Distúrbios e interrupções em redes aéreas de distribuição

Ocorrência é definida como uma anomalia no sistema elétrico que gera uma ação corretiva da distribuidora. A grande maioria das ocorrências são decorrentes de perturbações ou interrupções do fornecimento. As perturbações ocorrem devido à falta de conformidade eletromagnética de curta duração, alterando momentaneamente as características da energia fornecida. As interrupções de fornecimento de energia elétrica de longa duração é a ausência de tensão elétrica, em qualquer das fases, no ponto de entrega do consumidor e podem ocorrer na geração, transmissão ou distribuição, mas a maior parte dos eventos ocorrências nas redes

de distribuição. Interrupção pode ser definida como ausência de tensão elétrica, em qualquer das fases, no ponto de entrega do consumidor.

Para Deckmann e Pomilio (2010), as interrupções de energia elétrica de longa duração causam grandes transtornos para a sociedade em geral, com perda de produtos perecíveis, paralisação da produção em empresas e indústrias, comprometimento da segurança e mobilidade nas grandes cidades e a eventual paralisação de serviços públicos essenciais. As perturbações são reduções ou elevações temporárias (duração menor do que 1 minuto) ou instantâneas de tensão que criam uma não conformidade da energia elétrica fornecida com o padrão estabelecido e podem ocasionar distorções harmônicas, flutuações de tensão, variações de tensão de curta duração, desequilíbrio de sistemas trifásicos e transitórios rápidos. As perturbações podem causar defeitos nos equipamentos das distribuidoras, interrupção na produção em indústrias e no funcionamento das empresas, causar mau funcionamento e danificar eletrodomésticos e equipamentos dos consumidores.

As perturbações podem ocorrer por causas internas à rede, como a realização de manobras ou defeitos nos equipamentos da rede, ou podem ter causas externas, por sobrecargas nas linhas e transformadores, por descargas atmosféricas, curto circuitos provocado pelo contato de animais, aves, ventos, chuvas e galhos de árvores com as linhas, manobras em grandes cargas reativas e pela interferência de equipamentos não lineares alimentados pelas linhas.

As interrupções de longa duração ocorrem quando dispositivos de proteção são desarmados ou equipamentos e partes da rede são danificados, interrompendo o fornecimento da energia elétrica até que a proteção seja rearmada ou o equipamento ou a parte danificada seja substituído ou reparado. A falta de linhas de suprimento alternativas, que podem ser chaveadas para alimentar os consumidores, ou a impossibilidade do religamento automático ou manual à distância dos dispositivos de proteção, exige o breve diagnóstico do problema, o isolamento do local onde ocorreu o dano e o deslocamento de equipes de manutenção para o reparo em campo ou religamento. A falta de alimentação elétrica alternativa provida pela rede, ou de recursos automáticos de monitoramento, medição e religamento, a inexistência de dispositivos de proteção que impeçam ou minimizem os danos aos recursos da rede e a necessidade do deslocamento de equipes de manutenção, resultando em elevados tempos de religação ou reparo são fundamentais para determinar o impacto sentido pelos consumidores.

Devido às perturbações, interrupções e restabelecimentos abruptos da energia elétrica, podem ocorrer falhas em vários equipamentos, ou partes da rede, ao mesmo tempo, mas não terem necessariamente a mesma causa. Se uma falha em um elemento induz falhas em outros,

então as falhas são dependentes entre si. Se não houver inter-relação entre falhas, elas são independentes. Os efeitos decorrentes de uma falha podem ser temporários, devido a uma causa passageira, ou podem ser intermitentes, como os causados por mau-contato em um relé, ou podem causar danos permanentes a equipamentos ou partes da rede.

As falhas podem produzir danos que podem ocasionar a diminuição parcial ou total do funcionamento, ou capacidade de desempenho, de um componente ou sistema da rede. De acordo com o nível de diminuição da capacidade, os danos podem ser classificados como, totais ou parciais e podem provocar interrupção por longos períodos no fornecimento de energia elétrica, ou podem seguir evoluindo gradualmente no tempo, provocando perturbações de curta duração.

Nas redes de distribuição primárias, as principais causas das interrupções de longa duração são, danos em equipamentos da rede, sobrecargas nas linhas e transformadores, interrupções nas linhas ocasionadas por acidentes com veículos, erros humanos de operação, sabotagens e vandalismos, curtos-circuitos nas linhas causados por animais, aves, galhos de árvores, fortes chuvas e ventos, sobrecargas causadas por descargas atmosféricas diretas e indiretas e falhas decorrentes de temperaturas atmosféricas extremas. As interrupções de longa duração causam multas, perdas de receitas das distribuidoras com a energia que deixa de ser fornecida aos consumidores, durante o período de interrupção e custos adicionais de manutenção.

As descargas atmosféricas representam uma das principais causas da redução da receita das distribuidoras pelas interrupções de fornecimento, pela elevação do custo de manutenção e reposição de equipamentos danificados. Diversos estudos realizados demonstram a grande importância em priorizar o fenômeno das descargas atmosféricas, determinando os impactos que causam nas linhas de distribuição, analisando as configurações mais eficazes de proteção e determinando em que condições a adoção de determinado método de proteção seria economicamente viável para as distribuidoras.

O Gráfico 1 apresenta a participação percentual das principais causas naturais e acidentes nas grandes interrupções de fornecimento de eletricidade nos Estados Unidos, no período entre 2005 a 2014. No gráfico, a causa "Clima" representa fenômenos tais como, tempestades, ventos fortes, calor intenso e frio muito rigoroso.

Gráfico 1- Causas de grandes interrupções de energia nos EUA no período entre 2005 e 2014.

Fonte: Inside of Energy (2016) - Elaborado pelo autor.

A Tabela 1 apresenta a compilação de causas de interrupções registradas área de distribuição da CELESC no período de 2000 a 2003.

Tabela 1 - Causas registradas de interrupções CELESC – Brasil, no período de 2000 a 2003

Fonte: Coelho (2005) - Elaborada pelo autor.

A Tabela 2 apresenta a compilação dos dados de interrupções de longa duração e com grande impacto para os consumidores, que é caracterizado no PRODIST 1 (2016) publicado pela Agência Nacional de Energia Elétrica – ANEEL, como: “blecautes”, quando ocorre interrupção de energia elétrica, de modo não intencional, de parte ou de todos os consumidores de determinada área. 0,0% 10,0% 20,0% 30,0% 40,0% 50,0% 60,0% 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 % d as c au sas d o s e ve n to s Ano do evento

Acidente Clima Descarga Atmosférica

Causa das interrupções nas redes de distribuição Número de eventos % de Causa dos Eventos

Falha em equipamentos 2.783 2,96

Sobrecarga 2.064 2,19

Acidentes humanos com veículos 3.099 3,29

Erros humanos e vandalismos 7.786 8,28

Causa desconhecida 17.081 18,16 Descargas atmosféricas 20.850 22,16 Outras causas 19.948 21,20 Vegetação 9.144 9,72 Animais e aves 11.319 12,03 Total Geral 94.074 100,00

Tabela 2 - Causa de interrupções de longa duração de eventos extremos “blecautes” nos EUA

Causa registrada % Eventos _fornecidos MW não No. consumidores _afetados

Terremoto 0,80% 1.408 375.900 Tornado 2,80% 367 115.439 Furacão 4,20% 1.309 782.695 Neve e gelo 5,00% 1.152 343.448 Descargas atmosféricas 11,30% 270 70.944 Tempestades 14,80% 793 185.199 Clima frio 5,50% 542 150.255 Incêndios 5,20% 431 111.244 Ataque e sabotagem 1,60% 340 24.572 Falta de suprimento 5,30% 341 138.957 Outras causas 3,70% 710 246.071

Falha nos equipamentos 29,70% 379 57.140

Erro de operação 10,10% 489 105.322

Total 100,00% 8.531 2.707.186

Fonte: Hines e Apt (2008) - Elaborada pelo autor.

Na Tabela 3 são apresentados os dados compilados de uma série histórica de registros de causas de interrupções de longa duração e com impacto para um grande número de consumidores, em diversas regiões dos EUA, no período de 2011 a 2014.

Tabela 3- Causas de interrupções de longa duração nos EUA de 2011 a 2014

Tipos de causa eventos por Número de causa Percentual por causa Soma de Tempo de Interrupção (Horas) Média Tempo de Interrupção (Horas) Acidente 3 0,43% 5.970 1.990 Clima 235 33,96% 13.975 60 Descarga Atmosférica 90 13,01% 1.504 17 Erro operação 57 8,24% 404 7 Falha Distribuição 36 5,20% 1667 5 Falha Geração 3 0,43% 11 4 Falha Transmissão 8 1,16% 28 4 Vandalismo 260 37,57% 243 1 Total Geral 692 100,00% 22.304 2086

Fonte: Inside of Energy (2016) - Elaborada pelo autor.

Na Tabela 4 são apresentados os valores compilados das causas relativas a distúrbios de curta duração e das interrupções de longa duração na Noruega, no período de 2007 a 2011. Pode-se observar o quanto as descargas atmosféricas são causas significativas em ambos os casos.

Tabela 4 - Causas da interrupção em redes de distribuição na Noruega, no período de 2007 a 2011

Causa registradas nas redes distribuição (1-22 kV) na Noruega Perturbação de curta duração Interrupção de longa duração Desgaste Operacional 3,00% 4,00

Falha em equipamentos sem causa definida 2,05% 7,28

Instalação e manutenção 2,00% 3,00

Erros humanos 6,00% 7,00

Falhas nas linhas aéreas 7,48% 11,00

Falhas nos relês de proteção 1,43% 2,64

Falha nos transformadores 2,04% 3,08

Causa desconhecida 36,44% 21,50 Descargas atmosféricas 14,62% 8,10 Vento 5,16% 6,75 Neve e gelo 3,01% 6,30 Maresia e poluição 0,43% 0,90 Vegetação 7,74% 16,20 Animais e aves 8,60% 2,25 Total Geral 100,00% 100,00

Fonte: Kjølle (2011) - Elaborada pelo autor.

Através da análise das Tabelas 1, 2, 3 e 4 e do Gráfico 1, pode-se concluir que descargas atmosféricas são importantes causadoras de perturbações eletromagnéticas que comprometem a qualidade da energia fornecida e também podem causar grande número de interrupções de longa duração em diversos países, mesmo naqueles caracterizados por baixa incidência de descargas por km2_{/ano, como é o caso da Noruega.}