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Este artigo propõe um modelo de análise e apresentação do relatório da qualidade da energia elétrica embasado no Módulo 8 – Qualidade da Energia Elétrica dos Procedimentos de Distribuição (Prodist), utilizando como exemplo as aferições de tensão realizadas pelo período de uma semana no ponto de entrega de energia elétrica de uma siderúrgica alimentada em 13,8 kV (média tensão), que possui um forno a arco de 3,2 MW. Os indicadores analisados são: tensão de regime permanente, flutuação de tensão, desequilíbrio de tensão, distorção harmônica total e individual de tensão e Variações de Tensão de Curta Duração (VTCD). Também são contemplados os indicadores de continuidade do fornecimento (qualidade do serviço).
Tensão em regime permanente (DRC e DRP)
O termo “regime permanente” compreende o intervalo de tempo da leitura de tensão, definido como sendo de dez minutos, em que não ocorrem distúrbios elétricos capazes de invalidar a leitura. No item 2.7.1.1 do módulo 8 do Prodist, tem-se que o conjunto de leituras para gerar os indicadores individuais deverá compreender o registro de 1008 leituras válidas obtidas em intervalos consecutivos
Por André Luís Grandi e Maria Jovita Siqueira*
Capítulo IX
Modelo de relatório de qualidade
da energia elétrica atendendo aos
Procedimentos de Distribuição
(Prodist)
Distribuição de energia
(período de integralização) de dez minutos cada, com exceção das que eventualmente sejam expurgadas conforme o item 2.6.2. Após a obtenção do conjunto de leituras válidas, deve ser calculado o índice de duração relativa da transgressão para tensão precária (DRP) e o índice para tensão crítica (DRC) de acordo com as seguintes expressões:
(1)
(2)
Em que: nlp e nlc representam o número de leituras situadas na faixa precária e crítica, respectivamente. Ressalta-se que, para cada nível de tensão, tem-se as faixas para os cálculos de 1 e 2. Essas faixas podem ser consultadas nas tabelas de 1 a 10 do Anexo I do módulo 8 do Prodist. Para a análise da tensão em regime permanente, apresenta-se o gráfico semanal, totalizando as 1. leituras válidas. Em seguida, faz-se uma análise sob a forma de gráfico de histograma dos registros de tensão por fase. O comportamento semanal da tensão pode ser visualizado na Figura 1 e o histograma de tensão na Figura 2.
DRP = *100[ % ]
nlp 1088 DRC = *100[ % ] nlc 1088
Após a apresentação do gráfico semanal, bem como do histograma, são apresentados os indicadores calculados, conforme pode ser visualizado na Tabela 1.
Em especial, para o cliente em questão, os indicadores de DRP e DRC se comportaram de modo inferior aos limites máximos estabelecidos pelo órgão regulador, que são: DRPM = 3,0% e DRCM = 0,5%.
Flutuação de tensão
A flutuação de tensão é uma variação aleatória, repetitiva ou esporádica do valor eficaz da tensão. Assim, a determinação da qualidade da tensão de um barramento do sistema de distribuição, quanto à flutuação de tensão, tem por objetivo avaliar o incômodo provocado pelo efeito da cintilação luminosa no consumidor final que tenha seus pontos de iluminação alimentados em baixa tensão. Nesse sentido, instalam-se registradores digitais de flutuação de tensão, baseados no protocolo definido pela IEC 61000-4-15 e sincronizados, via GPS, no cliente que se deseja monitorar e na instalação de baixa tensão (BT) adjacente ao cliente, buscando, com isso, a comprovação da origem do fenômeno, ou ainda, a identificação das contribuições associadas ao cliente medido em
Tabela 1 – I ndIcadores de drP e drc Indicador DRP DRC
Fase A 0,00% 0,00%
Fase B 0,10% 0,10%
Fase C 0,00% 0,00%
Figura 1 – Gráfico semanal com 1.008 leituras.
Figura 2 – Histograma de tensão com 1.008 leituras.
Distribuição de energia
A Figura 6 traz o histograma de desequilíbrio dos valores médios ao longo dos sete dias de medição, totalizando 1. leituras válidas.
Destes valores, teve-se FD% de até 3,71%, como pode ser visualizado na Figura 6, pois nesse histograma constam os valores máximo, médio e mínimo dos valores integralizados a cada dez minutos. O valor do FD% registrado é acima do limite referencial de 2% do Módulo 8 do Prodist.
Distorção total de ensaio (DTT%) e distorção
individual de tensão (DIT%)
Em relação a harmônicos, foi analisada a distorção total de tensão (DTT%) e, para os harmônicos individuais, foram analisadas as ordens de maior relevância, que, para o caso específico, foram as ordens 3ª, 5ª e 7ª. A seguir, reproduz-se o gráfico comparativo entre o indicador de DTT% e a corrente máxima de carga do cliente.
Figura 5 – Gráfico de desequilíbrio de tensão e gráfico de corrente.
Figura 6 – Histograma de desequilíbrio.
Figura 7 – Comparação entre DTT e corrente de carga. Figura 9 – Histograma DIT3% médios.
Também para o indicador de DTT teve-se uma correlação alta, como pode ser visualizado na Tabela 4.
Esta correlação alta comprova que o indicador de DTI% é consequência da operação das cargas da unidade. Para a DIT%3, foi feita a mesma análise, como pode ser visualizado na Figura 8.
Para as demais ordens harmônicas, 5º e 7º ordens, foram feitas as mesmas análises que para a de 3ª ordem. Adicionalmente, além dos gráficos semanais e da correlação existente entre a corrente do cliente, para cada ordem harmônica apresenta-se o histograma com o resumo dos valores, como pode ser visualizado como exemplo para DIT%3.
Tabela 4 – correlação dTT% versus correnTe
Dia
18/07/ 19/07/ 20/07/ 21/07/ 22/07/ 23/07/ 24/07/ Semanal
Correlação Pst x Corrente Fase A 46,24% 71,27% 65,77% 58,51% 42,14% 79,71% 77,83% 76,20%
Fase B 41,13% 62,86% 66,15% 60,62% 52,24% 80,44% 69,93% 78,30%
Fase C 43,19% 62,31% 66,37% 59,69% 51,78% 78,96% 68,15% 76,76%
Figura 8 – Comparação entre DIT3% e corrente máxima do cliente.
Variações de tensão de curta duração (VTCDs)
As variações de tensão de curta duração são desvios significativos no valor eficaz da tensão em curtos intervalos de tempo. As variações de tensão de curta duração são classificadas conforme a Tabela 5 a seguir: Quando as oscilografias de tensão e as correntes são disponibilizadas pelo medidor de qualidade da energia elétrica, sugerimos que seja realizada uma correlação entre estas informações visando a serem
Tabela 5 – classIfIcações das varIações de Tensão
Classificação
Variação momentânea de tensão
Variação temporária de tensão
Denominação Interrupção momentânea de tensão
Afundamento momentâneo de tensão
Elevação momentânea de tensão
Interrupção temporária de tensão
Afundamento temporário de tensão
Elevação temporária de tensão
Duração da variação Inferior ou igual a três segundos Superior ou igual a um ciclo e inferior ou igual a três segundos Superior ou igual a um ciclo e inferior ou igual a três segundos Superior a três segundos e inferior ou igual a um minuto Superior a três segundos e inferior ou igual a um minuto Superior a três segundos e inferior ou igual a um minuto
Amplitude da tensão em relação à tensão de referência Inferior a 0,1 pu
Superior ou igual a 0,1pu e inferior a 0,9pu
Superior a 1,1 pu
Inferior a 0,1pu
Superior ou igual a 0,1pu e inferior a 0,9pu
Superior a 1,1pu
contempladas nas possíveis soluções deste fenômeno, o qual, em função das sensibilidades dos equipamentos eletroeletrônicos, é um dos fenômenos que mais impacta o sistema produtivo dos clientes. Na Figura 10, observa-se um evento de um afundamento de tensão com amplitude de 0,85 pu e com duração de 36 ciclos. A oscilografia de corrente, vista na Figura 11, é importante para identificar o nível de elevação da corrente e propor soluções para o afundamento de tensão.
tabela anterior, os indicadores de continuidade individuais para as instalações da unidade consumidora em análise encontram-se em total conformidade com os valores referenciais estabelecidos pelo módulo 8 do Prodist.
Conclusões
Este artigo propõe um modelo de relatório da qualidade da energia elétrica com base no módulo 8 do Prodist, tendo como base uma aferição real dos níveis de tensão realizada no ponto de entrega de uma siderúrgica alimentada em 13, kV localizada na área de concessão da EDP Bandeirante e empregando-se um medidor da qualidade da energia elétrica, homologado pelo Operador Nacional do Sistema (ONS). As análises são realizadas por fenômeno, correlacionado com a contribuição da carga industrial aferida. Embora este procedimento não seja contemplado no Prodist, é importante estabelecer este parâmetro de correlação, principalmente para a concessionária visando eventuais acréscimos de carga e seu respectivo impacto no sistema distribuidor. Recomenda-se que os parâmetros que ultrapassam os valores de referência previstos no Prodist sejam enfatizados, pois eles podem subsidiar contratos de comanda com cláusulas específicas de qualidade da energia (conforme ocorreu no processo avaliado pela EDP Bandeirante). Tendo sido estabelecido um modelo de relatório de qualidade da energia é possível promover a sua automatização do processo de análise pelas concessionárias, clientes e até pelos próprios fabricantes de medidores, com o intuito de agilizar os estudos de qualidade e a campanha de medições amostrais conforme prevista no Prodist a serem regulamentadas pela Aneel.
Referências
IEC 61000-4-15:2003, Edition 1.1. “Electromagnetic compatibility (EMC) – Part 4-15: Testing and measurement techniques – functional and design specifications”. Procedimentos de distribuição (Prodist). Módulo 8 – Qualidade da energia elétrica. Agência nacional de energia elétrica (Aneel), última revisão (revisão 4/2011).
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_AnDRé LuIS ZAgo De gRAnDI é engenheiro eletricista, mestre em engenharia elétrica pela escola Politécnica da universidade de São Paulo. é engenheiro da Bandeirante energia._*
MARIA JoVITA VILeLA SIQueIRA é engenheira eletricista com especialização em conservação de energia elétrica na indústria e em sistemas de energia, com MBA em gestão empresarial pela Fundação Getúlio Vargas. É engenheira da área de qualidade da EDP Bandeirante energia.
