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MEEC - Qualidade de Energ ia 1 Qualidade de Energia Cavas de tensão Interrupções Humberto Jorge Mestrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores

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MEEC - Qualidade de Energia 1

Qualidade de Energia Cavas de tensão

Interrupções

Humberto Jorge

Mestrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores

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Cavas de tensão

• Causas principais da sua ocorrência

• Áreas de vulnerabilidade do sistema

• Principais tipos de protecção

• Cavas devidas a arranque de motores

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Cavas de tensão

• Diminuição brusca da tensão para valores entre 90% e 1% do valor nominal. A maior parte das cavas de tensão dura menos de 1 minuto e tem uma amplitude inferior a 60%

• As Causas mais frequentes são os defeitos e as manobras na rede, as anomalias nas instalações dos consumidores, a ligação/desligação de cargas importantes

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Cavas de tensão

Consumidor 1

Consumidor 2

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Cavas de Tensão

• As cavas de tensão juntamente com as interrupções são das perturbações em que mais se tem investido nos últimos anos para a sua redução

• Separação dos barramentos nas subestações, o reforço da manutenção preventiva.

• Aumento da distância de isolamento nas redes, a redução do risco de acidentes com a passagem para cabos subterrâneos, a colocação de cabos de guarda, a melhoria das terras de protecção.

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Distribuição das Cavas de Tensão

(EPRI - Electric Power Research Institute)

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Cava: 55% Us; 860 ms

Cavas de Tensão

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Cavas de Tensão

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Interrupções (Breves ou longas)

• São devidas a vários factores: casos fortuitos ou de força maior, razões de interesse público, razões de serviço, razões de segurança, factos imputáveis aos consumidores, etc.

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Interrupções Breves

• Têm como causas principais as aberturas e fechos automáticos dos disjuntores de protecção das redes em manobras com o intuito de evitar cortes de longa duração.

• Processos de isolamentos de defeitos dão origem muitas vezes a micro-cortes.

• A duração dos micro-cortes é determinada pela capacidade de resposta dos sistemas de protecção e pelo próprio evento que causou a falha.

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Interrupções Breves

• As reposições podem dar origem a micro-cortes ou a interrupções efectivas de alimentação

• Quando ocorrem contornamentos verificam-se inevitavelmente cavas de tensão e por vezes originam micro-cortes (abertura e fecho de disjuntores).

• A alteração da topologia das redes, pode também estar na origem de micro-cortes de maior ou menor duração.

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Interrupções

Interrupção: 400 ms (fenómeno completo: 600 ms)

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Interrupções

Interrupção fase T: 250 ms

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Causas do lado do distribuidor (c.c.)

• Falha no Sistema Eléctrico– Sistema de transmissão (31%)

– Distribuição em AT (46%)

– Linha de alimentação (23%)

– Cava de tensão causada por interrupção- rearme automático (até 5s)

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Área de vulnerabilidade

• Conceito desenvolvido para facilitar a avaliação da probabilidade de se ficar sujeito a uma cava inferior a 1 valor crítico.

• Simulação de c.c. para determinar a performance do sistema frente a um determinada cava.– Determina-se a tensão na instalação

em função da localização da falha ao longo do SE

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• Equipamentos electrónicos– computadores– Impressoras– Variadores electrónicos

•Accionamentos electrónicos

•Controladores lógicos

Cargas mais sensíveis a cavas

Consequências

•Rectificadores: desligam-se

•Contactores: abrem

•Motores assíncronos: se forem de frequência variável, V I

•Motores DC: destruição de tirístores, redução da velocidade

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Consequências das Cavas

• Perturbações nos sistemas de energia– Perturbações nos contactores– Reset de variadores de velocidade– Reset de redes de comunicação principalmente

Field Bus– Reset de autómatos e sistemas de supervisão

• A redução do impacto das cavas é uma prioridade absoluta em inúmeras instalações.

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Consequências das Cavas

• Contactores– São tipicamente sensíveis a cavas de Un<50%

durante 100ms

• Field Bus Industriais (PLC)– São tipicamente sensíveis a cavas de Un<80%

durante 40ms

• Variadores de velocidade– São tipicamente sensíveis a cavas de Un<90%

durante 60ms

• ...

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Medidas a tomar face a cavas

1. Determinação das cavas típicas da nossa instalação

2. Correlacionar as cavas com os acontecimentos, por exemplo, paragem de máquinas ou erros de transmissão

3. Para 80% das cavas que provocam perturbações na instalação, determinar as medidas que se devem tomar para tornar os equipamentos imunes

4. Orçamentar – Orçamento compatível? – Executar

5. Orçamento não compatível – Refazer os cálculos para 60% das cavas – Orçamentar/executar

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Tipos de protecção das cavas

• Fabricante / Construtor (A)– Especificações do equipamento

• PC’s, PLC, ou cargas em geral

• Cliente/ Utilizador

– Protecção de equipamentos de controlo/protecção (B)• UPS ou qq outro sistema de condicionamento de potência

– Protecção global da instalação (C)• Grupos geradores

• Fornecedor (D)– Produção, Transporte e Distribuição

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Objectivos – Reduzir

• o número de ocorrências• a gravidade das ocorrências• a sensibilidade dos equipamentos

Protecção das cavas

Opções– Proteger toda a instalação, alimentando-a durante a rotura

• Dispositivos de elevada capacidade de armazenamento

– Proteger as cargas mais críticas (condicionalismo económico)

• a carga necessita dum sistema de alimentação que possa garantir características “quase normais” para a tensão durante uns segundos, até que a normalidade seja restabelecida

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• Especificar o equipamento– O utilizador deve definir a importância do equipamento

• se crítico adoptar medidas de protecção que garantam um bom desempenho do equipamento,

• se não ponderar a hipótese de tais medidas não serem justificáveis

– não utilizar equipamento problemático– exigir ao construtor equipamento de acordo com as curvas

CBEMA

CBEMA: curvas que representam a capacidade de resistência dos computadores a variações na tensão, em função da amplitude e duração de tais variações.

IEEE standard 446-1987: define a CBEMA como padrão para medir o desempenho de qualquer equipamento ou SE face a V

Opções na protecção das cavas

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As elevadas correntes de arranque dos motores induzem cavas na instalação que podem originar:

– falhas sucessivas no arranque

– destruição de equipamentos sensíveis

– deslastre de contactores

Cavas imputáveis ao consumidor/instalação

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O arranque directo é sempre preferível pois permite uma aceleração mais rápida e custos mais reduzidos. Caso a cava resultante ou o impacto do arranque sejam excessivos, pode optar-se por:

– Auto-transformador

– Arranque -– Arrancadores Suaves (soft-starters) (...)

Arranque de Motores

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Prevenção das cavas (Distribuidor)

• Manutenção de linhas aéreas– poda de árvores regiões arborizadas– limpeza de isoladores regiões costeiras e

poeirentas• evita cortornamento dos isoladores (chuviscos)

– cabos blindados (nenhuma blindagem é 100% eficaz)• protecção contra descargas atmosféricas

• utilizados em zonas de forte incidência de trovoadas

– melhoria do sistema de terras– alterar distância entre condutores– utilização de condutores isolados

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• Cabos• as técnicas de prevenção de falhas nestes cabos estão

geralmente relacionadas com a preservação do isolamento contra sobretensões

• O isolamento degrada-se significativamente com a idade, o que requer esforços crescentes para manter o cabo em boas condições

• Dado que todas as falhas em cabos são permanentes, a questão PQ resume-se, neste caso, à localização rápida da falha para que se possa proceder ao seu seccionamento manual e reparação

• Line arresters• limitar a tensão ao nível de isolamento

Prevenção das cavas

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Modificar práticas de eliminação de falhas

– Aumentar seccionadores ao longo da linha

– Adicionar esquemas em malha

– Alterar o esquema de alimentação

– Alterar o esquema de protecção

• fusíveis limitadores de corrente

– Alterar o esquema de religação