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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
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
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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
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