ESTUDODEQUALIDADEDEENERGIAELÉTRICANAINDÚSTRIADE MANUTENÇÃOEUSINAGEMPOLIKINIIND.COM.LTDA.
Abstract The study of Power Quality (PQ) has become more intense with the continuous development of power electronics, mainly in industrial electrical systems. This article presents the results of the analysis of the Power Quality at Polikini Company, located in the Industrial District I, Itabira - MG. The main power quality disturbances have been analyzed in an attempt to get a diagnosis of that company. The importance of this type of study can be observed during the measurement processes, gathering and analyzing data in the machining industry, especially when observing the possible consequences of these phenomena PQ. The purpose of this study was to investigate the possible presence of the phenomena of power quality at Polikini Company in order to identify them and propose possible ways to mitigate them. Three-phase power quality analyzers and data analysis were performed using computational methods. All results are in accordance with the Brazilian laws and international standards in the area of PQ.
Keywords Power Quality (PQ), PQ disturbances, harmonics, Unbalance, Voltage Fluctuation, Resonance, sags and swells.
Resumo O estudo da Qualidade da Energia Elétrica (QEE) tornou-se mais intenso com o contínuo desenvolvimento da eletrônica de potência, principalmente nos sistemas elétricos industriais. Este artigo apresenta os resultados da análise da Qualidade da Energia Elétrica na Empresa Polikini, situada no Distrito Industrial I, em Itabira – MG. Foram analisados os principais distúrbios de QEE, buscando-se obter um diagnóstico da referida empresa. Pode-se observar a importância desse tipo de estudo durante os processos de medição, coleta e análise de dados na indústria de usinagem, principalmente quando observadas as possíveis consequências desses fenômenos de QEE. O propósito deste trabalho foi estudar a possível presença dos fenômenos da qualidade da energia elétrica na empresa Polikini, a fim de identificá-los e propor possíveis formas de mitigá-los. Foram utilizados analisadores trifásicos de QEE e a análise dos dados foi realizada através de métodos computacionais. Todos os resultados obtidos estão de acordo com a legislação brasileira e com normas internacionais da área de QEE.
Palavras-chave Qualidade de Energia Elétrica (QEE), Distúrbios de QEE, Harmônicos, Desequilíbrio, Flutuação de Tensão, Ressonância, Afundamentos e Elevações de Tensão.
1 Introdução
A descrição dos conceitos de Qualidade da Energia Elétrica (QEE) agrega vários fenômenos eletromagnéticos que causam problemas aos consumidores de energia elétrica. A abordagem dos conceitos fundamentais de QEE faz-se necessária devido ao principal enfoque deste documento consistir na identificação de fenômenos relacionados à qualidade do produto comumente encontrados em sistemas elétricos industriais [4].
Esse artigo apresenta uma análise de qualidade da energia elétrica dentro de uma empresa prestadora de serviços no ramo de usinagem. A POLIKINI é uma empresa de capital nacional e sociedade LTDA e está no mercado desde 1989.
A empresa dispõe de um maquinário necessário as suas atividades, sendo as principais cargas da empresa apresentadas a seguir: Dois compressores (51,52 kW/380V e 22,08 kW/380V); torno CNC (22,08 kW/380V); torno E65 (44,9 kW/380V); prensa viradeira (36,8 kW/380V); guilhotina ½” X 4160 (44,16 kW/380V); 10 máquinas de solda (99 kW de potencia total, alimentadas em 380V); ponte rolante da caldeiraria (27,23 kW/380 V); centro de usinagem (40 kW/380V), entre outras cargas.
Dentre os fenômenos de QEE, este presente trabalho tem como foco a identificação e análise da tensão em regime permanente, distorção harmônica total de tensão, flutuação de tensão e desequilíbrio de tensão, afundamentos e elevações de tensão, além da verificação de possíveis ressonâncias no sistema elétrico.
Os pontos de medição escolhidos foram os secundários dos transformadores de 500kVA e 112,5kVA presentes na POLIKINI, ambos com tensão primária de 13,8 kV.
2 Objetivo
Este artigo tem como objetivo apresentar o diagnóstico da Qualidade da Energia Elétrica nos setores de pintura, caldeiraria e usinagem da empresa POLIKINI, localizada no distrito industrial I de Itabira.
3 Metodologia 3.1 Geral
Inicialmente, os alunos e o professor da Universidade Federal de Itajubá (UNIFEI) - Itabira foram às instalações da POLIKINI para reconhecimento da empresa e levantamento das características das cargas presente nas instalações elétricas da empresa.
3.2 Medições de Campo
Os trabalhos tiveram início em 20/08/2014, com reunião entre os alunos, professor e a empresa. Definiu-se um programa de medições com o objetivo de identificar e quantificar eventuais distúrbios de QEE nos setores de pintura, caldeiraria e usinagem.
Foram utilizados dois analisadores trifásicos de qualidade de energia do tipo Fluke 435 (conectado ao barramento de 220 V) e Fluke 437 (conectado ao barramento de 380 V). Realizados os levantamentos das cargas e respeitando a dinâmica de funcionamento da empresa, no dia 11/09/2014 iniciou-se as medições em campo, aplicando-se o seguinte programa de medições:
-Medições de harmônicos, flutuações de tensão, tensão de regime permanente, desequilíbrio e medições de eventos (afundamentos e elevações de tensão) – 8 dias;
Diagrama unifilar:
A Figura 1 apresenta o diagrama unifilar simplificado do sistema elétrico da POLIKINI com a localização de onde foram instalados os medidores: Um no secundário do transformador no barramento de 380/220 V e um no secundário do transformador no barramento de 220/127 V. Marcelo
Figura 1: Diagrama Unifilar do Sistema da POLIKINI. 3.2.1 Parametrização do Equipamento
a) O equipamento conectado ao
transformador de 112,5kVA foi ajustado para capturar as tensões de regime permanente, flutuações de tensão, desequilíbrios e eventos (afundamentos e elevações de tensão), dentro de cada intervalo de 5 minutos. Também foram monitoradas as Distorções Harmônicas Totais (DHT) das tensões e das correntes nas três fases além de monitorados os módulos dos harmônicos individuais até a 50ª ordem.
b) O equipamento de medição instalado no secundário do transformador de 500kVA foi configurado do mesmo modo, porém com intervalo de 1 minuto.
3.3 Análise de Dados
Esta etapa consistiu na análise dos dados coletados, que foi realizada com o auxílio de softwares como MATLAB® R2011a, AUTODESK® AUTOCAD® 2013, Microsoft® Office 2013 e Power Log Software FLUKE®, interpretando-os de forma a comparar com os valores estabelecidos pelas normas, IEEE-519 [9], IEC-61000 [6] e EN-50160 [8] incluindo as recomendações do PRODIST (Procedimento de Distribuição de Energia Elétrica no Sistema Elétrico Nacional) [3], ANEEL (Agencia Nacional de Energia Elétrica) [11] e ONS (Operador Nacional do Sistema Elétrico) [2].
4 Diagnostico da Qualidade da Energia Elétrica 4.1 Geral
Esta etapa consistiu na compilação e na análise dos dados obtidos das medições de campo. Nesta análise buscou-se identificar os principais distúrbios de QEE e compará-los com os limites recomendados pelas normas vigentes.
Dentre os distúrbios de QEE, destacando-se: Subtensões, sobretensões, flutuações de tensão, harmônicos, desequilíbrios, afundamentos e elevações de tensão.
Apesar de não ser propriamente um distúrbio de QEE, foi também estudada a possibilidade de ocorrer ressonância harmônica nas instalações, pois ela é causa de muitos problemas para instalações industriais, sendo que muitas vezes passam despercebidas, até o momento em que causam prejuízos maiores.
Uma vez identificados e quantificados os distúrbios, o próximo passo foi comparar os resultados obtidos nas medições realizadas na empresa com os limites estabelecidos em normas técnicas e/ou recomendações adotadas no Brasil e também internacionalmente.
4.2 Limites
Na sequência, serão apresentados os valores dos principais limites dos distúrbios de QEE, utilizados no trabalho.
4.2.1 Sobretensão e Subtensão de Regime Permanente
As Tabelas 1 e 2 do PRODIST [3] apresentam as faixas dos valores de tensões de regime permanente para
380/220 V e 220/127 V, respectivamente. Na falta de uma regulamentação específica para os níveis de tensão internos aos consumidores, estas tabelas foram tomadas como referência.
Tabela 1: Tensão Nominal Igual ou Inferior a 1 kV. Tensão de Atendimento (TA) Faixa de Variação da Tensão 220 V(F-N) Faixa de Variação da Tensão 127 V(F-N) Adequada (201≤TL≤231) (116≤TL≤133) Precária (189≤TL<201 ou 231<TL≤235) (109<TL<116 ou 133<TL≤140) Crítica (TL<189 ou TL>233) TL<109 ou TL>140) Em que:
TL – Tensão de leitura – É o valor eficaz de tensão, integralizado a cada 10 minutos.
4.2.2 Flutuação de Tensão
Em [2] são estabelecidos limites para o controle da qualidade da tensão na Rede Básica quanto à flutuação de tensão, conforme Tabela 2.
Tabela 2: Limites Globais de Pst e Plt.
Limite PstD95% PltS95%
Limite global
inferior 1 p.u/FT 0,8 p.u/FT Limite global
superior 2 p.u/FT 1,6 p.u/FT Em que FT é o Fator de Transferência aplicável entre o barramento da Rede Básica sob avaliação e o barramento da tensão secundária de distribuição eletricamente mais próximo, sendo calculado pela relação entre o valor do PltS95% (Probability short term) do barramento da Rede Básica sob avaliação e o valor do PltS95% (Probability long term) do barramento da rede de distribuição.
Em que:
- PstD95%: valor do indicador Pst que foi superado em apenas 5% dos registros obtidos no período de 1 dia (24 horas);
- PltS95%: valor do indicador Plt que foi superado em apenas 5 % dos registros obtidos no período de uma semana, 7 (sete) dias completos e consecutivos.
4.2.3 Harmônicos
Recomendação Americana [9] – esta recomendação propõe procedimentos para o controle de harmônicos em sistemas de potência conforme Tabela 3.
Tabela 3: Limite de Distorção Harmônica de Tensão. UREDE
[kV] DHTt (%)
≤ 69 5,0
Em que:
DHTt (%) é a distorção harmônica total da tensão. 4.2.4 Desequilíbrio
Recomendação da norma [6] – Esta recomendação indica que um nível aceitável para o fator de desequilíbrio em sistemas de baixa tensão é de 2 %.
4.2.5 Afundamentos e Elevações de Tensão
Para os itens afundamentos, elevações de tensão e transitórios ainda não há limites estabelecidos pelas normas/recomendações utilizadas como referência.
4.3 Resultados das Medições
Os itens subsequentes apresentam os resultados de medição em cada um dos dois pontos utilizados na coleta de dados. A Tabela 4 mostra o período no qual as medições foram realizadas em cada caso.
Tabela 4: Períodos de Medição em Cada Ponto da Medição. Local Medições gerais Medições de eventos Barramentos de 220/127V e 380/220 V 11 a 19/09 11 a 19/09 Durante as medições foi efetuado um desligamento programado de alguns minutos no sistema geral da POLIKINI, no dia 13/09, evento esse observado em todos os gráficos do artigo. Esse fato leva a desconsiderar qualquer evento próximo do horário de 3000 (min) e 600 (min) para os medidores Fluke 437 e 435 respectivamente.
4.3.1Barramento 380/220 V – Transformador de 500kVA
a) Tensão em Regime Permanente
A Figura 2 apresenta a evolução no tempo da tensão eficaz de cada fase, que se mantiveram dentro dos limites adequados durante o período de medição.
Figura 2: Tensão em Regime Permanente.
As linhas de coloração azul indicam os limites das faixas adequada, precária e crítica, conforme valores apresentados na Tabela 1.
b) Distorção Harmônica de Tensão
A Figura 3 apresenta o perfil das DHTt (distorção harmônica total de tensão) nas fases A, B e C, no secundário do transformador de 500 kVA, que apresentaram valores dentro dos limites estabelecidos pelas normas vigentes.
Figura 3: Distorção Harmônica de Tensão Secundário Transformador de 500 kVA.
As DHT’s médias das fases A, B e C foram respectivamente 1,37%, 1,30% e 0,92%.
c) Ressonância
A Tabela 5 mostra as possíveis frequências naturais do sistema, sendo que foram considerados os vários estágios do banco de capacitores. O Resultado apresentado foi calculado utilizando configurações considerando-se os cabos elétricos.
Tabela 5: Frequências naturais do Sistema. Estágio Potência (kVAr) Frequência Natural (h) Frequência Natural (kHz) 1º 10 29,5740 1,774 2º 20 20,9120 1,254 3º 30 17,0740 1,02 4º 40 14,7890 0,887 5º 50 13,2259 0,793 6º 60 12,0719 0,724 7º 70 11,1783 0,670 8º 80 10,4560 0,627 9º 90 9,8566 0,591 10º 100 9,3521 0,561
Onde: h é um múltiplo adimensional da frequência fundamental do sistema (60 Hz), calculado por:
√
(1)
Em que e são as impedâncias capacitivas e
indutivas na frequência fundamental.
d) Flutuação de Tensão
A Figura 4 mostra o comportamento do Pst e a Figura 5 apresenta o Plt.
Figura 4: Perfil de Pst no Secundário do Transformador de 500kVA.
Figura 5: Perfil do Plt no Secundário do Transformador de 500kVA.
Pode-se notar que tanto o Pst quanto o Plt apresentam valores acima do limite global inferior e abaixo do limite global superior estabelecidos por [2] e [3].Também pode se observar que apresentaram alguns valores abaixo de 0,5 p.u, estes referentes à baixa carga, apresentada durante o Sábado, a partir das 12h e todo o Domingo.
Estes comportamentos do Pst e do Plt também podem ser observados pelos seus respectivos histogramas, apresentados nas Figuras 6 e 7, e seus limites [2].
Figura 6: Histograma do Pst, Transformador de 500kVA.
Figura 7: Histograma do Plt, Transformador de 500kVA. No histograma da Figura 6, 12% das amostrasdo Pst estão na faixa observação e no histograma da Figura 7,
28% das amostrasdo Plt estão na faixa de observação estabelecida pelo ONS.
Foram calculados os percentis 95% diários e semanais do Pst e Plt, em que foram encontrados valores máximos, englobando as três fases, de 1,347 no dia 11/9 quinta-feira e 1,113 para a semana de medição, ambos para o Pst e 1,002 para a semana de medição, referentes ao Plt.
e) Desequilíbrio de Tensão
A Figura 8 apresenta o comportamento do fator de desequilíbrio de tensão para o secundário do transformador na entrada do painel de 380V durante todo o período de medição.
Figura 8: Desequilíbrio de Tensão.
A Figura 8 mostra que o desequilíbrio de tensão não ultrapassou os 2% estabelecidos pelas normas, excetuando-se os valores próximos de 3000 min, como já comentado.
f) Eventos: Afundamentos e Elevações Entre os dias 11/09 e 19/09 não foram registrados. 4.3.2 Barramento 220/127 – Transformador de 112,5kVA
a) Tensão de Regime Permanente
Na Figura 9 é apresentada a tensão em regime permanente no barramento 220V, que durante todo o período de medição esteve dentro da faixa adequada.
Figura 9: Tensão em Regime Permanente.
b) Distorção Harmônica de Tensão
A Figura 10 apresenta a DHT de tensão que se manteve dentro dos limites conforme [9].
Figura 10: Distorção Harmônica de Tensão.
A DHT média das fases A, B e C foram respectivamente 1,92%, 1,28% e 1,82%.
c) Ressonância
A Tabela 6 mostra as possíveis frequências naturais do sistema, sendo que foram considerados os vários estágios do banco de capacitores e o transformador de 112,5 kVA.
Tabela 6: Frequências naturais do sistema. Estágio Potência (kVAr) Frequência Natural (h) Frequência Natural (kHz) 1º 2,5 32,8688 1,972 2º 7,5 18,9768 1,138 3º 12,5 14,6994 0,881 4º 17,5 12,4194 0,745 5º 22,5 10,9562 0,657 6º 27,5 9,9103 0,594 7º 32,5 9,1161 0,546 8º 37,5 8,8468 0,530 9º 42,5 7,9718 0,478 10º 47,5 7,5408 0,452 11º 52,5 7,1725 0,430 12º 47,5 6,8535 0,411
O Resultado apresentado utiliza a configuração com os cabos e foram calculados de acordo com (1).
d) Flutuação de Tensão
A Figura 11 apresenta a evolução dos valores de Pst e por sua vez a Figura 12 mostra o perfil do Plt durante todo o período de medição.
Figura 11: Perfil do Pst no Secundário do Transformador de 112,25 kVA.
Figura 12: Perfil do Plt no Secundário do transformador de 112,5kVA.
Observa-se que tanto o Pst quanto o Plt mantiveram-se acima do limite global inferior durante alguns intervalos de medição, porém abaixo do limite global superior, de acordo com a Tabela 3.Também pode se observar que apresentou alguns valores abaixo de 0,5 p.u, estes referentes a baixa carga, apresentada durante o Sábado a partir das 12h e todo o Domingo.
O comportamento do Pst e do Plt é mais bem visualizado nos histogramas apresentados nas Figuras 13 e 14, que também apresentam os limites inferiores e superiores para Pst e Plt, respectivamente.
Figura 13: Histograma do Pst no Secundário do Transformador de 112,5kVA.
Figura 14: Histograma do Plt no Secundário do Transformador de 112,5kVA.
O histograma da Figura 13 mostra que 18% das amostras do Pst estão na faixa observação e o histograma da Figura 14 mostra que 42% das amostras do Plt estão na faixa de observação estabelecida pelo ONS.
Foram calculados os percentis 95% diários e semanais do Pst e Plt, em que foram encontrados valores máximos, englobando as três fases, de 1,382 no dia 12/9 sexta-feira e 1,289 para a semana de medição, ambos para o Pst e 2,871 no dia 13/9, sábado e 1,117 para a semana de medição referentes ao Plt.
e) Desequilíbrio de Tensão
A Figura 15 apresenta o comportamento do fator de desequilíbrio de tensão no secundário do transformador conectado ao barramento 220/127 volts, durante o período de medição.
Figura 15: Desequilíbrio de tensão.
A Figura 15 mostra que o desequilíbrio de tensão não ultrapassou os 2% estabelecidos pelas normas EN50160, IEC 61000 e o Submódulo 2.2 do ONS.
f)Eventos: Afundamentos e Elevações
Entre os dias 11/09 e 19/09 não foram registrados afundamentos nem elevações de tensão nas medições.
5 Análises e Recomendações
A Tabela 7 sintetiza o resultado das medições nos barramentos de 380/220 e 220/127 volts.
Tabela 7: Resultados para os dois pontos de medição.
Indicador de QEE 380/220V 220/127V Tensão RP Adequada 100% 100% Precária 0% 0% Crítica 0% 0% DHTtMédio Fase A 1,37% 1,92 % Fase B 1,30% 1,28% Fase C 0,92% 1,82% DHTt Máx. Fase A 3,18% 3,85% Fase B 2,98% 4,04% Fase C 2,17% 3,86%
Pst 95% Diário 1,347 p.u 1,382 p.u Semanal 1,113 p.u 1,289 p.u Plt 95% Diário 2,928 p.u 2,8706 p.u
Semanal 1,002 p.u 1,1170 p.u Desequilíbrio Máximo 1,31% 1,45%
Ressonância 11,1783
10,9562 7,1725 6,8535
É importante ressaltar que as condições de funcionamento da fábrica, durante o período de medições, exigiram potências bastante inferiores que sua capacidade máxima de produção. As medições de corrente nos transformadores de entrada da fábrica determinaram uma média de 342 A para o transformador de 500 kVA, o que corresponde a apenas 45% da capacidade nominal deste transformador e uma média de 169 A para o transformador de 112,5 kVA, o que corresponde a apenas 57,2% da capacidade nominal deste transformador.
De posse desta síntese de resultados, bem como todo relatório, apresenta-se a seguir uma análise final de cada indicador de qualidade da energia elétrica.
a) Tensão de Regime Permanente
As tensões de regime permanente nos barramentos operam na região adequada, sendo que não houve momentos em que chegaram a operar nas regiões precária e crítica. Desta maneira, conforme propõe [3], os resultados não indicam problemas de sub e sobretensão em regime permanente.
b) Flutuações de Tensão
O barramento 380 V apresentou valores acima do limite global inferior de 1,0 p.u, porém abaixo do limite global superior que é de 2 p.u para o Pst. Em relação ao Plt ocorreram valores acima do limite global inferior de 0,8 p.u, porém abaixo do limite global superior de 1,6 p.u. Assim, ambos indicadores Pst e Plt apresentaram valores dentro da região de alerta. Pode ser observado nas Tabelas 8 e 9 que o número de amostras na região de observação representa uma quantidade significativa nos valores diários e semanais.
Tabela 8: Limites de Pst Ultrapassados em Porcentagem. Precária (1<Pst<2
p.u) (%)
Crítica (Pst>2 p.u) (%)
Pst Semanal 11,71 <1
Tabela 9: Limites de Plt Ultrapassados em Porcentagem. Precária (0,8<Plt<1,6 p.u) (%) Crítica (Plt>1,6 p.u) (%) Plt Semanal 28,36 1,01 No barramento 220 V, os indicadores Pst e Plt apresentaram também valores acima dos limites globais inferiores. Pode ser observado nas Tabelas 10 e 11 que o número de amostra na região de observação representa uma quantidade significativa nos valores diários e semanais.
Tabela 10: Limites de Pst Ultrapassados em Porcentagem. Precária (1<Pst<2
p.u) (%)
Crítica (Pst>2 p.u) (%)
Pst Semanal 17,88 <1
Tabela 11: Limites de Plt Ultrapassados em Porcentagem. Precária (0,8<Plt<1,6
p.u) (%)
Crítica (Plt>0,6 p.u) (%)
Plt Semanal 39,74 <1
Em ambos os pontos de medição a norma recomenda que, para essa faixa de ocorrência, a flutuação de tensão será considerada em estado de observação para ambos os casos, e no caso de haver reclamações de usuários, será responsabilidade do ONS desenvolver ações em conjunto com os agentes envolvidos, para buscar soluções e atribuir responsabilidades [2].
c) Desequilíbrios de Tensão
Conclui-se que para todos os pontos de medição a tensão se encontra adequada, sob o ponto de vista de desequilíbrios. Os maiores valores de fator de desequilíbrio encontrados (1,31% - 380V e 1,45% - 220V) são inferiores ao limite estabelecido por norma, que é de 2%. O
desequilíbrio foi calculado pela equação apresentada na norma IEEE 519, que produz o maior valor de desequilíbrio entre as normas analisadas, garantindo que os valores encontrados estão abaixo dos valores estabelecidos pelas normas.
d) DistorçãoHarmônica Total
A qualidade da tensão, sob o ponto de vista de harmônicos nos pontos de medição, está adequada, sendo que os valores de DHT registrados nos barramentos de 380 V e 220 V apresentaram valores médios da ordem de 1,2% e 1,7%, respectivamente. Além disso, a DHT máxima registrada foi de 3,19% na fase A para o barramento de 380 V e 4,04% na fase B para o barramento de 220 V. Observa-se que as DHT’s apreObserva-sentam valores diferentes em cada fase, em ambos os pontos de medição. Isso se deve a aleatoriedade das cargas conectadas às fases. Do ponto de vista de QEE para a DHTt os valores encontrados estão abaixo do menor valor apresentado pela norma IEEE-Std 519 que é de 5%.
Referindo-se a corrente, uma razoável distorção harmônica de corrente é comum nos sistemas elétricos industriais, devido à presença de cargas não lineares, e o principal efeito das mesmas é provocar a distorção da tensão. Caso a tensão apresente distorções elevadas, poderá apresentar prejuízo ao funcionamento de cargas sensíveis. Como no caso analisado, as distorções de tensão estavam dentro dos limites estabelecidos, conclui-se que as distorções locais das correntes não são perniciosas ao sistema estudado.
e) Ressonância
De acordo com as tabelas, foi detectada possível ressonância harmônica do tipo paralela no transformador de 500 kVA, próxima à frequência de 660 Hz (11o harmônico) e no transformador de 112,5 kVA foram encontradas possíveis ressonâncias paralelas próximas às frequências de 420 Hz (7º harmônico) e 660 Hz ( 11º harmônico).
Como os bancos automáticos de capacitores são divididos em vários estágios de capacitores, cada um desses estágios representa uma frequência natural do sistema elétrico, quando calculada em paralelo com o respectivo transformador. Caso os estágios, em que há proximidade entre a frequência natural e a frequência de um dos harmônicos presentes na corrente, sejam utilizados por períodos razoáveis de tempo, poderá ocorrer elevação da distorção harmônica da tensão, elevadas correntes elétricas com danos aos equipamentos, à isolação dos capacitores, podendo levar a queima dos mesmos.
No transformador de 500 kVA pode ocorrer uma ressonância na 11º frequência harmônica quando o banco de capacitores está trabalhando com três estágios inseridos no barramento, fornecendo uma potência de 70 kVAr. Isso leva a uma corrente de ressonância de 85,21 A, proporcionando uma corrente de 19,48A nos capacitores. A corrente nominal dos capacitores nesse estágio, inseridos no barramento de 380 V é de 15,2 A. Essa corrente ressonante levaria a uma diminuição da vida útil do capacitor ou até a queima do mesmo. Já no transformador de 112,5 kVA podem ocorrer possíveis ressonâncias nas frequências próximas às 11º e 7º harmônicas. Na proximidade da 11º frequência (660 Hz), o banco de capacitores estaria fornecendo potência de 22,5 kVAr, enquanto próximo à frequência da 7º harmônica (420 Hz) estaria fornecendo potências de 52,5 kVAr e 55,5 kVAr. Essa situação levaria à correntes de ressonâncias na ordem de 38,27A para a 11º, e correntes de 151,78A e 138,5A
para 7º, causando danos aos capacitores. As correntes nominais dos capacitores nesses estágios, inseridos no barramento de 220 V seriam de 15,9 A, 19,5A e 17,81A, respectivamente.
Recomenda-se então uma manutenção completa nos bancos de capacitores dos dois transformadores, verificando se há unidades capacitivas queimadas.
Para evitar a situação detectada, de possíveis ressonâncias harmônicas, recomenda-se a instalação de filtro anti-ressonante para a frequência de 660 Hz para o banco de capacitores de 380 V e instalação de filtros anti-ressonantes para as frequências de 420 Hz e 660 Hz para o banco de 220 V.
6 Conclusão
Como conclusão final, entende-se que as instalações elétricas da Empresa Polikini estão adequadas em termos da Qualidade da Energia Elétrica. Recomenda-se uma nova campanha de medições em período de carga plena ou próxima disso, de modo a fazer-se uma análise de QEE nessa nova condição.
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[8] “EN50160: Voltage characteristics of electricity supplied by public distribution systems”, fevereiro de 2000;
[9] IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers, “IEEE 519-1992: IEEE Recommended Practices and Requirements for Harmonic Control in Electrical Power Systems”, maio de 1992;
[10] IEC – International Electrotechnical Commission, “Electromagnetic compatibility (EMC), Part 2-12: Compatibility levels for low-frequency conducted disturbances and signaling in public low-voltage power supply systems”, 24/04/2004;
[11] ANEEL – Agêncianacional de energiaelétrica, “Resolução nº 505”, novembro de 2001.
[12] Silva D. D. R. Técnica Para Correção do Fator de Potencia e Aumento da Suportabilidade Dos Circuitos Retificadores a Afundamentos Temporários de Tensão. Uberlândia, 2009
[13]Catálogo SIEMENS, Correção de Fator de Potência – Acessórios. Indutor de Bloqueio Trifásico Para Banco de Capacitores. 7 Páginas
8 Biografia
Marcelo Geraldo Félix. Ingressou em 2008 o curso de graduação em Engenharia de materiais pela Universidade Federal de Itajubá – Campus Itabira.Em 2012 fez transferência de curso para a Engenharia Eletrica, também pela UNIFEI - Itabira.
Nivaldo Junio Braga Ramos. Ingressou em 2009 no curso de Engenharia Elétrica pela Universidade Federal de São João Del Rei.Em junho de 2011 fez tranferência de universidade, iniciando a graduação em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal de Itajubá – Campus Itabira.
