Qualidade de Energia Cavas de tensão Interrupções

1. Qualidade de EnergiaCavas de tensãoInterrupções Humberto Jorge Mestrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores MEEC - Qualidade de Energia

2. Cavas de tensão • Causas principais da sua ocorrência • Áreas de vulnerabilidade do sistema • Principais tipos de protecção • Cavas devidas a arranque de motores MEEC - Qualidade de Energia

3. 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 MEEC - Qualidade de Energia

4. Consumidor 1 Consumidor 2 Cavas de tensão MEEC - Qualidade de Energia

5. 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. MEEC - Qualidade de Energia

6. Distribuição das Cavas de Tensão (EPRI - Electric Power Research Institute) MEEC - Qualidade de Energia

7. Cavas de Tensão Cava: 55% Us; 860 ms MEEC - Qualidade de Energia

8. Cavas de Tensão MEEC - Qualidade de Energia

9. 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. MEEC - Qualidade de Energia

10. 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. MEEC - Qualidade de Energia

11. 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. MEEC - Qualidade de Energia

12. Interrupções Interrupção: 400 ms (fenómeno completo: 600 ms) MEEC - Qualidade de Energia

13. Interrupções Interrupção fase T: 250 ms MEEC - Qualidade de Energia

14. 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) MEEC - Qualidade de Energia

15. Área de vulnerabilidade • Conceito desenvolvido para facilitar a avaliação da probabilidade de se ficar sujeito a uma cava inferior a 1 valor crítico. • Simulaçãode 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 MEEC - Qualidade de Energia

16. Cargas mais sensíveis a cavas • Equipamentos electrónicos • computadores • Impressoras • Variadores electrónicos • Accionamentos electrónicos • Controladores lógicos Consequências • Rectificadores: desligam-se • Contactores: abrem • Motores assíncronos: se forem de frequência variável, V  I • Motores DC: destruição de tirístores, redução da velocidade MEEC - Qualidade de Energia

17. 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. MEEC - Qualidade de Energia

18. 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 • ... MEEC - Qualidade de Energia

19. Medidas a tomar face a cavas • Determinação das cavas típicas da nossa instalação • Correlacionar as cavas com os acontecimentos, por exemplo, paragem de máquinas ou erros de transmissão • Para 80% das cavas que provocam perturbações na instalação, determinar as medidas que se devem tomar para tornar os equipamentos imunes • Orçamentar – Orçamento compatível? – Executar • Orçamento não compatível – Refazer os cálculos para 60% das cavas – Orçamentar/executar MEEC - Qualidade de Energia

20. 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 MEEC - Qualidade de Energia

21. Protecção das cavas Objectivos • Reduzir • o número de ocorrências • a gravidade das ocorrências • a sensibilidade dos equipamentos 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 MEEC - Qualidade de Energia

22. Opções na protecção das cavas • 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 MEEC - Qualidade de Energia

23. Cavas imputáveis ao consumidor/instalação 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 MEEC - Qualidade de Energia

24. Arranque de Motores 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) (...) MEEC - Qualidade de Energia

25. 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 MEEC - Qualidade de Energia

26. Prevenção das cavas • 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 MEEC - Qualidade de Energia

27. 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 MEEC - Qualidade de Energia