00 100 00 0 00 7 7 0 00 1000 00 2000 00 3000 00 4000 00 5000 00 6000 00 7000 00 8000 00 9000 00 10000 00 Subintervalo de Medi o 3 13 51 03 a 13 51 13 em milisegundos extra do do per odo compreendido entre 13 42 30 e 15 30 53 em 02 09 2008
255. onde encontram se cargas n o lineares em opera o e portanto geradoras de harm nicas requer a avalia o de potenciais problemas relativos ocorr ncia de resson ncia A t tulo de revis o te rica segundo ISONI 2004 Resson ncia El trica a situa o que ocorre a uma dada freqii ncia particular para a qual os efeitos indutivo e capacitivo em um circuito se equivalem quantitativamente em m dulo A resson ncia pode ser do tipo s rie quando o fluxo de corrente enxerga elementos indutivos e capacitivos em s rie ou do tipo paralela quando o fluxo de corrente enxerga elementos indutivos e capacitivos em paralelo ou mesmo uma conjuga o de ambas as situa es Em ambos os casos considerando se desprez vel a resist ncia hmica do circuito em rela o s reat ncias indutiva e capacitiva a freqii ncia de resson ncia pode ser calculada atrav s da express o a seguir f 1 2x VL C on onde f frequ ncia Hz para a qual um sistema composto por uma indut ncia L e uma capacit ncia C entra em resson ncia L indutancia henry por exemplo de um transformador ou mesmo a indut ncia equivalente da instala o como um todo e C capacit ncia farad de um banco de capacitores Na pr tica os casos mais comuns ocorrem quando a indut ncia da fonte de alimenta o a associa o do sistema de suprimento e de um transformador por exemplo entra em resson ncia paralela com
256. onjunto antes e depois das a es de corre o do fp KVAr Atua o do STATCOM de 50 kVA a es em 5 milisegundos T CANA TTR CTY 4925 5050 5175 5300 5425 5550 milisegundos Figura 7 38 Din mica de atua o do STATCOM BT tempo de resposta 5 ms kVAr Pot ncias Reativas Operacionais MODULOS STATCOM 800 00 STATCOM M DULOS TIRISTORIZADOS rosso CE a o MN aS ee ra coe eee ee E conn eee VA 4925 5050 5175 milisegundos 5300 5425 5550 Figura 7 39 Compensa o de reativos M dulos Capacitores STATCOM BT e compensa o resultante 195 kVAr Pot ncia reativa fluindo pelo alimentador geral o i Ce i NAAN 400 WT TT 0 ii UT 4925 5050 5175 milisegundos 5300 5425 5550 Figura 7 40 Pot ncias reativas no alimentador antes e depois da corre o Os dados que originaram os gr ficos obtidos nessa an lise parcialmente apresentados na Tabela 7 7 permitem observar e concluir que a partir do inicio das a es de refinamento no controle efetivo por parte do STATCOM BT o valor m dio do fp no subintervalo analisado situou se em patamar equivalente a 0 953 inputivo considerando se o inicio de sua opera o menos de 0 3 segundo antes do pico de pot ncia reativa indutiva da carga os valores m ximo e m nimo indutivos proporcionados pela a o conjunta dos m dulos capacitores e STATCOM BT
257. oras sem energia DIC e 16 vezes sem energia FIC Para sua Unidade Consumidora especifica os valores verificados foram 0 00 horas DIC e 0 vezes FIC Informa es sobre as Condi es Gerais de Fornecimento Tarifas e Tributos encontram se disposi o para consulta em nossos escrit rios O Valor desta Nota Fiscal est sujeito s penalidades legais vigentes ap s o vencimento Guardar esta conta por 12 meses O cheque devolvido torna sem valor a quita o desta conta O pagamento desta NF Conta n o quita d bitos anteriores incluido no pre o da tanifa a APLIC PARC DAS RESOLUCOES 628 DE 21 12 2001 E 176 DE 04 04 2002 Ag ncia Nacional de Energia El trica ANEEL 0800 61 2010 AUTENTICA O MEC NICA SS Figura 4 6 Conta de energia el trica CEMIG Subgrupo A4 Fonte CEMIG 2003 figura adaptada 73 14 e 15 Energia reativa excedente UFER em kVArh nos hor rios fora de ponta e ponta nesse caso espec fico n o houve UFER no hor rio de ponta 16 Demanda m xima corrigida registrada DMCR em kW no hor rio fora de ponta 17 Demanda m xima corrigida registrada DMCR em kW no hor rio de ponta no caso espec fico n o houve DMCR nesse posto hor rio 18 19 e 20 constantes de faturamento para c lculo respectivamente das demandas kW consumos kWh UFER kWh DMCR kW e consumos kVArh a constante de faturamente resulta do produto entre as rela es de transfo
258. ores com implementa es construtivas mec nica e t rmicamente mais robustas para aplica es com bancos capacitivos trif sicos individuais de maior pot ncia acima de 50 kVAr e ou para utiliza o com aconamentos tiristorizados tais como um maior afastamento entre as bobinas CIRCUTOR 1 200 objetivando o melhor arrefecimento natural e enrolamentos refor ados confeccionados em l minas ou barras chatas de cobre ou alum nio Quando enclausurados em gabinetes fechados ou instalados internamente em pain is altamente recomend vel a previs o de ventila o exaust o for ada em seus compartimentos com fluxo de ar calculado de acordo com as perdas t rmicas E recomend vel que o projeto dos reatores considerem perdas t rmicas em watts n o superiores a 1 do valor num rico relativo pot ncia em kVAr do banco de capacitores com 120 os quais os mesmos dever o operar MTE 200 de forma a se obter um baixo custo operacional e aquecimento moderado Geralmente os reatores s o constru dos com isola o classe F 155 C ou H 180 C projetados para opera o a uma temperatura ambiente de 40 C ou 45 C e fornecidos com sensores t rmicos dotados de microswitches NF normalmente fechados convenientemente posicionados e previamente calibrados para atua o sob temperaturas de 90 C ou 100 C A corrente fundamental suportavel em regime continuo geralmente indicada nos catalogos dos fabricantes equivale a 1 05
259. oria do fator de pot ncia Essa afirmativa pode ser melhor compreendida quando se observa um procedimento n o raro na ind stria STAROSTA 2006 a liga o de transformadores em taps prim rios que possibilitem obter tens es secund rias mais elevadas que a nominal visando minimizar afundamentos e oscila es de tens o causados pela opera o de cargas com alto consumo de energia reativa correntes extremamente vari veis e din mica operacional r pida Note se que nessa situa o os n cleos dos transformadores operam com fluxos magn ticos mais elevados e portanto consomem mais energia reativa indutiva Portanto al m de promover a corre o adequada do fator de pot ncia para cargas com r pida din mica operacional a tecnologia de compensa o em tempo real possibilita a melhoria dos indicadores de regula o de tens o e sob esse aspecto favorece a qualidade da energia nas instala es Na Figura 5 11 podem se visualizar fotografias de alguns dispositivos de mercado baseados em m dulos de pot ncia tiristorizados projetados para a manobra r pida din mica de capacitores 99 Figura 5 11 Dispositivos baseados em m dulos tiristorizados para a manobra de capacitores Fontes HPE 1 2008 e EPCOS 2006 5 1 3 Controladores autom ticos do fator de pot ncia 5 1 3 1 Caracteriza o geral Os atuais controladores autom ticos ofertados no mercado geralmente disponibili
260. orrection AGuideForthePlantEngineer SA02607001E pdf EFFICIENTIA 2007 EFFICIENTIA S A Stola do Brasil Ltda Estudo Projeto para Corre o do Fator de Pot ncia Belo Horizonte MG EFFICIENTIA 2007 44 p documenta o geral do estudo envolvendo memorial descritivo planilhas de medi es e desenhos de projeto ELECTROMECHANICA 2002 ELECTROMECHANICA Components and Systems Power Factor Correction Cape Town South Africa ELECTROMECHANICA 2002 15 p Dispon vel em http www csee wvu edu kanchanv power 20factor 20correction pdf ELO 2008 ELO SISTEMAS ELETR NICOS Medidor ELO 2180 Dispon vel em http www elonet com br downloads php ELSPEC 1 200 ELSPEC LTD Power Quality Solutions Activar Israel ELSPEC 200 8 p ELSPEC 2 200 ELSPEC LTD Power Quality Solutions The Equallizer Israel ELSPEC 200 4 p ELSPEC 2005 ELSPEC LTD Spot Welding Application with dynamic compensation of reactive energy Israel ELSPEC 2005 4 p EMBRASUL 200 EMBRASUL IND STRIA ELETR NICA LTDA CM 4020 Controlador de Fator de Pot ncia EMBRASUL 200 4 p 216 EPCOS 2003 EPCOS AG Dynamic power factor correction Germany EPCOS 2003 25 p EPCOS 2006 EPCOS AG Thyristor module TSM HV50 Germany EPCOS 2006 6 p EPCOS 2009 EPCOS AG General Catalogue Product Profile 2009 Power Factor Correction Germany EPCOS 2009 88 p EPCOS 1 2007 EPCOS AG G
261. ossem mantidos nenhum deles teria provocado a ocorr ncia de baixo fp hor rio sob a tica da medi o da concession ria de energia para fins de faturamento Entretanto vale ressaltar que a garantia de manuten o do fp em patamares mais elevados e pr ximos do valor pretendido 0 95 ficou efetivamente evidenciada apenas para os sistemas de corre o din mica Diferentemente do sistema autom tico convencional tais sistemas foram capazes de manter o fp em n veis satisfat rios mesmo no intervalo de maior solicita o de reativos Essa performance positiva mostrou se mais acentuada para os sistemas com m dulos tiristorizados capacitores e din mica de 25 ms e para o sistema composto por m dulos tiristorizados com din mica de 125 ms STATCOM BT Para o sistema com m dulos tiristorizados capacitores e din mica de 125 ms sem a presen a do STATCOM importante salientar que os resultados como para os demais sistemas din micos foram obtidos para a condi o mais adversa observada quando da forma o da base geral de dados ou seja para o intervalo de maior solicita o de reativos Isso leva a crer que nos demais per odos seu desempenho tenderia a ser melhor podendo proporcionar a cada per odo hor rio fatores de pot ncia mais pr ximos do valor ajustado no controlador 7 2 10 Avalia es adicionais e conclus es t cnicas sobre os sistemas investigados Com base nos resultados das an lises apresentadas nos subiten
262. ou 1 06 x Ix Banco capacrrivo AS documenta es t cnicas de alguns fabricantes indicam que seus reatores suportam uma corrente total eficaz equivalente a 1 2 x In BANco CAPACITIVO permanentemente e a 2 x In Baxnco CAPACcITIVO por um tempo de at 1 minuto sem que sejam excedidos os limites de temperatura definidos em projeto considerada a temperatura ambiente de refer ncia Os reatores de desintonia devem ser projetados para suportar os efeitos correntes circulantes provocados por conte dos harm nicos na tens o correspondentes a 0 5 de 3 harm nica 6 de 5 harm nica 5 de 7 harm nica 3 5 de 11 harm nica e 3 de 13 harm nica visando compatibilizar se com o que preconizam as refer ncias IEC 1 2003 e IEC 2 2003 Na Figura 5 23 v se um sistema autom tico desintonizado de pequeno porte O controLaor AUTOM TICO DO FP O DissuntoR contatores O REATORES O capacitores Figura 5 23 Sistema autom tico desintonizado de pequeno porte Fonte NOKIAN 1 2006 figura traduzida adaptada 121 6 A Eletr nica de Pot ncia aplicada Corre o do fp Este cap tulo apresenta as principais caracter sticas t cnicas e operacionais dos sistemas din micos para a corre o do fator de pot ncia Tamb m s o abordados os princ pios e caracter sticas gerais de um sistema com maior grau de sofistica o utilizando a tecnologia do STATCOM para uma compensa o mais fina e preci
263. paradas a valores aceit veis Em uma instala o que contenha l mpadas incandescentes comuns ou l mpadas incandescentes hal genas os fluxos luminosos variam devido s oscila es peri dicas na tens o de alimenta o e tal fen meno pode ser constatado visualmente percebendo se varia o da intensidade do brilho fluxo luminoso das l mpadas A inje o de energia reativa no instante em que ocorrem as causas desse fen meno geralmente originado a partir da opera o de equipamento s com ciclo operativo oscilante drenando da rede elevados n veis de corrente intermitentemente evita os afundamentos mais significativos atenuando esse efeito A2 2 8 Inje o de energia reativa para a melhoria da regula o de tens o A utiliza o de sistemas de controle autom tico do fator de pot ncia em tempo real possibilita indiretamente e como fun o adicional o controle de tens o de distribui o para 236 os equipamentos mantendo a em patamares mais est veis e contribuindo para a preserva o da qualidade da energia nas instala es el tricas Alguns controladores autom ticos j tornam poss vel inclusive a opera o comandada por algoritmos que diferentemente dos algoritmos cl ssicos de inje o de reativos que solicitam a conex o de capacitores comandam a manobra dos mesmos independentemente do fator de potencia da carga e tendo como principal premissa o atendimento a par metros m nimos ac
264. parente S m dia j determinada a diferen a entre as pot ncias ativas Pze P m dia a UFER e a UFDR no per odo pass vel de faturamento dos fatores de pot ncia indutivos inferiores a 0 92 descartam se os fatores de pot ncia hor rios superiores a esse valor e os fatores de pot ncia capacitivos n o havendo nesses per odos hor rios parcelas de contribui o de UFER e UFDR para o faturamento mensal por baixo fp no per odo pass vel de faturamento dos fatores de pot ncia capacitivos inferiores a 0 92 descartam se os fatores de pot ncia hor rios superiores a esse valor e os fatores de pot ncia indutivos n o havendo nesses per odos hor rios parcelas de contribui o de UFER e UFDR para o faturamento mensal por baixo fp 197 Para os sistemas aqui investigados o comportamento do fator de pot ncia foi avaliado para per odos amostrais bem inferiores a 1 hora haja vista o m nimo intervalo de integraliza o dispon vel no registrador eletr nico quando da medi o em campo para a caracteriza o da din mica operacional da carga 100 ms e a dificuldade em se sistematizar e manipular planilhamentos de dados interpolados para 5 25 e 125 ms ao longo de todo um per odo hor rio o que se faria para ajustar a base prim ria de dados aos sistemas de corre o din mica do fp De qualquer forma e abordando a quest o de maneira conceitual se para cada sistema os resultados obtidos nos intervalos de an lise f
265. po m dio de resposta da ordem de 1 ciclo 101 controle gatilhamento por sinal externo poss vel pela introdu o de sinais de controle externos em entradas digitais Vdc configuraveis ON OFF essa funcionalidade pode ser util quando se deseja que um sinal proveniente do pr prio sistema de alimenta o comando acionamento de uma carga individual controle a introdu o ou a retirada de uma pot ncia capacitiva pr estabelecida para a compensa o de reativos nesse caso a medi o de corrente dispens vel e obtem se uma resposta din mica praticamente instant nea b Quanto sistem tica de introdu o e retirada de bancos capacitivos Dependendo do modelo do controlador a forma como esses est gios s o sequencialmente energizados para a compensa o de reativos pode ser pr definida pelo usu rio Os sequenciamentos comumente disponibilizados s o Linear ou LIFO Last in First Out Circular ou Rotacional ou FIFO First In First Out O princ pio de sequenciamento circular FIFO mais frequentemente adotado na pr tica por favorecer a vida til dos capacitores de maneira balanceada equalizada As Figuras 5 13 e 5 14 ilustram as sistem ticas de sequenciamento citadas LINEAR CIRCULAR ou ROTACIONAL Figura 5 13 Sequenciamentos Linear e Circular ou Rotacional Fonte AREVA 2004 figura traduzida Linear Circular ou Rotacional cl C2 cs ca CII C12 Ci C
266. pot ncia suas principais causas em uma instala o el trica e as possibilidades de corre o Trata se de um cap tulo introdut rio cuja leitura n o considerada imprescind vel para o entendimento do foco espec fico da Disserta o podendo em princ pio ser consultado posteriormente e apenas se necess rio O Cap tulo 3 concentra informa es espec ficas acerca da legisla o atualmente em vigor para monitoramento e faturamento do fator de pot ncia em instala es consumidoras consumidores cativos por parte das concession rias de energia el trica O texto encontra se estruturado de maneira sucinta e objetiva possibilitando ao leitor o acompanhamento da evolu o hist rica dos crit rios de taxa o por baixo fator de pot ncia e a sistem tica atualmente adotada para a quantifica o de eventuais nus incidentes nas contas de energia el trica Nesse cap tulo tamb m s o apresentados conceitos e aspectos gerais da legisla o tarif ria em vigor cujo conhecimento ainda que b sico fundamental para que se possa compreender a terminologia e os crit rios empregados pelas concession rias quando se trata do assunto fator de pot ncia O Cap tulo 4 apresenta as principais caracter sticas dos sistemas de medi o de energia el trica adotados pelas concession rias nos segmentos consumidores industriais e comerciais de m dio e grande portes para fins de faturamento O texto sistematiza as principai
267. purivo no instante da m xima pot ncia reativa demandada pela carga tal sistema permitiria o atingimento de um fp 0 779 nputivo nota se portanto a maior efic cia do sistema comercial a tiristores comparativamente ao sistema comercial convencional mesmo com a introdu o do tempo adicional de 100 ms imposto pelo controlador autom tico do fp O gr fico relativo ao n mero de est gios capacitivos ativados apresentado na Figura 7 36 obviamente similar ao gr fico de Inser o retirada de capacitores integrante da Figura 7 35 Nesse caso nota se um aproveitamento praticamente pleno dos bancos capacitivos previstos no sistema de corre o apenas um est gio de 50 kV Ar n o foi acionado 190 N de Estagios 4000 4125 4250 4375 4500 4625 4750 4875 much dos 5125 5250 5375 5500 5625 5750 5875 6000 Figura 7 36 Din mica de inser o e retirada de est gios capacitivos intervalos de 25 milisegundos 7 2 8 6 Avalia es preliminares para um sistema conceitual baseado em m dulos tiristorizados e em um STATCOM BT conceitual Objetivando se uma ltima an lise a base de dados original foi novamente adaptada para compatibiliza o com a din mica da carga por m considerando se a superposi o das a es de controle de um sistema comercial com m dulos tiristorizados acionados por um controlador autom tico do fp e um sistema adicional baseado na concep o te rica de um STATCOM BT O di
268. quando da programa o da planilha segue a mesma l gica da an lise anterior Todavia ela contempla uma coluna adicional que apresenta o n mero de est gios capacitivos em opera o Al m disso importante ressaltar que a programa o das c lulas da planilha relativas s pot ncias capacitivas introduzidas ou retiradas m ltiplos de 50 kVAr levou em conta a melhor op o do ponto de vista do atingimento do fator de pot ncia pretendido Estabeleceu se para isso uma instru o l gico matem tica capaz de decidir pela introdu o ou retirada do m ltiplo de 50 superior ou inferior pot ncia capacitiva calculada n o m ltipla de 50 como sendo o mais adequado perante as necessidades note se que os controladores autom ticos do fator de pot ncia desenvolvem algoritmos internos pr programados bastante refinados capazes de tomar decis es de maneira otimizada 177 Tabela 7 4 C lculos das pot ncias capacitivas para corre o do fp a intervalos de 25 millisegundos KVAr KVAr pa KVAr KVAr indutivos capacitivos capacitivos VAS N de enxergados Instante solicitados calculados efetivos capacitivos estagios pelo Novo FP pela para introduzidos em a ativados controlador introdu o i opera o o retirada ou retirados 4000 o o o 0 6818 4025 o o o 0 6732 4050 o o o 0 6
269. que ser adotado H um limite te rico inferior para essa taxa que seria definido pelo chamado Teorema de Nyquist ou Teorema da Amostragem De acordo com esse teorema o valor da taxa de amostragem frequ ncia de amostragem deve ser igual ou superior a duas vezes a frequ ncia do componente harm nico com a mais alta frequ ncia de interesse Essa afirmativa no entanto pressup e um filtro passa baixas ideal entrada do conversor A D o que na pr tica n o existe Conforme VASCONCELOS 2004 o filtro apresentar uma banda de transi o banda de freqii ncias finita impondo uma taxa de amostragem efetiva tal que possam ser atenuadas as componentes do sinal por uma amplitude 4 6 02ENOB 1 76 dB imperceptivel pelo conversor A D isto inferior ao bit menos significativo Portanto h v rios valores adequados para esses dois par metros taxa de amostragem e caracter stica do filtro passa baixa No que se refere a medi es relacionadas Qualidade da Energia ou seja medi es para fins monitoramento de limites buscando se dirimir d vidas e diverg ncias oriundas de reclama es e n o para fins de faturamento h especifica es mais claras quanto s taxas de amostragem a serem adotadas nos equipamentos Em novembro de 2001 a refer ncia ANEEL 2001 elaborada com o objetivo de estabelecer de forma consolidada e atualizada as disposi es relativas conformidade dos n veis de tens o em regime permanen
270. quer caso a medi o configura se sempre a tr s elementos 3 TPs e 3 TCs ou apenas os TCs no caso da medi o em BT desde que os equipamentos de medi o possam ser diretamente conectados tens o de rede As Figuras 4 1 e 4 2 ilustram respectivamente de maneira gen rica e simplificada as formas de medi o acima citadas Independentemente da demanda kW para todos os fornecimentos em m dia e alta tens o a medi o constitui se no m nimo de medidores de energia ativa com indica o de demanda caso o consumidor n o esteja enquadrado no sistema tarif rio horo sazonal THS e energia reativa podendo ser utilizado medidor eletr nico Para os consumidores enquadrados em THS a medi o invariavelmente realizada por medidor eletr nico UNIDADE CONSUMIDORA DO GRUPO A EDAG Medi o no lado de alta tens o i i i i LINHA DA i CONCESSIONARIA g i 1 1 i 1 i I Figura 4 1 Medi o de energia el trica em m dia tens o Fonte ANEEL 2005 UNIDADE CONSUMIDORA DO SUBGRUPO A4 SISTEMA DE i Medi o no lado de baixa tens o MEDI O TRAFO LINHA DA CONCESSION RIA H H i 1 Nota no caso de liga es do i subgrupo A4 os TI podem n o ser i necess rios s oe os se ew e e fu ke i o e a ff o a ms ju i we o Figura 4 2 Medi o de energia el trica em baixa tens o Fonte ANEEL 2005 64 As
271. r odo anterior era de se esperar que uma menor pot ncia capacitiva a inserir f sse calculada por ele e acionada a cada interven o efetiva 203 Est gios ativados m dulos tiristorizados com din mica de 25 ms OaNWANONGWO 1 T T T T 4925 5050 5175 5300 5425 5550 milisegundos Est gios capacitivos ativados m dulos tiristorizados din mica de 125 ms ah oh ob a NWAhOAO j CAaNWRUNDNDOO L T T T T 1 4925 5050 5175 5300 5425 5550 milisegundos Est gios capacitivos ativados m dulos 125 ms STATCOM BT 5 ms OaNWANONGWO L T T T T T 1 4925 5050 5175 _ 5300 5425 5550 milisegundos Estagios capacitivos ativados Sistema automatico convencional o j 22222 MN wa E oe Va 1 CA2NWERhAANDWLOO 1 EN N a 5050 5175 5300 5425 5550 milisegundos Figura 7 42 Manobra e utiliza o efetiva dos bancos capacitivos dispon veis 204 Quanto ao sistema autom tico convencional verificou se uma baixa utiliza o do banco capacitivo ainda que o intervalo de an lise tenha contemplado o instante de ocorr ncia da m xima demanda de reativos Obviamente isso se explica pela pr pria din mica imposta pelo controlador bem mais lenta que a din mica operacional da carga necess ria para esse tipo de sistema Com base nisso pode se tamb m reafirmar alguns aspectos associados a esse sistema j citados anterio
272. r rio de ponta DMCR acum no hor rio reservado 48 68 74 Total geral do canal 2 DMCR acum no hor rio fora ponta Total do hor rio de ponta do canal 2 Total do hor rio reservado canal 2 8 Total do hor rio de ponta do canal 3 Total do hor rio reservado do canal 3 Total do hor rio fora ponta do canal 2 Total do hor rio fora de ponta do canal 3 Obs comum que os medidores mostrem em seus displays outras grandezas al m das citadas na Tabela 1 integrante das especifica es aqui apresentadas Como exemplo pode se citar a o fator de pot ncia do intervalo de integra o anterior ao intervalo do instante em que se l o display Esse valor geralmente mostrado no campo de c digo 93 As grandezas s o geralmente exibidas continuamente de forma c clica e em ordem crescente dos c digos permanecendo em exibi o por 6 segundos 86 No Quadro 4 2 elaborado com base em BARBIERI 2008 s o indicadas as funcionalidades aplica es dos medidores eletr nicos tarifa o horo sazonal geralmente previstas na maioria dos modelos b sicos fun es default assinaladas com X bem como outras funcionalidades pass veis de inclus o assinaladas com o c digo Opc opcional Relativamente s fun es opcionais a coluna direita procura mostrar orientativamente o aumento dos custos do medidor os c digos est o indicados no rodap do quadro Quadro 4 2 Funcionalidades e aplica es
273. r tica pode se considerar que esse o nico m todo efetivamente utilizado tendo como objetivo principal a corre o do fp capacitores est ticos s o equipamentos de custo relativamente baixo dimens es reduzidas f cil instala o e que operam permutando a energia reativa por eles acumulada com as cargas indutivas presentes parte da energia reativa ou toda ela originalmente fornecida pela concession ria passa a ser fornecida pelos bancos de capacitores Em linhas gerais para a corre o do fp por capacitores calcula se a pot ncia capacitiva necess ria por meio das seguintes express es 36 QO capacitor P tg 9 J 2 1 Qcapaciror P ig p P 1g 9 DI 2 2 P telo telo P te ar cos FP tg ar cos FP 2 3 onde Ocapaciror pot ncia necess ria em capacitores kV Ar P pot ncia ativa demandada pela carga kW O pot ncia reativa indutiva demandada pela carga kV Ar ngulo relativo ao fator de pot ncia antes da corre o ngulo relativo ao fator de pot ncia requerido ap s a corre o Jp fator de pot ncia antes da corre o fp fator de pot ncia requerido ap s a corre o Pela Figura 2 6 pode se visualizar e entender o conte do das express es 2 1 a 2 3 e a altera o no tri ngulo de pot ncias em decorr ncia da introdu o da pot ncia reativa capacitiva C lculo da Pot ncia Capacitiva Figura 2 6
274. r uma sistem tica que equivale determina o do valor eficaz de um sinal anal gico expresso em fun o do tempo como exemplo pode se apresentar a express o cl ssica para um sinal de tens o 11 T Fay Vams q V7 t at ST l a 4 15 Tamb m importante salientar que o par metro N est intimimamente associado taxa de amostragem dos sinais ou seja quanto maior for a taxa frequ ncia de amostragem maior ser o n mero de pontos amostrados em uma mesma janela de medi o e mais precisos ser o os valores rms calculados para as grandezas prim rias U e I das quais decorrem todos os demais par metros medidos calculados O consumo de energia reativa excedente UFER em kWh se houver baixo fp hor rio ser determinado a cada hora pela soma das parcelas ocorridas a cada segundo O valor mensal a ser faturado ser obtido pela soma das parcelas hor rias relativas aos intervalos com baixo fp Por sua vez a demanda reativa excedente UFDR em kW a ser faturada ser a m xima verificada ao longo do ciclo de faturamento mensal comparando se os valores relativos aos intervalos de 1 hora em que tenha havido a ocorr ncia de baixo fp Conforme j citado no 83 subitem 4 2 a UFDR somente sera faturada caso seu valor maximo exceda a demanda faturavel 4 5 Especifica es t cnicas de medidores pelas concession rias de energia A seguir s o reproduzidos os requisitos espec ficos que constam de uma especif
275. r de pot ncia variam podendo ser superiores a 0 92 60 Medi o de Indutivo e Capacitivo kVAr INDUTIVO 0 CAPACITIVO kVAr INDUTIVO e CAPACITIVO Figura 3 1 Medi o de reativos indutivo e capacitivo figura n o presente na Resolu o ANEEL 456 2000 Fonte CODI 2004 61 4 A Medi o do Fator de Pot ncia em Instala es Consumidoras e a Conta de Energia El trica Este cap tulo aborda os principais aspectos relativos s medi es das concession rias de energia para fins de faturamento de consumidores com nfase no que se refere ao fator de pot ncia Os par metros mais relevantes da conta de energia de um consumidor industrial sub grupo A4 tamb m s o abordados Al m disso discutem se alguns conceitos aplicados tecnologia de medidores eletr nicos de energia el trica 4 1 Medi o de energia el trica para fins de faturamento Aspectos gerais A Resolu o ANEEL n 456 de 29 de novembro de 2000 Condi es Gerais de Fornecimento de Energia El trica ANEEL 2000 a atual refer ncia com base na qual as concession rias de energia norteam suas rela es t cnico comerciais com os consumidores em suas regi es de concess o Reproduzinho parcialmente o disposto nessa Resolu o relativamente medi o de energia el trica tem se Art 32 A concession ria obrigada a instalar equipamentos de medi o nas unidades consumidoras exceto quan
276. ra Nesse caso por se tratar de um per odo de 1 hora os valores num ricos de pot ncias kW e consumos kWh se equivalem j que kWh kW x 1 hora kW No gr fico as grandezas el tricas operacionais pot ncias ativa reativa e aparente s o caracterizadas pelo indice 1 P1 Q e S O ngulo de defasagem entre P e S equivale a 45 el tricos o que corresponde a um fator de pot ncia de 0 7071 Qpermrrina corresponde ao limite de pot ncia ou energia reativa permitida considerando se P e o fp igual a 0 92 A Energia Reativa kVArh Energia gt Ativa kWh O permition Fator de r pot ncia refer ncia 0 92 Figura 4 5 Conceitua o de DMCR e UFER Situa o hipot tica para fp 0 707 Fonte BITTENCOURT 200 68 Considerando constante o m dulo de S mantendo sua origem fixa e rotacionando esse vetor at a linha associada ao fator de pot ncia de refer ncia ngulo de 23 07 em rela o ao eixo da pot ncia energia ativa ser o obtidos os vetores P2 Q2 e S2 que representam os valores que seriam demandados se o fator de pot ncia operacional equivalesse ao valor de refer ncia 0 92 A nova demanda de pot ncia ativa P2 denomina se DMCR e pode ser calculada como se segue BITTENCOURT 200 Sabe se que o fator de pot ncia a raz o entre a pot ncia ativa e a pot ncia aparente demandadas por uma instala o ou carga el trica ou seja Como no gr fico
277. rais de bancos liristores avaliar o Se necess rio capacitivos considerada a previs o de par metro 7t de ambos elevar a bitola dos fus veis ultra r pidos nos circuitos Ponca cabos terminais note se que os fusiveis R aa convencionais verificar protegem os tiristores para curtos na Beth okt es are se os fus veis s o carga e ou curtos nos terminais de iver dS a j mpat veis In lt a conex o de for a dos m dulos i pga P3 tiristorizados Dos DS aplic veis aos contatores adotados In gt 1 5x In ie DISJUNTOR 2 I CAPACITOR ou BANCO Compatibilizar os adota se o primeiro valor comercial f oe resultados de todos acima Verificar se o disjuntor os crit rios de Disjuntores protege os cabos contra gj i A Imensionamento termomagn ticos Obs EM SISTEMAS DIN MICOS A curto circuitos no trecho f TIRISTORES UTILIZAR FUSIVEIS onde instalado Se necess rio ULTRA RAPIDOS elevar a bitola dos cabos Incuave 2 1 35 x Incapactror ou BANCO adota se o primeiro valor comercial Chaves P i acima seccionadoras Obs Adotar chaves do tipo manobra sob carga Inconrator 2 1 5 x Incapacrror ou BANCO adota se o primeiro valor comercial Contatores acima verificar subitem 5 1 1 2 M dulos de pot ncia Conforme subitem 5 1 2 2 tiristorizados Fontes CEMIG 2005 COELBA 2004 MAMEDE 1993 ABNT 2004 IEEE 1992 IEEE 2000 Obs sempre Em p
278. rama el trico unifilar atualizado e confi vel que contemple todas as caracter sticas do sistema desde a fonte ponto de entrega de energia at o s ponto s previsto s para a instala o dos bancos de capacitores medi es monitoramentos das harm nicas presentes no s barramento s de interesse o pr dimensionamento do s banco s capacitivos em fun o das necessidades de suprimento de reativos s carga s o c lculo da pot ncia de curto circuito no s ponto s previsto s para a instala o dos bancos de capacitores de forma que se possa estimar a s ordem ns harm nica s potencialmente geradora s de resson ncia Com esse elementos previamente definidos torna se poss vel a realiza o de aprofundamentos para a determina o da necessidade de utiliza o de filtros desintonizados ou para se constatar se os bancos capacitivos puros s o pelo menos em princ pio aplic veis com seguran a Todavia considerada a tend ncia sempre crescente de utiliza o de cargas n o lineares nas instala es industriais e em complexos comerciais ressalta se que os estudos 51 para corre o do fator de pot ncia t m cada vez mais apontado na dire o do emprego de indutores em s rie com os capacitores Constatada a necessidade de utiliza o de sistemas desintonizados um dos principais par metros de an lise denomina se Fator de Desintonia geralmente expresso em percentual e indicado pela letra p
279. rande n mero de equipamentos de soldagem a ponto sem e com as compensa es adequadas 230 TENS O V N N O DO a a oe PA 1800 mena 1400 CORRENTE A 1000 300 kVAr 150 40 m2 44 46 48 50 2 64 856 88 00 02 04 06 08 Figura A2 3 Esta es de soldagem a ponto Comportamento el trico t pico sem e coma compensa o de reativos Fonte STAROSTA 2006 figura traduzida e adaptada A2 2 2 Transporte vertical de cargas Pontes rolantes Na ind stria equipamentos utilizados para i amento e transporte interno de pe as e materiais em geral executam diversos movimentos intermitentes e sequenciais podendo demandar da rede em curtos intervalos de tempo n veis consider veis de pot ncia reativa O gr fico da Figura A2 4 apresenta resultados de medi es de par metros el tricos de uma instala o t pica sem primeira parte do gr fico e com segunda parte do gr fico compensa o reativa adequada 233 Li L2 L3 M dia Total 450 Vptp V COM COMPENSA O 750 500 250 I A 200 100 Q kVAr co Q A D oO Sv 92 61 Le Le 6L LZL 82 61 0 62 61 87 67 61 GE 0 6L 6c LE 6L 8c ce 6L ye ce 6L ZS vE 6L cy Se 6L 6c 9 6L vL ZE 6L 00 8 6L 9p 8E 6L Tempo HH MM SS Figura A2 4 Equipamentos de i amento e transporte vertical Comportamento el trico t pico sem e com compen
280. re o kVArs capacitivos calculados para um instante de tempo e aplicados apenas em um instante posterior para o tipo de carga em quest o o fator de pot ncia corrigido no alimentador geral apresentou um comportamento bastante razo vel aproximando se do valor estabelecido como alvo fp 0 951nDuTIVO Vale ressaltar que a partir do in cio das a es de controle efetivo o valor m dio no subintervalo analisado situou se em patamar equivalente a 0 938rnpurivo Os valores m ximo e m nimo atingiram respectivamente 0 9953rnpurivo e 0 8524mnpurivo No instante da m xima pot ncia reativa demandada pela carga verificou se um fp 0 91 12iwxpurivo N o houve a ocorr ncia de fatores de pot ncia capacitivos 175 7 2 8 3 Avalia es para um sistema de corre o din mica tempo de resposta 25 ms Em uma segunda etapa de investiga es e buscando se o maior aprofundamento e precis o do estudo toda a base de dados original foi adaptada para atendimento aos seguintes requisitos caracteriza o da din mica da carga Figura 7 28 de modo a compatibiliz la com a din mica operacional dos sistemas de controle do fp em tempo real atualmente dispon veis no mercado note se que alguns sistemas comerciais s o capazes de exercer a es efetivas de controle em tempos geralmente n o superiores a 1 5 ciclo da tens o da rede para isso os registros obtidos a partir do instrumento de medi o monitoramento sucessivos a
281. rem introduzidos visando um fp 0 95 jputivo no instante 100 milisegundos posterior O valor calculado 376 32 kVAr introduzido no instante 4 400 e nesse instante o controlador enxerga a pot ncia reativa indutiva resultante da compensa o de parte dos 434 12 kVAr agora solicitados pela carga 434 12 376 32 o que equivale a 57 8 kV Ar atingindo se o fator de pot ncia operacional igual a 0 9834purivo Nessa situa o tem se instantaneamente no alimentador geral 312 85 kW e 57 8 kVAr A partir desse instante o controlador calcula novamente a necessidade de kV Ars capacitivos a serem introduzidos no instante 100 milisegundos posterior para o atingimento do fp 0 95rnpurivo pr programado O valor calculado 45 03 kVAr retirado no instante 4 500 permanecendo em opera o a pot ncia capacitiva equivalente a 376 32 kVAr 45 03 kVAr 331 29 kVAr Nesse instante o controlador enxerga a pot ncia reativa indutiva resultante da compensa o de parte dos 478 69 kVAr agora solicitados pela carga 478 69 331 29 o que equivale a 147 40 kVAr atingindo se o fator de pot ncia operacional igual a 0 9365mpurivo Seguindo essa mesma sistem tica a programa o da planilha determina sequencialmente os par metros operacionais apresentados na Tabela 7 2 para todo o subintervalo considerado A partir dessa planilha tornou se poss vel caracterizar graficamente o comportamento das pot ncias ativa teoricamente invar
282. rente harm nica em circula o A combina o s rie da indut ncia equivalente do circuito cablagens e transformador e da capacit ncia do sistema de corre o do fp produzir uma reat ncia desprez vel teoricamente nula j que Xc e X se contrap em e a imped ncia Zs r Ser composta apenas pela resist ncia hmica do circuito n o representada na Figura 2 12 geralmente de valor bastante baixo Zs rie XL Xo R R 2 10 Analisando se o circuito s rie em quest o para a frequ ncia de resson ncia e sabendo se que Xc e Xr se cancelam pode se concluir In Vo Xc Vs Xc tXL AR gt DVe R Vs Xc gt Vc Vs Xc R 2 11 Considerando se que R lt lt Xc verifica se que na resson ncia s rie a tens o aplicada sobre o sistema de corre o do fp assumir valores elevados decorrentes da baix ssima imped ncia envolvida e da circula o de uma corrente harm nica de alta magnitude Em resumo o atingimento de condi es de resson ncia paralela ou s rie tender a impor aos bancos capacitivos elevados n veis de sobrecorrentes e ou sobretens es cujas magnitudes depender o das caracter sticas dos bancos e da resist ncia hmica presente no circuito esta dependendo 45 de sua magnitude atuar como elemento dificultador ou facilitador para a severidade do fen meno Objetivando uma an lise inicial pode se estimar a ordem da frequ ncia de resson ncia entre as indut ncias da instala o e um banco
283. rente de condu o considerados alguns tipos de forma de onda O gr fico apresentado esquerda na Figura 6 3 tamb m extra da do data sheet em an lise mostra a correla o I x Poissipapa para cada tiristor do m dulo em quest o 125 i pur PA ANN ARNEE TNN ER AW MM JIRE L LN NINA tT ARR E NAN VV fon Veet heave T C Figura 6 3 Correla o I x PpissipaDa data sheet do m dulo de tiristores IXYS modelo MCC MCD 95 Fonte IXYS 2007 No gr fico da direita na Figura 6 3 correlacionam se a temperatura ambiente e a pot ncia dissipada considerando se v rios valores de resist ncia t rmica jun o ambiente Roja Os gr ficos associam se de modo que para uma determinada corrente de condu o com uma dada forma de onda determinam se a pot ncia m dia dissipada em W gr fico da esquerda e a resist ncia t rmica m xima equivalente K W no gr fico da direita a ser considerada entre a jun o e o ambiente tomando se como refer ncia uma m xima temperatura ambiente a ser considerada Em outras palavras e levando se em conta que geralmente a resist ncia t rmica dissipador ambiente Rona significativamente inferior resist ncia t rmica inv lucro ambiente Roca e que ambas encontram se em paralelo pode se considerar que o gr fico da direita na Figura 6 3 permite que se obtenha a ordem de grandeza da resist ncia t rmica R na de um dissip
284. rincipais permiss o ou bloqueio da corrente para o transformador controle da magnitude da corrente e a aplica o ou libera o al vio do mecanismo de for a mec nica dos eletrodos no tempo adequado Esses tr s componentes mec nico el trico e controle regulam as vari veis mais importantes na soldagem por resist ncia a for a do eletrodo a intensidade da corrente e o tempo de passagem da corrente de soldagem A Figura 7 4 mostra a vista frontal esquerda e a vista posterior direita de um equipamento t pico utilizado em esta es de soldagem a ponto na ind stria automobil stica a pin a com os eletrodos parte integrante do equipamento n o mostrada Figura 7 4 Vistas frontal e posterior de um equipamento de soldagem a ponto por resist ncia Fonte AURES 2006 147 Na Figura 7 5 v se uma pin a de soldagem robotizada em opera o Figura 7 5 Opera o de p n a de soldagem robotizada Fonte JEFFERSON 1999 7 1 1 3 Ciclo b sico de soldagem Cada ponto de solda realizado em um ciclo de soldagem conforme mostrado orientativamente na Figura 7 6 Ts Tempo de Tempo de Tempo de ai Tempo de solda Raian o abertura Figura 7 6 Ciclo b sico de soldagem a ponto Fonte AURES 2006 148 Na Figura 7 6 P refere se press o exercida pelos eletrodos sobre as pe as a serem soldadas o que ocorre no tempo de aperto press o grad
285. ristorizados e no STATCOM BT para ajuste N O eso iod pole scr ado dn o nl a 137 Figura 6 11 Compara o entre a corre o exclusivamente por capacitores e por capacitores STATCOM BT cccccccccccsssccesssecesscecssececssececssseecseseecsueeeesteeeesaes 139 Figura 7 1 Pin a de soldagem a ponto pis asso aOR 143 Figura 7 2 Esquem tico geral do eletrodo de uma pin a de soldagem 144 Figura 7 3 Resist ncias el tricas envolvidas e poss vel perfil de temperatura em DONO dE SO A SEN seara chung AR a On a 144 Figura 7 4 Vistas frontal e posterior de um equipamento de soldagem a ponto POL RES TSLCINCI cru 88 Sa nd 146 Figura 7 5 Opera o de pin a de soldagem robotizada teias 147 Figura 7 6 Ciclo b sico de soldagem POnto ccccccccccssccesscevsceseeeeeeeesesuseseaeeenseesseeneenaees 147 Figura 7 7 Estudo de caso Diagrama unifilar de MT e BT 152 Figura 7 8 Estudo de caso Modelagem da rede el trica no MATLAB Simulink 153 Figura 7 9 Alimenta o el trica dos equipamentos de soldagem a ponto 155 Figuras 7 10 e 7 11 Registrador eletr nico digital de grandezas el tricas 157 Figura 7 12 Instala o dos TCs flex veis Pa pis aaa poda ada Tua 157 Figura 7 13 Parametriza es atrav s de microcomputador port til 157 Figuras 7 14 e 7 15 Painel de instala o do registrador detalhe da instrumenta o frontal existen
286. rma o de transformador de potencial DEI aed alee ba RU da Ra SR AAE Silicon Controlled Rectifier SIAL COM iciiireicaserieencice Syncronous Static Compensator ou Syncronous Static Condenser GESTO PRENDE E NE MA ANP Ort AE DMR AN INT Transformador de corrente TP PISA REAR Cousin SUR RN DRA RD ARENS RAR RD E O ARA Transformador de corrente ERR S eiat cyanate stadioomitens Unidade de faturamento de demanda reativa excedente DRE sisi Seo aa ia Unidade de faturamento de energia reativa excedente S mbolos e unidades utilizados em express es matem ticas e f rmulas de c lculo ees sain a E a dA bein ara Amp re corrente el trica OEE Po QD Ae Sas Bis ee O NG SORA NRARA OR NRO Farad capacit ncia CA siete TUPA O CDL a accede ARR abe NS ati ahs cuca ERR RR Consumo de energia ativa kWh pa ed teats tae O Capacit ncia do primeiro banco de capacitores energizado O eee tone A E E Capacit ncia do primeiro banco de capacitores a energizar Dis A a aiid Degrau m nimo em corrente reativa capacitiva ajust vel no CAFP OS Qs isa Bia esas PI PERITO PURA RR fator de pot ncia em sistemas senoidais COS Q1 OU COSA nuk iis Baus ain Leica sd rir flor de pot ncia n o corrigido COS OU COS OL cicero fator de pot ncia corrigido GS pen Sais ROD ED NR ERROR RAR RR CR RR Capacit ncia total farads Erei E EE TE hued Tens o interna da m quina s ncrona Volts F n a E a OE Farad unidade de capacit ncia E E EE AEE EE E EAE E E VIR Frequ ncia He
287. rma o dos TPs e TCs da medi o cf RTC x RTP 21 Fator de Pot ncia note se que o valor do fp n o explicitamente apresentado 22 e 23 fator de carga fora de ponta e na ponta respectivamente o fator de carga definido como o quociente entre o consumo de energia ativa kWh e o produto da demanda m xima registrada e do n mero de horas efetivas contabilizadas no ciclo de faturamento em cada posto hor rio fora de ponta e ponta ou seja FC kWh kWm x x horas 24 RTP rela o de transforma o dos transformadores de potencial da medi o 25 RTC nesse caso embora a sigla do par metro sugira tratar se da rela o de transforma o dos transformadores de corrente RTC refere se na realidade corrente nominal prim ria dos TCs 26 perdas trata se de um valor percentual aplicado aos valores registrados de consumo e demanda para compensar as perdas internas no transformador quando a medi o de energia el trica se faz em baixa tens o nesse caso as perdas por transforma o n o s o enxergadas pela medi o e precisam ser compensadas assumem se os percentuais de 1 nos fornecimentos em tens o superior a 44 kV e de 2 5 dois e meio por cento nos fornecimentos em tens o igual ou inferior a 44 kV quando a medi o feita no prim rio o perdas n o precisa ser considerado por j estar contemplado nos valores medidos 27 e 28 demandas kW faturadas nos hor rio
288. rmente relativamente instabilidade na corre o do fp revelada pela altern ncia entre per odos com excesso ou com escassez de capacitores pois em geral os controladores autom ticos atuam em um determinado instante com base na m dia dos par metros el tricos por ele enxergados em um per odo anterior per odo de 1 minuto aqui adotado como premissa para o sistema convencional Portanto para o sistema autom tico convencional pode se considerar que quanto mais defasado for o tempo entre suas atua es consecutivas comparativamente din mica operacional da carga e quanto mais pronunciados forem os picos de solicita o de reativos em compara o com a m dia demandada maiores ser o as chances de que os bancos capacitivos dispon veis sejam subutilizados Admite se portanto que em se tratando de cargas com din mica r pida a pot ncia capacitiva necess ria calculada e implantada para a compensa o da m xima solicita o de reativos detectada por medi o pr via ao in cio de um estudo de corre o do fp pode n o vir a ser integralmente utilizada por um sistema de corre o autom tico convencional simplesmente porque tal sistema poder n o enxergar essa solicita o na pr tica Em outras palavras perante a presen a de picos de reativos de curta dura o ainda que frequentes o controlador autom tico processar informa es que possivelmente n o refletir o de maneira aproximada tais solicita es O
289. rmula es para o processo b sico de corre o do fp A nova planilha apresentada parcialmente na Tabela 7 7 per odo de 1 segundo tamb m considera que o in cio do monitoramento se deu no milisegundo 4 300 As din micas operacionais de ambos os sistemas de controle do fp envolvendo os tempos para sensoriamento processamento de informa es c lculos e as a es de controle efetivo foram definidas das seguinte forma Controlador autom tico comercial M dulos tiristorizados comerciais tempo global de 125 ms similarmente ao que foi considerado na an lise apresentada no subtitem 7 2 8 5 STATCOM BT conceitual tempo global de resposta equivalente a 5 ms julga se que esse tempo entre a es de controle consecutivas seja compat vel com a opera o normal adequada de um equipamento com pot ncia nominal de 50 kVAr note se que para a s ntese de grandezas a 60 Hz sa da do STATCOM BT a cada 5 ms e levando se em conta que os chaveamentos da ponte inversora fossem realizados em tempos 20 vezes menores ter se ia uma frequ ncia de chaveamento de aproximadamente 4 kHz patamar que se v na pr tica para conversores de frequ ncia em BT e que em tese n o sobreelevaria significativamente as perdas no equipamento Nas simula es para essa an lise as a es efetivas de corre o iniciaram se no milisegundo 4 305 pelo STATCOM BT 5 milisegundos depois do instante de inicio do monitoramen
290. rrente comprometimento de parcela da capacidade dos transformadores e alimentadores apenas para suprimento da energia reativa subutiliza o do sistema el trico incid ncia de nus nas contas de energia 2 2 1 3 Principais causas do baixo fp em uma instala o el trica Geralmente as causas da ocorr ncia de baixo fator de pot ncia nas instala es el tricas decorrem conforme CEMIG 1997 COTRIM 1 2008 MAMEDE 2007 WEG 2001 e TLA 200 da presen a predominante de motores el tricos de indu o e de m quinas de solda do tipo motor gerador fundamentalmente os de baixa e m dia pot ncias equipamentos que mesmo operando plena carga em geral n o atendem ao fator de pot ncia de refer ncia 0 92 exigido pela legisla o da presen a de motores el tricos operando em vazio ou com baixas condi es de carregamento situa es agravantes que reduzem drasticamente seus fatores de pot ncia operacionais da presen a de m quinas de solda do tipo transformador retificador principalmente quando existentes em maior n mero e com elevadas jornadas de funcionamento di rio da presen a de tens o el trica elevada nos equipamentos com principios de funcionamento baseados na gera o de campos magn ticos a pot ncia reativa porporcional ao quadrado da tens o aplicada da presen a de reatores de sistemas de ilumina o de descarga sem corre o individual incorporada por n o
291. rtz ou Hz WEP e a A hs Freq ncia efetiva da tens o da rede se diferente de 60 Hz Wy E EE EENT EENE EAST Frequ ncia nominal da rede Hz J FUNDAMENTAL eeeeeeeeeses Freqti ncia da componente fundamental da tens o ou corrente 60 Hz R DESINTONIA INICIAL BA ota a Fregii ncia de desintonia inicial sem corre es Hz R DESINTONIA CORRIGIDA Freqti ncia de desintonia corrigida em fun o de toler ncias Hz RESSON NCIA OU R saias Fregii ncia associada ordem harm nica de resson ncia Hz Dear o sissy lec nie SE TEE Fator de pot ncia inicial E E E dc Fator de pot ncia final SPREA E AE ATES Fator de pot ncia real considerando se harm nicas PD RETE Fator de pot ncia indutivo m dio calculado para o per odo de faturamento TDi sitio fas iba ee iae ia Fator de pot ncia de refer ncia 0 92 indutivo ou capacitivo DRA eat elie Pies e A Fator de pot ncia calculado em cada intervalo de 1 uma hora Dep Re cis tal RG A GU Ns Sales ARA A GR RC a dice Horas 5 EE RU EN RAMOS AOMORI CER DN CURRAIS EE SN A Henry unidade de indut ncia TOUT RR SR Sua ca RS ED SR SRI AE ie Corrente el trica simbolo AOU Tiers df une T a a a Corrente harm nica Amp res Dearth Ram ENTRA te cet TORRE AUUERERE Rigo DATA tec hua Ra De Uta Da ee E aa Corrente em valor eficaz Amp res IsTEP Menor diferen a de corrente reativa existente entre est gios capacitivos Amp res Da cee esto Pe nr AER Componente fundamental 60 H
292. s Tempo gt Figura 2 2 Angulo de defasagem entre tens o e corrente Fonte SIEMENS 2005 figura traduzida Certas cargas como por exemplo as l mpadas incandescentes ou os fornos resistivos conseguem transformar toda a energia consumida em outras formas de energia energia luminosa e t rmica no caso das l mpadas incandescentes e basicamente energia t rmica no caso dos fornos resistivos calor por convec o e por radia o Outras tais como os motores de indu o utilizam parte da energia consumida para sua opera o pr pria manuten o de seus campos magn ticos internos e parte para a transformando em trabalho til e para o suprimento de suas perdas internas Na pr tica quando se diz que uma instala o apresenta baixo fator de pot ncia isso significa que a energia total consumida pelo conjunto de seus equipamentos em opera o comp e se por uma parcela de energia ativa kWh e por uma parcela de energia reativa superior a 0 426 kVArh para cada kWh consumido se tomada como base a faixa permiss vel para o fp Figura 2 3 estabelecida pela atual legisla o para consumidores cativos entre 92ynpurivo 0 92capacitivo conforme j citado no subitem 2 2 ANEEL 2000 No caso dos consumidores livres para os quais existem especificidades abordadas em legisla o complementar pr pria tais limites variam podendo ser superiores a 0 92 33 Figura 2 3 F
293. s No Cap tulo 6 enfatiza se a eletr nica de pot ncia aplicada corre o do fp S o abordadas as principais caracter sticas dos m dulos de pot ncia tiristorizados comerciais para chaveamento de capacitores suas funcionalidades e principais aspectos associados s especifica es t cnicas com base em data sheets comerciais Al m dos sistemas comercialmente dispon veis nesse cap tulo busca se tamb m investigar e caracterizar as principais funcionalidades de um sistema com topologia baseada na tecnologia STATCOM potencialmente aplic vel em baixa tens o para um maior refinamento na corre o do fp principalmente para a compensa o din mica de picos oscilat rios na demanda de pot ncia reativa solicitada pelas cargas com r pidas din micas operacionais O Cap tulo 7 mais extenso concentra se na avalia o de um caso real apresentando um estudo baseado em dados obtidos em campo O objetivo final desse cap tulo reside na avalia o do emprego das tecnologias de corre o convencional e din mica para a corre o do fator de pot ncia de equipamentos de soldagem a ponto por resist ncia largamente utilizados na ind stria automobil stica e cuja opera o apresenta uma r pida din mica operacional Inicialmente o cap tulo contextualiza o tipo de carga em quest o e posteriomente aborda seu comportamento el trico as necessidades de compensa o de reativos e os principais relacionados aos sistemas de corre
294. s de demanda Em outras palavras pode se considerar que os fatores de pot ncia obtidos a partir da atua o dos sistemas autom ticos din micos resultaram de uma busca mais focada pelo fator de pot ncia alvo enquanto que o sistema autom tico convencional apresentou para o caso analisado uma performance bem menos refinada exercendo um controle apenas relativo Ainda no que tange aos desvios entre os fatores de pot ncia ajustado e operacional nota se que o fp ajustado no controlador autom tico constitui se como um par metro importante Quanto mais lenta for a din mica de atua o do sistema de corre o face din mica da carga mais elevado dever ser esse ajuste buscando se evitar que a medi o enxergue um fp hor rio inferior ao valor de refer ncia 0 92 Na Tabela 7 9 podem se observar resultados 200 de simula es realizados nas planilhas de an lise para v rios fatores de pot ncia ajustados no controlador autom tico de cada sistema de corre o aqui avaliado Tabela 7 9 Fatores de pot ncia ajustados e operacionais Paralelo comparativo Fator de Pot ncia ajustado no CAFP Intervalo 0 95ixpurivo 0 94npurivo 0 93inpurivo 0 92ynpurivo Sistema de Corre o do fj a S P Fator de Pot ncia operacional m dio potencialmente enxergado pela medi o se mantido pelo per odo de 1 hora Autom tico convencional E 0 905 INDUTIVO 0 8 79 INDUTIVO 0
295. s foram realizados em per odos diurnos manh e tarde e noturnos noite e madrugada obtendo se ao todo 225 951 grupos de registros diurnos e 264 764 grupos de registros noturnos completos contendo cada qual todas as grandezas el tricas anteriormente citadas para cada instante de captura de dados O registrador foi instalado na S E LAS 1 mais precisamente no quadro el trico codificado como L1 QPC1 440V para o monitoramento do circuito geral secund rio associado ao transformador TR 3 1 250 kVA Pelas Figuras 7 10 a 7 13 pode se visualizar fotografias do 157 registrador utilizado e seus acess rios do local de sua instala o e da realiza o da parametriza o em campo atrav s de microcomputador port til Figura 7 13 Parametriza es atrav s de microcomputador port til Figuras 7 14 e 7 15 Painel de instala o do registrador detalhe da instrumenta o frontal existente Fonte Figuras 7 10 a 7 15 EFFICIENTIA 2007 158 Realizados os monitoramentos e coletados os dados os registros foram migrados para planilhas Excel e sistematizados para que se tornasse possivel trabalhar mais diretamente com os valores obtidos tr est LL rel tez 00 266 Fez E9 60058 eroze 60Z 68 EpL LIZ 89 ree rel z9 88987 9 t82 E81 06 05088 0G ZELL OZ Zit PS Grr zL ver 29 852 19 tse 09 L Sc 27 50 01 8007 6 7 EE PL L6L 99 922 261 CL 68E ELZ EL 9E0 901 LL SLE 8L 6L eer ILZ
296. s informa es a partir das quais pode se compreender de maneira simples a opera o dos medidores no que se refere captura dos sinais de tens o e corrente obtidos atrav s de TP s transformadores de potencial e TC s transformadores de corrente bem como sua convers o nas grandezas de interesse para o tema aqui abordado ou seja as pot ncias e energias ativa e reativa A partir delas como se sabe definem se os par metros necess rios para a quantifica o da demanda e da energia reativa excedentes e em ltima inst ncia do fator de pot ncia operacional Aborda se tamb m a sensibilidade dos sistemas de medi o 28 ou em outras palavras a velocidade com que os mesmos s o capazes processar e de registrar as grandezas el tricas No Cap tulo 5 s o apresentadas as principais caracter sticas e configura es dos sistemas autom ticos em baixa tens o disponibilizados pelo mercado O foco consiste na abordagem geral e isoladamente dos seguintes sistemas sistemas convencionais baseados em controladores autom ticos com est gios comandados atrav s de rel s contatos secos e capacitores est ticos energizados desenergizados atrav s da manobra de contatores eletromec nicos sistemas din micos baseados em controladores autom ticos com est gios comandados a estado s lido atrav s de transistores e capacitores est ticos energizados desenergizados atrav s m dulos de pot ncia tiristorizado
297. s o 10 5 2 Indutores para sistemas desintonizados aplic veis a sistemas convencionais o sistem s a tiristores O E eae Ta 118 6 A Eletr nica de Pot ncia aplicada Corre o do fpP sesesoessssessossesossoesesocsossesocssssosose 121 6 1 Tiristores e m dulos de pot ncia comerciais i eee eeereeeeeeeeeeeanee 121 6 22 Qtiristor SER ca Miele erect ABN eee VD St cies Nv BRE ETR oa es E APR ge NAR a Sa ads 121 6 1 3 S ntese geral das principais caracter sticas t cnicas e dimensionamentos especifica es de m dulos tiristorizados atrav s de data sheets ccccccccssceeseeteeeees 121 6 1 4 M dulos de pot ncia comerciais asas adiada 126 6 1 5 M dulos de pot ncia Recursos e funcionalidades s nnseseeseeseesseseeseesseessesersseesse 128 6 2 Compensa o din mica utilizando eletr nica de pot ncia para acionamentos em degraus r pidos e implementa o adicional para ajuste fino com base na tecnologia STATCOM aplicada em baixa tens o 131 6 2 Considera es Preliminares aurea ASS Ud 131 6 2 2 A tecnologia STATCOM Introdu o te rica b sica 131 6 2 3 Possibilidade de investiga o pesquisa e desenvolvimento quanto utiliza o de um STATCOM BT para ajuste fino na corre o do fp 137 6 3 Sistemas convencionais x Sistemas din micos Comparativo geral 140 7 Estudo ba
298. s o apresentados os principais coment rios e conclus es acerca dos resultados obtidos no trabalho realizado Sob a tica espec fica da engenharia de aplica o esta Disserta o procurou caracterizar os sistemas para corre o do fator de pot ncia em baixa tens o comercialmente dispon veis no mercado convencionais e din micos bem como avaliar os principais aspectos de seu emprego objetivando a compensa o de reativos corre o do fator de pot ncia de cargas industriais com r pida din mica operacional Adicionalmente buscou se investigar em car ter preliminar um sistema ainda n o dispon vel comercialmente e a ser pesquisado com maior profundidade configurado por um conjunto composto por m dulos tiristorizados capacitores est ticos e por um STATCOM BT conceitual com o intuito de se possibilitar um maior refinamento nas compensa es dos picos de demanda de pot ncia reativa Espera se que a compila o e sistematiza o das informa es apresentadas ao longo de todo o texto bem como os resultados do caso real apresentado no Cap tulo 8 possam ser teis aos profissionais da rea el trica atuantes nos segmentos de consultoria projetos e manuten o fundamentalmente quando da necessidade de se abordar um problema relacionado ao fator de pot ncia e s alternativas de mercado existentes para sua corre o em baixa tens o Em se tratando da corre o do fp de cargas com din mica r pida as principais conc
299. s 7 2 8 3 a 7 2 8 6 algumas avalia es coment rios adicionais proje es e conclus es merecem reafirma o e destaque S o eles Exatid o na corre o do fp fp parametrizado ajustado x fp obtido Nota se que a proximidade entre o fp pretendido ajustado nos sistemas de controle e o fp efetivamente obtido est associada ao tempo de resposta do sistema de corre o ou seja velocidade com que o sistema esteja apto a monitorar as grandezas el tricas processar 198 c lculos e atuar efetivamente para a compensa o de reativos Sob esse aspecto e se avaliada a mesma base temporal de dados prim rios mesmo intervalo de tempo de corre o os sistemas de compensa o din mica do fp obviamente respondem mais satisfatoriamente aos requisitos de corre o para cargas com din mica r pida conduzindo a fatores de pot ncia operacionais mais pr ximos do valor ajustado A Tabela 7 8 apresenta os resultados para o intervalo no qual registrou se a maior pot ncia reativa demandada pela carga Tabela 7 8 Exatid o na corre o do fp Paralelo comparativo i n Fator de Intervalo analisado isana de compensa o dk Pot ncia corre o efetivamente Fator de Pot ncia Benes ajustado em curso obtido premissa Autom tico convencional capacitores acionados por 0 95 17s 0 905 mpunivo contatores Autom tico din mico capacitores acionados por m dulos tiristorizados com 0 95 17s 0 948 woutivo
300. s fora de ponta e de ponta respectivamente com tarifas normais 29 demanda kW de ultrapassagem no hor rio fora de ponta correspondente diferen a entre o valor m ximo registrado note se que o valor m ximo registrado superou em mais de 10 o valor contratual kWmax gt 1 1 x KWconrraraDo no caso espec fico da conta apresentada n o houve ultrapassagem de demanda no hor rio de ponta 74 30 Demanda reativa excedente UFDR em kVAr no hor rio fora de ponta note se que esse valor 399 kVAr decorre da diferen a entre a DMCR 3 717 kW valor maximo mensal e a m xima demanda fatur vel no hor rio fora de ponta 3 318 kW indicada com o c digo 08 os valores em Reais R relativos ao FDR e ao FER tamb m encontram se circundados A conta de energia el trica um documento fiscal Sua estrutura o geral e lay out podem variar de uma concession ria para outra Por m os princ pios b sicos de monitoramento medi o c lculo das grandezas el tricas e determina o dos valores s o os mesmos e seguem atualmente as diretrizes impostas por ANEEL 2000 4 4 Medidores eletr nicos de energia el trica 4 4 1 Considera es gerais e aspectos t cnicos A partir da Portaria n 1 569 do DNAEE 23 12 1993 por m fundamentalmente a partir de 1996 os sistemas de medi o de energia baseados em medidores eletr nicos para faturamento dos consumidores enquadrados em tarifa o horo sazonal come aram a se
301. s tr s terminais c a de forma que a pot ncia reativa possa fluir livremente entre eles Enxergando se isso a partir dos terminais c a pode se considerar que o conversor estabelece um fluxo de corrente circulante entre as fases com pot ncia l quida instant nea nula A necessidade da presen a do capacitor c c para armazenamento deve se teoricamente igualdade necess ria entre as pot ncias instant neas de sa da e de entrada A forma de onda sa da do conversor n o se constitui como uma sen ide perfeita Devido ao padr o de chaveamento das chaves semicondutoras a pot ncia instant nea de sa da VA incorpora uma componente flutuante oscilat ria mesmo que as correntes de sa da sejam praticamente senoidais Portanto para que n o seja violada a igualdade entre as pot ncias instant neas entrada e sa da do conversor deve haver um ripple ondula o na corrente que flui pelo capacitor c c j que este promove uma tens o constante nos terminais de entrada do conversor A presen a desse ripple na corrente devida t o somente aos componentes de ripple na tens o de sa da que s o fun o do m todo de chaveamento adotado para sintetizar tal tens o Utilizando se um padr o apropriado de chaveamento baseado na t cnica PWM e ou adotando se estruturas multi pulsos a distor o na tens o de sa da e o ripple de corrente sobre o capacitor podem ser reduzidos minimizados Na pr tica em fun o de des
302. s valores m ximo e m nimo atingiram respectivamente 0 9727npurivo 0 9120rnpurivo No instante da m xima pot ncia reativa demandada destacado em amarelo na Figura 7 29 verificou se um fp 0 9320npurivo N o houve a ocorr ncia de fatores de pot ncia capacitivos 179 Pot ncia Ativa Pot ncia Reativa 0 00 H T T T HOH T 4000 4100 4200 4300 4400 4500 4600 4700 4800 4900 5000 5100 5200 5300 5400 5500 5600 5700 5800 5900 6000 T T T 1 Fator de Pot ncia T ol T T T T LT 0 10 waaa 0 00 4000 4100 4200 4300 4400 4500 4600 4700 4800 4900 5000 5100 5200 5300 5400 5500 5600 5700 5800 5900 6000 T T T 1 Inser o retirada de Capacitores 800 E E TO CoH COT mm 650 600 550 500 450 400 350 pH 300 250 200 150 4 100 50 t
303. sa o de reativos Fonte STAROSTA 2006 figura traduzida e adaptada As pontes rolantes largamente empregadas em diversos segmentos industriais operam de maneira similar aos guindastes possuindo geralmente v rios motores el tricos com opera o combinada em fun o do trabalho a ser executado Portanto podem ocorrer partidas simult neas e a opera o geralmente intermitente Nessa situa o elevados niveis de pot ncia reativa podem ser demandados da rede de alimenta o em curtos intervalos de tempo A2 2 3 Prensas As prensas s o equipamentos muito utilizados em determinados segmentos industriais fundamentalmente na ind strias automotiva de auto pe as e ind stria metal rgica sendo geralmente hidr ulicas ou mec nicas Em vazio as prensas hidr ulicas consomem energia reativa de magnitude praticamente constante para suprimento da bomba hidr ulica Em carga observa se o incremento moment neo na demanda de pot ncia reativa perdurando por pequenos intervalos de tempo quando abrem se as v lvulas para bombeamento do fluido geralmente leo que ser introduzido nos cilindros de press o para a realiza o do trabalho mec nico necess rio 234 Nas prensas mec nicas observa se o consumo de energia reativa intermitente e s bito ocorrendo apenas quando o trabalho mec nico efetivamente executado A2 2 4 Centrifugas ind strias de a car e lcool O processo de centrifuga o para a ob
304. sa Ao final s o comparados os sistemas convencionais e os sistemas din micos 6 1 Tiristores e m dulos de pot ncia comerciais 6 1 2 O tiristor SCR A teoria geral e os conceitos associados ao tiristor SCR Silicon Controlled Rectifier ou Semiconductor Controller Rectifier constituem a base para o melhor entendimento das especifica es t cnicas dos m dulos de pot ncia para chaveamento de capacitores A crit rio do leitor tal teoria poder ser revisada com base em CEFET SC 2002 IIT 2006 POMILIO 2000 ALMEIDA 1986 e RIEHL 200 Os pontos mais importantes a serem observados em uma poss vel revis o te rica relativa ao SCR s o as situa es de polariza o direta e reversa os m todos de disparo e de comuta o bloqueio as caracter sticas est ticas curva V x D as caracter sticas din micas disparo ccondu o e bloqueio as perdas o dimensionamento t rmico os principais par metros relacionados ao dimensionamento especifica o e as prote es 6 1 3 S ntese geral das principais caracter sticas t cnicas e dimensionamentos especifica es de m dulos tiristorizados atrav s de data sheets abordagens baseadas em HPE 2 2008 e IXYS 2007 O conhecimento pelos profissionais de mercado ainda que b sico das principais informa es indicadas pelos fabricantes de SCR s em seus data sheets importante para que se possa avaliar e entender a especifica o co
305. seado em um caso real Equipamentos de Sodagem na Ind stria Automobilistica csssiicsctcecsscsccdscsseteveccoascaccccosssencscscssdostescacessseaccsessooscssecscdecteseasessoeaceceesceas 143 7 1 Cargas com din mica r pida na ind stria automobil stica solda a ponto ponteadeitas asas cuidem lados asd ENIO e aid aa a ade au 143 Tl Contexinaliza o 330 06 Gees oi eR es aE 143 7 1 1 1 Solda a ponto por resist ncia ac sniara road Era ERRA Fa iotecusesanceast 143 Da Vas Equipamentos Lu ay ni Rah cage A ER RS Goma a ceri alate 145 7 1 1 3 Ciclo b sico de soldagem a ate USE ORA CSA Da a 147 7 1 1 4 Vantagens e desvantagens do sistema de solda a ponto por resist ncia 148 7 2 Estudo de caso Ponteadeiras na ind stria automobil stica 149 oP sa IVER OIG AO a a A Pi a E A Nite aol E ae Le 149 7 2 2 Caracter sticas gerais da instala o el trica analisada cee ceseeseeseeeeceeeceecnseeneeeneees 149 7 2 3 Barramentos BT de interesse efetivo para o estudo cc see 154 7 2 4 Causas do baixo fp instala o como um todo e nus mensal uu ee eet eeeeeeteeeeeee 154 7 2 5 Principais caracter sticas t cnicas dos equipamentos de soldagem a ponto 154 7 2 6 Caracteriza o dos par metros el tricos operacionais nos barramentos de alimenta o geral de esta es de soldagem medi es monitoramentos 156 7 2 7 Tabela Resumo dos monitoram
306. sente nos controladores mais modernos refere se menor diferen a de pot ncia reativa existente entre est gios algumas vezes denominada Qsrgp do banco de capacitores a ser controlado par metro que a base para a defini o da sensibilidade das a es de controle Em linhas gerais a sensibilidade um par metro que permite regular a frequ ncia e ou a velocidade de interven o do controlador Com sensibilidade baixa o que significa controle mais refinado obt m se uma regula o mais r pida e um maior n mero de chaveamentos Com sensibilidade mais elevada controle menos refinado a regula o mais lenta e o n mero de chaveamentos decresce para um mesmo intervalo de tempo e um mesmo comportamento de uma carga com din mica r pida Em linhas gerais pode se considerar que o n vel de sensibilidade representa a in rcia no tempo de resposta do sistema de controle a uma necessidade de pot ncia reativa equivalente ao menor capacitor programado para um determinado est gio ou menor diferen a de pot ncia reativa existente entre os est gios Osrep Perante a necessidade do suprimento de pot ncias reativas superiores o tempo de rea o do controlador ser obviamente mais curto 103 Exemplos de Osrgp s o apresentados a seguir para controladores de 4 est gios a partir das pot ncias reativas hipot ticas parametrizadas para cada est gio Segii ncia 1 1 1 1 1 50 kVAr 1 50 kVAr 1 50 kVAr 1 50 kVAr
307. sicos com esse mesmo aspecto construtivo Figura 5 19 Tipos de capacitores de baixa tens o disponibilizados no mercado brasileiro Fontes WEG 2 2008 LIFASA 2007 e EPCOS 1 2007 No Brasil as refer ncias NBR IEC 1 2009 NBR IEC 2 2009 IEEE 2002 e IEEE 1992 s o os documentos normativos mais aceitos no Brasil para a defini o das caracter sticas t cnicas requeridas para os capacitores BT Dentre as principais caracter sticas e funcionalidades dos capacitores de qualidade atualmente disponibilizados no mercado algumas delas explicitamente definidas por norma merecem destaque com base em EPCOS 1 2007 EPCOS 2009 SIEMENS 2005 SIEMENS 2 2002 WEG 1 2008 e WEG 2 2008 Diel tricos e autoregenera o Atualmente pode se considerar que o estado da arte na fabrica o de capacitores de baixa tens o consiste na utiliza o de diel tricos secos elaborados com a tecnologia dos filmes metalizados deposi o de zinco e alum nio em filmes de pl stico polipropileno com propriedades autoregenerativas secagem a v cuo e impregna o com resina biodegrad vel resina de poliuretano g s inerte ou leo A espessura do filme metalizado define a tens o de aplica o e o tipo de impregna o isola o confere maior ou menor robustez operacional ao capacitor geralmente influindo na expectativa de vida til na suportabilidade a correntes de inrush e a sobrecorrentes perm
308. sosnssbosansoconsencetnanes 25 LOBOS graces Da O ta wae panacea este eects ceca iene oa pans oman aoueeontane 25 1 2 Contri DUIE Sana i ss vs Ges a ER SAA es EO EE 26 1 3 Organiza o do texto n i a e e a a a a e a Sask 27 2 Fator de Pot ncia Abordagem Geral e Revis o Te rica sseessesccsseesoosscessesooesccsseesoe 30 ZVO fator de Potencia a aa A RE EA AEAT T AAA ARAE 30 Did REVIS O TC TICA nnan anea iaka e Pat a e AA An as AA a iaa 31 2 2 l Conceitos elementares cistinon anuer r a a a a ORS 31 2 2 1 1 Caracteriza o b sica do fator de pot ncia sesessessessrsseessesrsseosseesresresseessesresseesse 31 2 2 1 2 Problemas ocasionados pelo baixo fator de pot ncia 33 2 2 1 3 Principais causas do baixo fp em uma instala o el trica eee eeeeseeeeeneeeeeceeenseeaee 34 2 2 1 4 Considera es gerais sobre as possibilidades de corre o do fp 35 2 2 3 Benef cios adicionais advindos da utiliza o de capacitores t 37 2 2 4 Bancos autom ticos de capacitores ceccceesseesseceseceeeeesseeeeseecsaeceseeseeeenseecsueceseeneeeeeseees 38 2 2 5 Capacitores com tens o e frequ ncia nominais diferentes da tens o fregq ncia da rede el trica eua iien niie n iiaa a a iai 39 2 2 6 O fator de pot ncia perante a presen a de harm nicas 40 2 2 6 1 Capacitores e distor es harm nicas Lussseeianrgsunedatao que canim patas atas ea na Cana 40 2 200 2 Fator
309. squem tico em blocos simplificado Os sinais anal gicos de corrente e tens o capturados a partir dos secund rios de TPs e TCs s o conformados e amostrados convertendo se em sinais digitais por meio de conversores A D Figura 4 10 Realizada a convers o os circuitos digitais subsequentes processam as informa es e calculam as grandezas el tricas de interesse 0 8 0 8 0 6 06 DA 044 0 2 dot 0 2 Anal gico Digital Pad Tens o Anal gica Digital Figura 4 10 Convers o anal gico digital 78 Um dos par metros importantes no processo de convers o anal gico digital realizado em um medidor eletr nico a Taxa de Amostragem ou frequ ncia de amostragem Em uma abordagem simples pode se dizer que ela se refere frequ ncia com que os conversores A D capturam os sinais anal gicos instant neos de tens o e corrente em 1 ciclo completo 16 7 milisegundos em 60 Hz para realizar a convers o Essa caracter stica al m da resolu o em bits reflete a habilidade dos conversores A D em reconstruir digitalmente os sinais anal gicos com maior ou menor fidelidade precis o A partir dessa reconstru o digital ser o determinados os valores rms eficazes de tens o e corrente em um dado intervalo de tempo de forma que as demais grandezas mensur veis possam ser calculadas e registradas Segundo SCHLOBOHM 2005 considera se que uma taxa de 16 amostras por cic
310. ssusta gil RS Tabela 7 7 Pot ncias capacitivas para corre o do fp M dulos Capacitores e STATCOM BT ierra ean a a tear nao tea Tabela 7 8 Exatidao na Corre o do fp Paralelo comparativo Tabela 7 9 Fatores de pot ncia ajustados e operacionais Paralelo comparativo Listas de siglas abrevia es nomenclaturas t cnicas s mbolos e unidades Siglas abrevia es em textos ABINE Dra ei E O tee teal Associa o Brasileira da Industria Eletroeletr nica 7 Do TNI BIRIA a caos A hala E O a Associa o Brasileira de Normas T cnicas ABRADEE zrni Associa o Brasileira de Distribuidores de Energia El trica AES Eletropaulo iss entes American Power Electric Co and Southern Co Eletropaulo ANPE yish a aah a e eSt Ag ncia Nacional de Energia El trica ANSE eich hs sss ct A E E A Ee American National Standards Institute CEMI sam coda ted asso tah Sava nade aaa inate aa ates Companhia Energ tica de Mionas Gerais CELPE rean RPI DADO RE RR pa DC RPE A NR Companhia Energ tica de Pernambuco COD o at rN Na en et br ae OR a he Comit de Distribui o CORE Pri na ea ai ARDE di a ig Mth a dao tide canada Companhia Paranaense de Eletricidade CPPCC OIG nyieuna cal dl a Companhia Paulista de For a e Luz PNA o CR spa RED A AR PRN Departamento Nacional de guas e Energia El trica ELE ROB RAS o i od o o aa A a ted cs a Centrais El tricas Brasileiras DEC O ANE T T OA T International Eletrotechnical Comission TPE
311. t 50 C sob carga nominal a comuta o suave do capacitor por meio do sensoriamento da tens o no banco e na rede bloqueio dos tiristores em caso de erro externo indica o frontal de m dulo energizado led frontal indica o do estado do capacitor capacit ncia conforme as toler ncias especificadas 128 desligamento autom tico em caso de resson ncia com possibilidade de ativa o destiva o pelo usu rio comunica o serial RS 232C RS 485 opcional temperatura ambiente de 0 a 50 C umidade relativa do ar de 5 a 90 sem condensa o altitude m xima 1000 m acima do nivel do mar obs de 1000 m a 4000 m acima do n vel do mar redu o de 1 na corrente para cada 100m acima de 1000m grau de polui o 2 conforme UL508 normalmente somente polui o n o condutiva a condensa o n o deve causar condu o nas part culas contidas no ar 6 1 5 M dulos de Pot ncia Recursos e funcionalidades Os modernos m dulos de pot ncia com eletr nica de controle incorporada s o equipamentos de alto desempenho baseados na utiliza o de tiristores normalmente s o utilizados apenas dois conjuntos em anti paralelo formando duas chaves est ticas c a sendo a terceira fase conectada diretamente entre a rede de alimenta o e ao banco de capacitores Tais m dulos garantem o acionamento r pido e preciso dos capacitores limitando no instante da energiza o a corrente transit ria
312. t 2 obter se a express o abaixo MOHAN 2 1989 l FP a 1 THD 1007 2 16 rea I sistema 3 Oequilibrado cos Esta express o correlaciona o fator de pot ncia de deslocamento cos 1 o fator de pot ncia real e a DHTi perante a aus ncia de harm nicas na tens o de alimenta o evidenciando que quanto mais distorcida for a corrente mais desviados estar o o fp real e o cos Para altos conte dos harm nicos ou seja quanto mais significativa for a presen a de harm nicas na rede mais dif cil e complexa torna se a tarefa de corrigir satisfatoriamente o fator de pot ncia A inser o de capacitores na rede pode se tornar insuficiente uma vez que o baixo fator de pot ncia passa n o mais a ser atribu do apenas presen a de cargas indutivas havendo a contribui o adicional da pot ncia reativa necess ria para sustentar a distor o do sinal E importante salientar que em instala es sujeitas presen a de harm nicas e caso tais harm nicas tamb m fluam pela alimenta o geral os sistemas de medi o das concession rias de energia que determinem o fator de pot ncia levando em conta apenas a rela o entre as pot ncia ativa e aparente frequ ncia fundamental seja o c lculo feito pelos par metros de consumo mensais ou hor rios estar o registrando fatores de pot ncia superiores aos reais uma vez que o cos ou fator de pot ncia real n o estar sendo medido
313. ta o em quilovolts I e In correntes nominais dos bancos j energizado e a energizar respectivamente em amp res e L indut ncia por fase entre os bancos associada aos cabos barramentos e indutores presentes no circuito s rie entre ambos em henrys
314. te ccccccccccecceesseeeseteeeeeeseeeeeenseeseeeaes 157 Figura 7 16 Parte das planilhas de dados prim rios elaboradas a partir dos registros de medi es acorns cert UE Ra E Sape ENRE ates 158 Figura 7 17 Estudo de caso Monitoramentos el tricos diurnos 1 subintervalo 160 Figura 7 18 Estudo de caso Monitoramentos el tricos diurnos 2 subintervalo 161 Figura 7 19 Estudo de caso Monitoramentos el tricos diurnos 3 subintervalo 162 Figura 7 20 Estudo de caso Monitoramentos el tricos diurnos 4 subintervalo 163 Figura 7 21 Estudo de caso Monitoramentos el tricos noturnos 1 subintervalo 164 Figura 7 22 Estudo de caso Monitoramentos el tricos noturnos 2 subintervalo 165 Figura 7 23 Estudo de caso Monitoramentos el tricos noturnos 3 subintervalo 166 Figura 7 24 Estudo de caso Monitoramentos el tricos noturnos 4 subintervalo 167 Figura 7 25 Per odo noturno 1 subintervalo 10 segundos iiiiie 169 Figura 7 26 Per odo noturno Subintervalo de 2 segundos compreendendo o instante de registro da m xima demanda de pot ncia reativa 170 Figura 7 27 Abordagem anal tica te rica preliminar para corre o Comportamento das pot ncias ativa reativa e do fP iii 174 Figura 7 28 Interpola o da din mica da carga para a pr
315. te j indicava nos artigos 14 e 15 Art 14 As medi es de tens o solicitadas ou amostrais devem ser realizadas utilizando se equipamentos com as caracter sticas minimas a seguir I taxa de amostragem de 16 amostras por ciclo de 60 Hz II conversor A D Anal gico Digital do sinal de tens o de 12 bits e III precis o de at 0 5 meio porcento da leitura 80 Par grafo unico A partir de 2005 as medi es amostrais dever o utilizar equipamentos de medi o com taxa de amostragem minima de 64 amostras por ciclo de 60 Hz Art 15 O equipamento de medi o dever permitir o c lculo dos valores eficazes de tens o utilizando intervalos de medi o de 10 dez minutos com janelas fixas e consecutivas de 12 a 15 ciclos de 60 Hz e apresentar as seguintes informa es I valores calculados dos indicadores individuais II tabela de medi o e II histograma de tens o Par grafo nico O equipamento dever expurgar os registros de leituras de tens o quando houver interrup o de energia el trica Em dezembro de 2003 a refer ncia ANEEL 2003 elaborada com o objetivo de alterar dispositivos e proceder ajustes em ANEEL 2001 indicava tamb m nos artigos 14 e 15 Art 14 As medi es de tens o oriundas de reclama o ou amostrais devem ser realizadas utilizando se equipamentos com as caracter sticas m nimas a seguir I taxa de amostragem de 16 amostras por ciclo III prec
316. te adotados na ind stria para a corre o do fator de pot ncia na baixa tens o Tamb m s o abordados os princ pios e caracter sticas gerais de sistema com um maior grau de sofistica o utilizando a tecnologia do STATCOM para uma compensa o mais fina e precisa Ao final s o comparados os sistemas convencionais e os sistemas din micos 5 1 Bancos autom ticos para corre o do fator de pot ncia Provavelmente a utiliza o de bancos capacitivos autom ticos seja a solu o t cnica mais atrativa para a corre o do fator de pot ncia em instala es el tricas de baixa tens o de m dio e grande portes Nessa configura o conforme o que j foi citado ao longo do subitem 2 4 2 2 os bancos de capacitores s o instalados de forma centralizada geralmente em subesta es abrigadas ou salas el tricas ligados aos barramentos de distribui o geral ou a barramentos de subdistribui o Comandadas por controladores autom ticos que monitoram continuamente a alimenta o geral para as cargas as unidades capacitivas s o energizadas desenergizadas individualmente ou em subgrupos para atendimento s necessidades de suprimento de energia reativa de acordo com par metros pr definidos 5 1 1 Corre o por bancos autom ticos convencionais 5 1 1 1 Caracteriza o geral Sistemas de corre o do fator de pot ncia compostos por bancos de capacitores acionados por contatores eletromec nicos s o usualmente denomina
317. tempo m dio global de resposta de 25 ms Automatico dinamico capacitores acionados por ct Ag 0 95 1 7s 0 937 purvo modulos tiristorizados com tempo m dio global de resposta de 125 ms 0 625 s Conceitual Autom tico 0 95 compreendido no intervalo de 0 953 npurivo din mico m dulos an an lise para os demais sistemas capacitores e STATCOM BT No caso do sistema autom tico convencional o fator de pot ncia m dio obtido para um maior intervalo de an lise 29 minutos aproximadamente atingiu um patamar superior equivalente a 0 937mpurtvo mesmo valor obtido para o sistema din mico em apenas 1 7 s de atua o considerado o tempo de resposta de 125 ms Todavia h que ressaltar que em fun o da din mica operacional tomada como premissa 1 minuto entre a es efetivas de corre o e 199 considerada a din mica bem mais r pida da carga esse resultado foi favorecido por v rias ocorr ncias de fatores de pot ncia indutivos bem acima do valor ajustado pr ximos da unidade ou mesmo pelos fps unit rios e capacitivos Infere se portanto que a corre o por esse sistema poderia causar a reboque excessos tempor rios de energia reativa capacitiva na rede sem a pronta atua o do controlador para reduzi los incorrendo em outras consequ ncias em princ pio n o desejadas eleva es significativas na tens o por exemplo Al m disso levando se em conta que o tipo de carga em quest o apr
318. ten o do a car nas ind strias do segmento sucro alcooleiro apresenta consumo vari vel de energia ativa e reativa Como a varia o da carga r pida os sistemas de compensa o est tica tornam se aplic veis para a adequada compensa o de reativos possibilitando o conveniente acompanhamento din mico dos ciclos operativos usuais A2 2 5 Injetoras Injetoras s o equipamentos muito utilizados nos segmentos industriais de produ o de artefatos e pe as confeccionadas a partir de compostos pl sticos e similares Sua fun o consiste em conformar o produto final a partir da mat ria prima aquecida injetando a sob press o por ar comprimido em moldes O consumo de energia reativa desse tipo de m quina varia de acordo com a etapa do processo a ser cumprida Como em geral v rias injetoras podem estar presentes em uma mesma instala o o comportamento global no que se refere ao consumo de energia reativa pode ser bastante vari vel dependendo da diversidade dos ciclos das diversas m quinas em opera o podendo ocorrer oscila es relativamente r pidas A2 2 6 Compensa o de reativos na partida de motores Outro exemplo de aplica o dos sistemas de compensa o de reativos em tempo real relaciona se partida de motores Durante as partidas considerando se que boa parte da eleva o das correntes e das quedas de tens o a elas associadas s o decorrentes da absor o de elavadas parcelas de correntes e
319. tiva e reativa capacitiva por um per odo superior a 35 dias g O equipamento deve processar e armazenar em mem ria os valores em pulsos equivalentes a energia ativa reativa indutiva e capacitiva al m da demanda UFER e DMCR separados em postos hor rios program veis m nimo 3 chamados ponta fora ponta e reservado h Deve acusar no mostrador de forma instant nea o registro das energias ativa e reativa i Deve apresentar no mostrador as grandezas el tricas constantes na tabela 1 em anexo j Deve possuir rel gio interno em tempo real k Deve possuir um dispositivo de alimenta o auxiliar para no caso de falta de energia preservar o conte do das mem rias e manter o rel gio interno por um per odo superior a 120 horas l Deve permitir a programa o de intervalos de integra o de 15 minutos e 60 minutos para o faturamento de demanda de pot ncia e da demanda e energia reativas excedentes ao fator de pot ncia de refer ncia respectivamente m O software de comunica o deve ser compat vel com o protocolo nacional padronizado possibilitando com isso o uso das leitoras programadoras hoje dispon veis NBR 13085 da ABNT tanto para programa o quanto leitura dos equipamentos 84 n Deve possuir uma sa da de sinais seriais para uso do consumidor conforme padr o nacional NBR 14522 Interc mbio de Informa es para Sistemas de Medi o de Energia El trica Padroniza o Caracter sticas El tricas
320. tiva necess ria corre o do fp para 0 95mpurivo 800 84 kVAr adotando se tamb m uma pot ncia comercial de 800 kVAr composta por 16 est gios de corre o equivalentes a 50 kVAr trif sicos A partir disso tornou se poss vel planilhar para o per odo de 30 minutos considerado as grandezas de interesse e o processo b sico de corre o do fp 182 Apenas parte dessa planilha apresentada na Tabela 7 5 mais especificamente o inicio do processo de corre o devido grande extens o da planilha completa Considerou se um per odo inicial sem corre o equivalente a 1 minuto e o in cio do processo de corre o a partir do 2 minuto e a cada minuto subseqiiente at o final do intervalo considerado A sistem tica de c lculo adotada quando da programa o da planilha basicamente a mesma utilizada nas an lises anteriores O que difere o tempo transcorrido para a determina o das grandezas m dias kW e kVAr a utilizar no c lculo da pot ncia capacitiva a ser inserida ou retirada ap s o seu t rmino tempo de 1 minuto Esse tempo refere se em ltima an lise ao tempo entre cada a o de controle sucessiva Conforme tamb m mencionado para a an lise r anterior importante ressaltar que a programa o das c lulas relativas as pot ncias capacitivas introduzidas ou retiradas m ltiplos de 50 kVAr levou em conta a melhor op o do ponto de vista do atingimento do fator de pot ncia pretendido
321. tivo o valor m dio do fp no subintervalo analisado situou se em patamar equivalente a 0 937 ipurivo considerando se o in cio dos procedimentos de corre o cerca de 0 8 segundo antes do pico de pot ncia reativa indutiva da carga os valores m ximo e m nimo indutivos atingiram respectivamente 0 9983inpurivo e 0 7859inpurivo no instante da m xima pot ncia reativa demandada pela carga destacado em amarelo na Tabela 7 6 verificou se um fp igual a 0 8918inpurivo no subintervalo considerado houve a ocorr ncia de 1 registro associado a fator de pot ncia capacitivo 0 9999capacirivo O que praticamente equivale ao fator de pot ncia unit rio considerada a din mica da carga em quest o a introdu o do tempo adicional de 100 ms imposto pelo controlador como tempo m nimo permiss vel para conex es reconex es sucessivas provoca maiores oscila es no fator de pot ncia comparativamente s an lises apresentadas no subitem 7 2 8 3 tempo de resposta para os m dulos de pot ncia equivalente a 25 ms sem se considerar o tempo de retardo do controlador essa situa o esperada haja vista que o tempo entre a es de controle efetivo elevou se cinco vezes tendo sido mantida a din mica operacional da carga Obs Para o mesmo subintervalo de an lise equivalente a 2 segundos milisegundo 4000 a milisegundo 6000 o valor m dio do fp obtido com o sistema de corre o convencional a contatores atingiria o patamar de 0 905rn
322. to prosseguindo a cada 5 ms subsequentes Paralelamente a cada 125 ms a partir do in cio do monitoramento foram consideradas as a es de controle do fp por parte dos capacitores acionados por m dulos tiristorizados Portanto h instantes em que as atua es se superp em A sistem tica de c lculo prevista na programa o da planilha a mesma adotada nas an lises anteriores A programa o das c lulas relativas s pot ncias capacitivas introduzidas ou retiradas pelos m dulos tiristorizados m ltiplos de 50 kVAr levou em conta a melhor op o do ponto de vista do atingimento do fator de pot ncia pretendido Estabeleceu se uma instru o l gico matem tica capaz de decidir pela introdu o ou retirada do m ltiplo de 50 superior ou inferior pot ncia capacitiva calculada n o m ltipla de 50 como sendo o mais adequado perante as necessidades No caso do STATCOM BT as pot ncias reativas capacitivas positivas na planilha ou indutivas negativas na planilha necess rias para o ajuste fino na corre o puderam assumir qualquer valor at um limite de 50 kVAr Tabela 7 7 Pot ncias capacitivas para corre o do fp M dulos Capacitores e STATCOM BT
323. to geral de alguns medidores eletr nicos de mercado Landis amp Gyr ESB Nansen Elo 2180 Actaris SAGA 1000 SPECTRUM K ACE SL 7000 Figura 4 7 Medidores eletr nicos de energia el trica Fontes LANDIS 2008 NANSEN 2008 ELO 2008 e ACTARIS 2003 76 A Figura 4 8 mostra a forma de liga o de um medidor eletr nico rede de energia el trica em m dia tens o tomando se como refer ncia sua parte posterior onde geralmente encontram se os bornes para as conex es al m de sua parte frontal direita Os TPs e TCs apresentados na figura s o posicionados em cavaletes de sustenta o apropriados situados em cub culos espec ficos geralmente a alguns poucos metros da caixa met lica onde o medidor eletr nico instalado MEDIDOR ELETR NICO DE ENERGIA EL TRICA ELO Z1805E ALIMENTA O AUXILIAR BOGGRRERGE Figura 4 8 Medidor eletr nico de energia el trica Esquem tico de liga o Fonte ELO 2008 Os medidores eletr nicos de mercado possuem uma sa da serial atrav s da qual os consumidores podem ter acesso mediante solicita o concession ria a sinais a serem utilizados em medi es filiais e dispositivos de gerenciamento energ tico tais como os controladores de demanda e os controladores autom ticos do fator de pot ncia A comunica o de dados regida por
324. torizados avalia o a E E autom ticos com sa das a autom ticos com sa das a rel s tecnologia do transistor STATCOM BT PROJECOES Presentes podendo ser Ausentes ee moderadamente atenuados com a Os capacitores s o energizados em Transit rios nos e Bot utiliza o de contatores apropriados instantes controlados eliminando chaveamentos Ausentes energiza o Na maioria dos sistemas o instante de chaveamento dos bancos n o controlado agravando a situa o se a ocorr ncia de elevadas correntes de inrush e surtos na tens o de alimenta o Velocidade de compensa o Resposta Din mica levando se em conta a aplicabilidade a cargas industriais com din mica operacional r pida eletromec nicos e a necessidade de meio de resistores limita a resposta Relativamente lenta A utiliza o de acionamentos se descarregar os capacitores por din mica eletr nicos transistores nas sa das de comando do controlador e tiristores para acionamento dos resposta din mica da ordem de R pida A utiliza o de dispositivos fra e bancos torna poss vel uma 1 a2 ciclos nos sistemas mais r pidos Embora tamb m dependente do R pida em 141 s de 1 ciclo desligamento de Inser o Dependente do sequenciamento de degraus de corre o pr ajustado e dos tempos permiss veis para sequenciamento de de
325. tos destinados medi o das perdas de transforma o dever o ser feitos os seguintes acr scimos aos valores medidos de demandas de pot ncia e consumos de energia el trica ativas e reativas excedentes como compensa o de perdas I 1 um por cento nos fornecimentos em tens o superior a 44 kV e IT 2 5 dois e meio por cento nos fornecimentos em tens o igual ou inferior a 44 kV Art 36 00 Art 37 A verifica o peri dica dos medidores de energia el trica instalados na unidade consumidora dever ser efetuada segundo crit rios estabelecidos na legisla o metrol gica devendo o consumidor assegurar o livre acesso dos inspetores credenciados aos locais em que os equipamentos estejam instalados Art 38 O consumidor poder exigir a aferi o dos medidores a qualquer tempo sendo que as eventuais varia es n o poder o exceder os limites percentuais admiss veis Para as unidades consumidoras do Grupo A definidas no subitem 3 2 1 a medi o de energia el trica realizada de duas formas poss veis em alta m dia tens o ou em baixa tens o Tomando como exemplo o que disp e CEMIG 2005 tem se para os fornecimentos com demanda de projeto de at 300 kW se atrav s de subesta o com transformador em poste Subesta o n 1 a medi o se faz na baixa tens o para os fornecimentos atrav s dos demais tipos de subesta es a medi o se faz na m dia tens o 63 em qual
326. truturar um programa para gest o energ tica 2003 Berlo Horizonte MG Belo Horizonte PROGEN 2003 cap 4 4 pp 12 16 CEMIG 2005 CEMIG COMPANHIA ENERGETICA DE MINAS GERAIS Manual de Distribui o ND 5 3 Fornecimento de energia el trica em m dia tens o rede de distribui o a rea ou subterr nea Belo Horizonte CEMIG 2005 108 p 214 CHAVES 2007 CHAVES Cesar HOUDEK John A Dynamic harmonic mitigation and power factor correction 9 International Conference Electrical Power Quality and Utilisation Barcelona October 2007 Dispon vel em http www leonardo energy org webfm_send 1067 CIRCUTOR 1 200 CIRCUTOR SA Reactors for filtering Barcelona CIRCUTOR 200 12 p CIRCUTOR 2 200 CIRCUTOR SA Reguladores automaticos de energia reactiva Barcelona CIRCUTOR 200 15 p CIRCUTOR 3 200 CIRCUTOR SA Baterias automaticas BT Barcelona CIRCUTOR 200 28 p CIRCUTOR 4 200 CIRCUTOR SA Automatic capacitor banks with detuned filters FR series Barcelona CIRCUTOR 200 7 9 p CITENEL 1 2003 CITENEL CONGRESSO DE INOVACAO TECNOLOGICA EM ENERGIA EL TRICA II 2003 Salvador BA Corre o tima do Fator de Pot ncia de Sistemas El tricos Industriais com Harm nicos Salvador UFRN e COSERN 2003 Vol 2 pp 862 864 Dispon vel em http www aneel gov br area cfm idArea 579 link II Citenel CITENEL 2 2003 CONGRESSO DE INOVA O TECNOL GICA EM EN
327. ualmente crescente no tempo de solda e tempo de reten o press o mantida constante e no tempo de abertura press o gradualmente descrescente A vari vel J refere se corrente el trica circulante na rede de alimenta o e tamb m no circuito de soldagem da m quina ocorrendo apenas no tempo de solda Para que ocorra a fus o geralmente s o necess rios n veis de corrente da ordem de alguns kA o que depende do material a ser soldado As tens es empregadas variam geralmente entre 10 a 20 V podendo superar os 20 V em alguns casos O tempo de aplica o da corrente pode variar de 10 ms para folhas chapas extremamente finas a at alguns segundos para pe as mais espessas A resist ncia el trica na interface entre as pe as situa se geralmente no intervalo de 50 a 500 uQ por m pode ser t o baixa quanto 20 uQ para o alum nio Tipicamente a soldagem de chapas na ind stria automobil stica realizada em ciclos cujo tempo m dio situa se na faixa compreendida entre algumas centenas de milissegundos e 1 segundo 7 1 1 4 Vantagens e desvantagens do sistema de solda a ponto por resist ncia Como principais vantagens podem se destacar maior resist ncia a vibra es mec nicas processo isento de res duos refugos esc ria respingos etc n o havendo em princ pio a necessidade de acabamento final se a solda executada corretamente alta velocidade de processo adaptabilidade para automatiza o fa
328. um banco de capacitores para a frequ ncia correspondente a uma das correntes harm nicas geradas por cargas n o lineares operantes na instala o ou valor 42 pr ximo a ela ou para a frequ ncia de uma harm nica eventualmente presente na tens o de alimenta o proveniente da rede externa ISONI 2004 As Figuras 2 9 2 10 e 2 11 ilustram essa situa o e s o comentadas nos par grafos seguintes Percebe se pelas figuras e com base em DUGAN 1 2002 que as fontes de corrente harm nicas enxergam a associa o em paralelo entre o sistema de corre o do fp e a indut ncia equivalente do sistema a montante fonte de suprimento transformador cablagens Figura 2 9 Correntes harm nicas presentes em uma instala o el trica gen rica Fonte DUGAN 1 2002 Tens o _ Harm nica Amplificada Corrente T Xe Ip Harm nica Fonte de Amplificada Harmonicas Figura 2 10 Correntes e tens es harm nicas amplificadas pela presen a de capacitores Fonte DUGAN 1 2002 figura traduzida 43 CX 2 XL Fonte A Figura 2 11 Resson ncia Paralela Circuito equivalente Fonte DUGAN 1 2002 figura traduzida Perante a ocorr ncia de resson ncia paralela Xc e X equivalentes em m dulo a imped ncia aparente enxergada pelas fontes harm nicas paralelo entre capacitor e indut ncias a montante expressa por ZparaLeLO
329. unilaria soldagem circuitos de alimenta o de for a motores a partir de 2 transformadores de 2 000 kVA opera o em paralelo em BT tens o nominal secund ria equivalente a 440 Vca circuitos de alimenta o de for a ilumina o a partir de 1 transformador de 1 250 kVA tens o nominal secund ria equivalente a 220 127 Vca S E LAS 2 circuitos de alimenta o de barramentos para solda LB 1 a LB 4 barramento BT de interesse para o estudo a partir de dois transformadores de 1 250 kVA opera o em 151 paralelo em BT tens o nominal secund ria equivalente a 462 Vca tens o m dia operacional nos pontos de utiliza o situada entre 440 e 450 Vca os barramentos para solda s o interligados S E LAS 1 atrav s de bus ways barramentos blindados a reos ventilados instalados ao longo do galp o de funilaria soldagem S E STA 1 circuitos de alimenta o de for a motores a partir de 2 transformadores de 2 000 kVA opera o em paralelo em BT tens o nominal secund ria equivalente a 440 Vca circuitos de alimenta o de for a ilumina o a partir de 1 transformador de 1 250 kVA tens o nominal secundaria 220 127 Vca A configura o de distribui o interna em m dia e baixa tens o pode ser melhor visualizada pelo diagrama unifilar diagrama de imped ncias da Figura 7 7 a seguir Obs apenas os barramentos de MT e BT de interesse para o estudo s o mostrados 1
330. utilizado nos faturamentos posteriores at que o consumidor comunique a corre o do mesmo IV a partir do recebimento da comunica o do consumidor a concession ria ter o prazo de 15 quinze dias para constatar a corre o e suspender o faturamento relativo ao consumo excedente Art 69 A concession ria dever conceder um per odo de ajustes com dura o minima de 3 tr s ciclos consecutivos e completos de faturamento objetivando permitir a adequa o das instala es el tricas da unidade consumidora durante o qual o faturamento ser realizado com base no valor m dio do fator de pot ncia conforme disposto no art 66 quando ocorrer I pedido de fornecimento novo pass vel de inclus o na estrutura tarif ria horo sazonal IT inclus o compuls ria na estrutura tarif ria horo sazonal conforme disposto no inciso III art 53 III solicita o de inclus o na estrutura tarif ria horo sazonal decorrente de op o de faturamento ou mudan a de Grupo tarif rio 1 concession ria poder dilatar o per odo de ajustes mediante solicita o fundamentada do consumidor 2 Durante o per odo de ajustes referido neste artigo a concession ria informar ao consumidor os valores dos faturamentos que seriam efetivados e correspondentes ao consumo de energia el trica e a demanda de pot ncia reativa excedentes calculada nos termos do art 65 229 Ap ndice 2 Considera es sobre a Aplica o
331. z na corrente Ampr res ES OU ET PRP Componente harmonica de terceira ordem 180 Hz na corrente Amp res SOU ls Componente harm nica de quinta ordem 300 Hz na corrente Amp res TOU Tipsters hee Componente harmonica de s tima ordem 420 Hz na corrente Amp res I ou 11H Componente harm nica de d cima primeira ordem 660 Hz na corrente Amp res I ou I134 Componente harmonica de d cima terceira ordem 780 Hz na corrente Amp res Mp Hep ez eset Ain RR anand a E I Constante de proporcionalidade Kos hada ha oe ae O tis Naar nda hte hats ful drones dra ad da Kelvin unidade de temperatura TOL ERVA do Ra NE ENEE Rela o de transforma o de transformador de corrente TUS Sas i RP SUSI PAR tied Rela o de transforma o de transformador de potencial DD rca ca a a knoe rt ends casein Quilo Volt TNA a A a a et a creas aS ON ad Quilo VoltAmp re PVA I ces Net hae HAE ca Gs E ch ce thu calor ad eel E RR a Quilo VoltAmp re reativo PERES E E se gaan earanneteneee ys QuiloVoltAmpere reativo hora RW os woke bonpathaalenc a atch hac RU RU DEEP ERRO DE PAS CNP RRU INNER aieas Quilowatt KWR and o e sua taaty as teadeat eet yds Quilowatt hora VOD sos sae Totes sig Soe Gal Sabla AO E Meuse AT o Rd id oul Raa in Oe Quiloohms SRP SRE atte POT ET PREPS R NER Indut ncia simbolo Lou Ly Indut ncia da linha de alimenta o desde a fonte at o banco capacitivo henry o Lees eect Acao Dr dan ha end aca a a o Dodo da a AoA to
332. z 6er loz osr 0 ser o zsz 85 95 28 LSe 54 50 01 e00z 6 z Lz by Loz 98 698 oez 19 LiF zez 6L ESP OL SE VSI zoz LF oes eoz 9691 ES PL OLS LUI fer E99 607 08 S91 Oe Ser Rn SL taz les ose 54 50 01 8002 6 7 02 62570 BLZ OZ cee srz ES ESG GEL gl Giz tel 69087 88 ZE 268 Or FE zee Vel 2 pes LSI OF 16 rr eer 96 Str F9 eer 69 sz ler 95 Z0 Esc 54 50 01 g00z G z GL DEM 26 Ghz ZEZ CO cr6 297 09 LE PHL 99 690 964 bl GPE LOZ 6L 196 S84 96 Ser PCL 25 026 09L 08 ZHO L 28 9 Y 08 tty 96 SEP 69 tsz 99 PSC SL asc 5 50 01 8007 6 27 84 i 05 0F9 621 66 998 LPL 92 Eve 022 08 520 1 92 6Er 08 rrr ZE LEP 06 S92 Se EST 55 zsz Sr 50 01 8002 67 LL G EOZ LE 869 YSZ 62 E69 LAZ OL PBS 9SL BL OES LLZ LL ESE SL ry OYZ 52 687 60E Z6 PSL ZSZ LS 029206 Le SLZ SOZ L8 FIL SEL 69 ZBL IZL EL BVE LEZ LG LLS ELZ O 6v6 00 966 F ser 9 Ger 94 LEP LE ESZ LZ LSZ 22 Esc St 50 0 8007 6 7 94 b9 ZS L9 S9 84 LL 609 Lze SE 206 PEL ZE 889 esz 19 989 S2 Se Orr s0 Ero SLL 00929 681 Oz 265 0 888 Zk 9t 88 Ltt co Ler 24 250 pO 252 ez 9Sz Sh 50 01 8007 6 2 SL to de monitoramento a intervalos de 100 mil na S 3 O by nN S lt g S em a N 3 Nn S O E o he 06 55 267 9z 10 959 Lzz SE 09568 9 Beg ez F9 E06 991
333. zam 4 6 8 12 e 14 est gios de controle ou sa das para energiza o de capacitores sendo mais usuais os modelos com 6 e 12 est gios pouqu ssimos fabricantes ofertam controladores com n mero de est gios diferentes dos aqui citados e geralmente em modelos bastante espec ficos Alguns fabricantes disponibilizam controladores com todas as sa das a transistor todas a rel ou metade delas a transistor e metade a rel exemplo modelo BR 6000T6R6 de fabrica o Epcos que contempla 6 sa das a rel e 6 a transistor A Figura 5 12 mostra esquem ticos b sicos com sa das a rel e a transistor Nos controladores com sa das a transistor geralmente adotados em sistemas de corre o din mica do fp utiliza se a configura o NPN emissor comum e coletor aberto SILVA 2009 ABB 2002 usual para a aplica o de transistores operando como chaves com capacidade de corrente tipicamente da ordem de dezenas de mA Quando comandados pelo controlador os transistores permitem a aplica o do sinal de ativa o proveniente de fonte c c externa aos respectivos sistemas de controle dos m dulos de pot ncia tiristorizados aos quais estejam associados 100 CAFP CAFP EH A Rel s A Transistores aMMMIMMnIM IMMMIIMMO 1 BOBINAS DE CONTATORES CONTROLE DOS a ers MODULOS DE RES Se ss dE POT NCIA Figura 5 12 Esquem ticos b sicos de controladores autom ticos

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