O sistema de alto desempenho, especificamente o que se trata da geração de energia elétrica pelo alternador será distribuído nos blocos já citados. A energia a serem fornecidas as cargas será monitorada, no qual analisará os possíveis problemas associados ao que se refere a qualidade de energia. Os dados coletados possibilitará a análise do impacto dos distúrbios elétricos fornecidos pelo gerador, bem como o comportamento do mesmo (gerador) seguindo a norma IEEE- 1159.
As normativas IEEE-1159 de 2001 é muito utilizada para o monitoramento dos instrumentos para avaliar a qualidade em um determinado circuito, auxiliando na definição de parâmetros da qualidade da energia e permitindo interpretações dos resultados monitorados.
Segundo Dugan at al (2004), a definição mais apropriada para qualidade de energia é qualquer problema de energia manifestado nas grandezas de tensão, corrente e frequência, resultando em falha de operação de fornecimento de energia no equipamento. Portanto, a análise da qualidade de energia é uma preocupação do consumidor final da energia e não um fator estatístico de confiabilidade em que as operadoras de energia fornecem. A ANEEL fiscaliza os parâmetros nas concessionárias de energia elétrica que permite aos fabricantes produzirem seus produtos dentro de um limite aceitável, caracterizando uma qualidade aceitável de energia.
O fluxo de energia gerado controla um limite no nível de tensão, isso porque não tem o controle sobre as correntes que algumas cargas podem gerar. As correntes alternadas operam na frequência de 60 Hz e com certa magnitude. Caso haja desvio significativo na onda de magnitude, frequência ou perturbação no sinal sinaliza um potencial problema de qualidade de energia.
Na figura 3.11 é possível analisar o efeito da tensão sobre a elevação da corrente. À medida que a corrente se eleva no motor de 5 CV, o sinal de tensão sofre uma queda percentual (MARTINHO, 2011). A queda de tensão de 15% chega a elevar a corrente em valores próximos de 14% do seu valor nominal. Dentre os efeitos que
podem ocasionar no sistema podemos citar dois: parada de funcionamento de equipamentos eletrônicos por falta de tensão suficiente e sobre aquecimento nas cargas.
Esse fenômeno de redução da tensão, podendo ser chamado de afundamento de tensão ou SAG é uma variação que reduz a tensão de pico de fornecimento. O efeito contrário, ou seja, a elevação de tensão, também conhecida como SWELL é caracterizado pela elevação do valor de pico de tensão. O efeito SWELL compromete principalmente equipamentos sensíveis aos níveis de tensão, como por exemplo, os componentes eletrônicos. Para ambos os efeitos SAG ou SWELL, um novo parâmetro deve ser agregado a essa perturbação de tensão que é o tempo de variação do efeito.
Figura 3.11 Percentual da queda de tensão em função do percentual de elevação de corrente numa carga de 5 CV
A engenharia dividiu a variação de tensão em duas categorias de variação de tensão que pode ser classificada de curta e longa duração segundo MARTINHO (2011), com seus respectivos níveis de tensão que estão apresentados na tabela 3.1.
Distúrbios no sistema elétrico são possíveis causadores de desperdício de energia, no qual não sendo averiguados e corrigidos poderão comprometer a eficiência da energia gerada. Entre alguns fatores dessa perda de qualidade, a redução da vida útil de dispositivos, ineficiência de máquinas e principalmente as perdas elétricas que se agravam com funcionamento de equipamentos que operam fora da normalidade. O gráfico da figura 3.12 mostra as tolerâncias de variação de tensão publicada pelo
Information Technologu Industry Council datado de 2002 e as regiões de
Tabela 3.1 Intervalo dos parâmetros para SAG e SWELL
Efeito
SAG SWELL
Parâmetro
Tensão de Pico 0,1 a 0,9 p.u.1 1,1 a 1,8 p.u.
Tempo em ciclos 0,5 a 60 > 60
As três regiões apresentadas no gráfico correspondam aos projetos de equipamentos (região 1), potência de eletrônicos e armazenamento de energia (região 2) e a terceira região corresponde a capacidade de geração, além das citadas na 2 (MARTINHO, 2011).
Figura 3.12 Níveis de afuntadamento de tensão com o ciclo de interrupção
Na disciplina: Avaliação da Qualidade de Energia Elétrica os professores Decmann e Pomilio (2010) citam passos para diagnosticar problemas relativos à qualidade de energia elétrica. Entre os passos, há dois que são fundamentais para os projetos da natureza desse trabalho. O primeiro é a medição e registro das grandezas (contempla os sintomas do problema) e o segundo é confrontar os dados e resultados
obtidos com estudos ou simulações. Um dos exemplos comuns que deve ser verificado é o afundamento da tensão ocasionado por falha na partida ou falta de fase. Ambos os problemas são solucionados por conta do fluxo energético ser acionado apenas quando o grupo motor gerador entra em regime operacional (se estabiliza), adquirindo a estabilidade de acordo com a quantificação nominal. Outro exemplo comum é o fenômeno térmico que geralmente é lento e que necessita de registradores para períodos maiores de medição.
Os dados a serem averiguados são obtidos por analisador de energia que permitira ver os níveis de tensão atribuídos no fornecimento da energia. Parâmetros como as potências ativa (KW), reativas (KVAr) e aparentes (KVA) são possíveis de serem observadas. O comportamento das formas de ondas, análise que o analisador de energia faz, também poderá ser analisado por osciloscópio, permitindo visualizar oscilações que venham surgir e que permitem diagnosticar fatores que levaram a esse tipo de problema. O fluxo de energia elétrica do grupo motor gerador com as potências do sistema e o medidor de energia ativa permanente que faz a medição da utilização na alimentação das cargas são visto na figura 3.13.
Nos ensaios, serão realizadas medidas a cada três dias na semana no período de um mês, avaliando os procedimentos de medição pontual e o surgimento de alguns distúrbios diferentes nesse período. Será produzido um relatório nos setores que irão receber o fluxo de energia, visando obter informações sobre possíveis falhas ocorridas durante o período de monitoramento. No apêndice A, encontra-se um modelo de anotações dos circuitos e fases que alimentam a carga.
Para estes ensaios do grupo motor gerador com as cargas elétricas é necessário construir um modelo que contemple a simulação e ajude nas soluções a serem tomadas, apresentando a viabilidade do sistema.
Figura 3.13 Representação dos flluxo de energia à carga