Ligações de Equipamentos de Raios X nas Redes de Distribuição de Energia Elétrica

Ligações de Equipamentos de

Raios X nas Redes de Distribuição

de Energia Elétrica

Revisão 05 – 02/2013

NORMA ND.51

ELEKTRO Eletricidade e Serviços S.A. Diretoria de Operações

Gerência Executiva de Engenharia, Planejamento e Operação

Rua Ary Antenor de Souza, 321 – Jd. Nova América Campinas – SP

Tel.: (19) 2122-1000 Site: www.elektro.com.br

ND.51

Ligações de Equipamentos de Raios X nas Redes de Distribuição de Energia Elétrica

Campinas – SP, 2013

46 páginas

Aprovações

Alvaro Luiz Murakami

Gerente Executivo de Engenharia, Planejamento e Operação

Rodrigo Teodoro Bilia de Moraes

Gerente de Expansão e Preservação de Redes

Elaboração

Clarice Itokazu Oshiro

Edmilson Landenberger Menegatti José Carlos Paccos Caram Junior Juracy Pereira Mamede

ND.51

ÍNDICE

CONTROLE DE REVISÕES ... 9

1 OBJETIVO ... 11

2 CAMPO DE APLICAÇÃO ... 11

3 DEFINIÇÕES ... 11

4 REFERÊNCIAS NORMATIVAS ... 13

4.1 Legislação ... 13

4.2 Normas técnicas brasileiras ... 13

4.3 Normas técnicas da ELEKTRO ... 13

5 CONDIÇÕES GERAIS ... 13

5.1 Regime de exposições seguidas - ritmo lento... 14

5.2 Regime de exposições seguidas - ritmo rápido ... 14

5.3 Regime de cine-pulse ... 14

6 CONDIÇÕES E ORIENTAÇÕES ESPECÍFICAS ... 14

6.1 Atendimento a ligação de equipamento raios X ... 14

6.1.1 Tensão secundária ... 14

6.1.2 Tensão primária ... 14

6.2 Limites de flutuações de tensão ... 14

6.3 Potência ... 15

6.4 Impedâncias dos elementos da rede ... 15

6.4.1 Transformadores de distribuição ... 15

6.4.2 Redes de distribuição primárias e secundárias ... 15

6.5 Procedimentos para análise do atendimento ... 16

6.5.1 Levantamento de dados do equipamento de raios X ... 16

6.5.2 Análise do atendimento ... 16

6.5.3 Atendimento a mais de um equipamento de raios X ... 22

6.5.4 Medidas preventivas e corretivas... 23

TABELAS ... 25

ANEXOS ... 35

CONTROLE DE REVISÕES

Revisão Data Descrição

04 01-12-2008 Revisão e atualização do documento às diretrizes do SGQ e ao modelo F-SGQ-010.

05 04-02-2013 Revisão de forma e atualização dos valores de queda de tensão porcentual definidos nas tabelas 1, 2 e 3.

1 OBJETIVO

Apresentar os critérios básicos e subsídios técnicos necessários, para elaboração do estudo de viabilidade de ligação de equipamento de raios X nas redes de distribuição da ELEKTRO, bem como as medidas preventivas e corretivas que podem ser implementadas, a fim de minimizar as perturbações e preservar a qualidade do fornecimento de energia elétrica aos demais consumidores por ela supridos.

2 CAMPO DE APLICAÇÃO

Os critérios estabelecidos nesta norma aplicam-se aos estudos e análises técnicas de viabilidade de ligação de equipamento de raios X nas redes de distribuição, quer na tensão primária de 13,8 kV e 34,5 kV ou na tensão secundária de 220/127 V e 380/220 V.

3 DEFINIÇÕES

3.1 barra

qualquer ponto significativo do sistema em que se queira destacar qualquer grandeza elétrica. 3.2

barramento infinito

é uma barra do sistema que possui potência de curto-circuito infinita, na qual não existem variações de tensão ou de frequência.

3.3

corrente anódica Ia

é o valor da intensidade de corrente aplicada ao tubo de raios X, expressa em miliampéres (mA), obtida na placa de identificação do equipamento.

3.4

tensão anódica Va

é o valor da tensão aplicada ao tubo de raios X, expressa em quilovolts (kV), obtida na placa de identificação do equipamento.

3.5 flicker

é a impressão visual de uma variação na luminosidade, regular ou não, podendo, dependendo do grau, causar irritações à visão do ser humano.

3.6

flutuação de tensão

é uma variação aleatória, repetitiva ou esporádica do valor eficaz da tensão.

3.7 demanda Srx

é o valor da potência absorvida da rede pelo equipamento, expressa em quilowatts (kW), calculada com base nos valores da corrente anódica (Ia) e tensão anódica (Va) aplicadas ao tubo de raios X.

3.8

tensão de alimentação

é a tensão efetivamente recebida pelo consumidor, no ponto de entrega de energia, em condições normais de operação do sistema.

3.9

queda de tensão

qualquer redução verificada no nível de tensão produzida pela ligação de cargas no sistema. 3.10

fator característico fc

fator que relaciona a potência do tubo com a corrente e tensão anódica,de acordo com o regime de funcionamento do aparelho.

3.11 raios X

radiação de natureza eletromagnética, cujo comprimento de onda está compreendido na faixa de 200 a 0,1 angstrons.

3.12

equipamento de raios X

conjunto de unidades que servem para alimentar um ou mais tubos de raios X, formado por transformador de alta tensão com os respectivos órgãos reguladores e interruptores, dispositivos de segurança e instrumentos de medição, como também circuitos de ligação e interconexões.

3.13 radiologia

ramo da medicina que cuida da aplicação de radiações do espectro eletromagnético no ser vivo e compreende dois aspectos: o radiodiagnóstico e a radioterapia.

3.14

radiodiagnóstico

compreende o uso dos raios X na investigação da estrutura e função do corpo humano. 3.15

radioterapia

método de tratamento por meio de radiações ionizantes, provenientes dos equipamentos de raios X, do rádio e dos isótopos radioativos.

4 REFERÊNCIAS NORMATIVAS

4.1 Legislação

BRASIL. Agência Nacional de Energia Elétrica - ANEEL. Procedimentos de Distribuição de Energia Elétrica no Sistema Elétrico Nacional – PRODIST, Módulo 8 – Qualidade da Energia Elétrica. Disponível em:

<http://www.aneel.gov.br/arquivos/PDF/Módulo8_Revisão_4.pdf>. Acesso em: 18 out. 2012.

4.2 Normas técnicas brasileiras

ABNT NBR 5410, Instalações elétricas de baixa tensão.

ABNT NBR 14039, Instalações elétricas de média tensão de 1,0 kV à 36,2 kV. ABNT NBR 5440, Transformadores para redes aéreas de distribuição – Requisitos. 4.3 Normas técnicas da ELEKTRO

ND.10, Fornecimento de energia elétrica em tensão secundária a edificações individuais – Norma.

ND.12, Redes Protegidas Compactas – Critérios para projetos e padronização de estruturas – Norma.

ND.20, Instalações consumidoras em tensão primária de distribuição de energia elétrica – Norma.

ND.22, Projetos de redes aéreas urbanas de distribuição de energia elétrica – Norma. ND.25, Projetos de redes aéreas isoladas e protegidas de distribuição de energia elétrica – Norma.

5 CONDIÇÕES GERAIS

Nas redes de distribuição, o funcionamento de um equipamento de raios X caracteriza-se pela variação brusca da demanda instantânea, o que causa o fenômeno da cintilação (flicker). Entretanto, a ligação de um equipamento de raios X juntamente com outros consumidores é possível, desde que as redes de distribuição sejam convenientemente dimensionadas, de modo que as flutuações de tensão não excedam os limites admissíveis.

O consumidor interessado na ligação de um equipamento de raios X deve:

• dimensionar a sua rede elétrica interna, em conformidade com as normas da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT), a fim de que as instalações projetadas tenham capacidades adequadas e proporcionem queda de tensão mínima;

• fornecer todas as informações necessárias para a ELEKTRO efetuar a análise técnica do fornecimento, inclusive catálogo e demais informações técnicas referentes ao equipamento de raios X;

• a instalação do equipamento de raios X deve ser suprida por circuito diretamente derivado do quadro geral de distribuição interno do consumidor, a fim de minimizar as interferências sobre outras cargas e para manter as condições ideais para o seu próprio funcionamento;

• efetuar consulta prévia à ELEKTRO, antes da aquisição do equipamento de raios X;

• respeitar os critérios e exigências da ELEKTRO para a ligação do equipamento de raios X.

Para efeito desta Norma, o regime de funcionamento dos equipamentos de raios X está dividido basicamente nos tipos a seguir.

5.1 Regime de exposições seguidas - ritmo lento

É o caso de radiografia em geral, em que há a tomada de várias chapas com um intervalo entre uma exposição e outra em torno de 50 s. Este tempo depende do tipo de aparelho usado e o seu valor mínimo deve ser fornecido pelo consumidor.

5.2 Regime de exposições seguidas - ritmo rápido

É o caso da técnica chamada serigrafia rápida, utilizando um trocador de filmes ou uma câmara fotográfica rápida, podendo se obter uma série de cinco a trinta exposições em um tempo de 10 s a 30 s.

5.3 Regime de cine-pulse

A técnica de cine-pulse consiste em se utilizar o gerador de raios X sincronizado a uma filmadora, de maneira a fazer uma pequena exposição para cada imagem do filme. Dependendo do aparelho utilizado podem-se ter filmagens de 10 s a uma velocidade de 60 imagens por segundo.

6 CONDIÇÕES E ORIENTAÇÕES ESPECÍFICAS

6.1 Atendimento a ligação de equipamento raios X

A análise de viabilidade técnica da ligação de equipamento raios X, bem como a necessidade de adequação das redes elétricas, em tensão primária ou secundária será elaborada pela ELEKTRO com base nas informações fornecidas previamente pelo consumidor.

6.1.1 Tensão secundária

A Norma ND.10 estabelece as condições gerais para o fornecimento de energia elétrica às unidades consumidoras atendidas por redes de distribuição nas tensões de 220/127 V e 440/380 V.

6.1.2 Tensão primária

A Norma ND.20 estabelece as condições gerais para o fornecimento de energia elétrica às unidades consumidoras atendidas por redes de distribuição nas tensões de 13,8 kV e 34,5 kV.

6.2 Limites de flutuações de tensão

Os limites de flutuações de tensão admissíveis para os equipamentos de raios X são determinados, com base do número de exposições, que é função do regime de funcionamento dos mesmos e do gráfico apresentado no Anexo C.

Para facilitar a avaliação dos limites de flutuações de tensão admissíveis, os valores do gráfico do Anexo C, relativos à curva 3, adotada pela ELEKTRO, foram tabelados e são apresentados na Tabela 10.

Com a informação da frequência das flutuações produzidas pelo equipamento de raios X, o valor admissível da flutuação de tensão na rede, pode ser obtido na Tabela 10.

Caso o consumidor não informe o número de exposições, devido ao regime de funcionamento do equipamento de raios X, deve ser utilizada a freqüência média de 10 exposições por minuto, que equivale a um limite de flutuação de tensão de 3,5%, na Tabela 10.

6.3 Potência

A potência absorvida pelo equipamento de raios X da rede é dada pela seguinte expressão:

-3 a a

rx ^{fc I V 10}

S = ⋅ ⋅ ⋅

Sendo:

fc fator característico determinado de acordo com a Tabela 11;

I_a corrente anódica informada na placa de identificação do mesmo, em mA; Va tensão anódica informada na placa de identificação do mesmo, em kV; Srx potência útil ou demanda absorvida da rede, em kVA.

Se na placa de identificação do equipamento estiver indicada somente a potência P em kW do aparelho, aplicar a expressão a seguir, para obter o seu valor kVA.

fp P S_rx = k^×

Sendo:

P potência informada na placa de identificação, em kW;

fp fator de potência do equipamento informado na placa de identificação. Caso não esteja disponível considerar fp = 0,92.

6.4 Impedâncias dos elementos da rede

Os elementos avaliados na viabilidade de ligação do equipamento de raios X são os transformadores de distribuição, as redes de distribuição (primárias e secundárias), os quais são representados pelas suas respectivas impedâncias.

6.4.1 Transformadores de distribuição

A impedância do transformador de distribuição, identificada pela letra “Z” e expressa em porcentagem (%), é obtida dos dados de placa.

Como valores de referência, apresentamos na Tabela 9 os valores normalizados referentes à impedância dos transformadores de distribuição da classe 15 kV e 36,2 kV.

6.4.2 Redes de distribuição primárias e secundárias

Para o cálculo da viabilidade de ligação do equipamento de raios X, há necessidade de ser verificada a queda de tensão nos circuitos secundários e/ou primários.

A queda de tensão na rede secundária deve ser calculada de acordo com as bitolas dos cabos, número de fase e fator de potência, representados pelos coeficientes de queda de tensão (%/kVA x 100 m) que são apresentados na Tabela 1 a Tabela 4.

Para o cálculo da queda de tensão na rede primária devem ser utilizados os valores de resistências e reatâncias, expressas em Ω/km, apresentados na Tabela 5 a Tabela 8, que levam em consideração a configuração e a modalidade da rede.

6.5 Procedimentos para análise do atendimento

6.5.1 Levantamento de dados do equipamento de raios X

Devem ser fornecidos a ELEKTRO para análise da viabilidade do atendimento por equipamento de raios X os seguintes dados:

- fabricante;

- número de fases (1, 2 ou 3); - corrente anódica (mA); - tensão anódica (kV); - potência (KVA ou kW); - fator de potência;

- número de pulsações do gerador;

- regime de exposições por unidade de tempo (segundo, minuto e hora); - tensão de alimentação (V).

Os dados referentes a cada um dos equipamentos devem ser coletados da placa de identificação fixada no próprio equipamento ou do catálogo técnico fornecido pelo fabricante e encaminhado a ELEKTRO pelo consumidor interessado.

6.5.2 Análise do atendimento 6.5.2.1 Rede secundária

Na análise do atendimento aos consumidores com equipamento(s) de raios X, é desprezada a impedância do sistema até o transformador de distribuição, em virtude de seu valor ser muito pequeno, quando comparado aos valores das impedâncias dos transformadores de distribuição e da rede secundária.

Basicamente, a análise do atendimento consistirá em uma avaliação da flutuação de tensão provocada por esse tipo de equipamento, que deve levar em conta a queda de tensão da rede secundária e a queda de tensão interna do transformador de distribuição.

Devem ser observadas as seguintes etapas:

a) Cálculo da queda de tensão interna no transformador devido ao equipamento raios X.

A queda de tensão interna porcentual nos transformadores de distribuição trifásico, provocada(s) pelo(s) equipamento(s) de raios X pode ser calculada por:

S Z S (%) QT

trafo rx

trafo ^{= ⋅} para equipamentos de raios X trifásicos;

trafo rx trafo

S Z S 2 (%)

QT = ⋅ ⋅ para equipamentos de raios X bifásicos (fase-fase);

Sendo:

QTtrafo (%) queda de tensão no transformador devido ao equipamento raios X; Z% impedância porcentual do transformador de distribuição;

Srx potência absorvida da rede pelo equipamento de raios X, em kVA;

S_trafo potência nominal do transformador de distribuição, em kVA.

b) Cálculo da queda de tensão na rede secundária devido a um equipamento de raios X.

A queda de tensão causada na rede secundária pela ligação do equipamento raios X deve ser calculada pela seguinte expressão:

rx

L _S

k 100 (%)

QT_rede = × × Sendo:

k coeficiente de queda de tensão (%/kVA x 100 m);

L distância do transformador de distribuição ao ponto da rede onde está localizada o equipamento de raios X, em m;

S_rx potência de curto-circuito do equipamento de raios X, em kVA.

c) Comparação da queda de tensão na rede secundária e no transformador de distribuição com o valor máximo de flutuação admissível, apresentado em 6.2. - Se QT_trafo(%)+QT_rede(%)≤QT_flutuação (%)

A ligação do equipamento de raios X pode ser liberada sem a necessidade de implementação de medidas corretivas e/ou preventivas na rede de distribuição. - Se QT_trafo(%)+QT_rede(%)>QT_flutuação(%)

Avaliar sob o aspecto técnico-econômico as alternativas de medidas preventiva e corretivas, viáveis de ser implementadas na rede (ver 6.5.4), para adequar a queda de tensão secundária (rede + transformador de distribuição) em relação à máxima flutuação admissível.

d) Deve ser verificado, também se em condições normais de operação da rede, o aumento de carga devido à ligação do consumidor com o equipamento de raios X, não implicará em obras de melhoria, em função da necessidade de adequação da queda de tensão e/ou carregamento do transformador de distribuição.

e) Observamos que nos cálculos para a avaliação das condições da rede, em regime normal, deve ser utilizada a potência que o equipamento de raios X, absorve da rede Srx, que adicionada às demais cargas existentes no consumidor (iluminação, motores etc.) subsidiarão a determinação da demanda do mesmo. 6.5.2.2 Rede primária

Na presente norma não será apresentado um método para calcular diretamente as perturbações provocadas pelo equipamento de raios X (flicker) e sim um que calcule a variação de tensão decorrente da ligação desse tipo de equipamento.

Para verificar se o equipamento de raios X causará ou não flutuação de tensão indesejável, compara-se o valor de queda de tensão instantânea com o valor admissível.

Observamos que o método é aproximado, e no cálculo da queda de tensão instantânea, são desprezadas as cargas existentes ao longo do alimentador e as do próprio consumidor onde o equipamento de raios X está instalado.

Na análise do atendimento devem ser observadas as seguintes etapas:

a) Elaboração do diagrama unifilar do alimentador mostrando a localização da subestação, rede primária, barra da rede onde vai ser ligado o equipamento de raios X, outras barras notáveis da rede com consumidor susceptível ao flicker; distâncias e bitolas dos condutores entre as barras, potência de curto-circuito na barra de 13,8 kV ou 34,5 kV do sistema e dados do transformador do consumidor (tensões, potência nominal e impedância porcentual (Z%).

Equipamento de raio X

Barra da S/E _{(n1) (n2) (m)}

S^cc3Ø-TR

L1 L2

#1 #2

Barra do consumidor

Transformador do consumidor

Sendo:

n1, n2 ... barras sensíveis ao flicker;

m barra onde está ligado o transformador do consumidor com equipamento de raios X;

#1, #2 bitola dos cabos entre barras; L1, L2 distância entre barras, em km;

Scc3φ-TR potência de curto-circuito do sistema na barra de 13,8 kV ou 34,5 kV, em MVA.

b) Definição dos valores de base

Como os cálculos são realizados em pu (por unidade) há necessidade de definirmos os valores de base, ou seja:

Vbase tensão de base, que deve ser expressa pela tensão primária do transformador do consumidor, em kV;

Sbase potência de base, que deve ser expressa pela potência absorvida do equipamento de raios X (Srx) em MVA; cujo valor pode ser obtido conforme descrito em 6.3;

Zbase impedância de base em ohms que pode ser obtida da expressão:

base base2

base _S

Z = V Ω

Ibase corrente de base em amperes que pode ser obtida da expressão:

base base

base 3.V

I = S A

c) Cálculo da impedância do sistema

TR - cc3Φ s cc

S j S

x = pu

Observamos que em função da componente resistiva da impedância do sistema ser muito menor que a reativa, é desprezada nos cálculos de flutuação de tensão. d) Cálculo da impedância do alimentador

z1, z2 ... impedância do alimentador em pu;

1 1 base

1 1 1 1

1 _Z ^{r jx}

L X j L

z = R ^{⋅ + ⋅} = + pu

2 2 base

2 2 2

2

2 _Z ^{r jx}

L X j L

z =R ^{⋅ + ⋅} = + pu

Sendo:

R1, R2 ... resistências dos cabos do alimentador, cujos valores são apresentados na Tabela 5 a Tabela 8, em Ω/km.

X1, X2 ... reatâncias dos cabos do alimentador, cujos valores são apresentados na Tabela 5 a Tabela 8, em Ω/km.

L1, L2 ... extensão dos trechos entre barras, em km. e) Cálculo da impedância do transformador do consumidor

xtrafo impedância do transformador expressos em pu, que é representada pela reatância do mesmo pode ser calculada de acordo com a seguinte equação:

trafo rx

S

× S

= 100 jZ(%)

x_trafo pu

Sendo:

Z% impedância porcentual do transformador do consumidor;

Strafo potência nominal do transformador do consumidor, em MVA.

f) Cálculo da impedância da carga

carga carga

carga _i

z = v pu

Sendo:

vcarga tensão aplicada no equipamento de raios X, que é igual ao próprio Vbase, logo vcarga = 1,0;

icarga corrente de curto-circuito do equipamento de raios X expressa em pu, cujo módulo é igual a corrente de base, e vale portanto 1,0 pu. No caso da corrente, temos que considerar o fator de potência do equipamento que provoca uma defasagem angular em relação à tensão (cos ϕ).

Assim:

(

)

⋅

= +

=r jx 1 cos j sen

z_{carga carga carga} pu Sendo:

cos ϕ fator de potência, cujo valor a ser utilizado deve ser o informado pelo consumidor ou conforme 6.3;

sen ϕ pode ser obtido da seguinte expressão trigonométrica:

ϕ

−

=

ϕ 1 cos² sen

g) Diagrama de impedâncias

Para a avaliação da variação de tensão na rede primária, há necessidade de ser elaborado um diagrama, no qual são locados desde a impedância do sistema, até a impedância da carga, ou seja:

j xs r1 + j x1 r2 + j x2 j xtrafo

rcarga + j xcarga

0 1 2 3 4

h) Cálculo da flutuação de tensão

A flutuação de tensão, quando da ligação do equipamento de raios X à rede primária, pode ser calculada pela aplicação da técnica do divisor de tensão no diagrama de impedâncias apresentado em g).

h1) Cálculo da flutuação na carga, ou seja, na barra 4

) jx (r

jx ) jx (r ) jx (r jx

jx v r

carga carga

trafo 2

2 1 1 s

carga carga

4 + + + + + + +

= +

θ z v z

eq eq

a arg c carga 4

ϕ

=

Sendo:

v₄ módulo de tensão da barra 4;

carga

z módulo da impedância da carga obtida pela expressão:

carga 2 carga 2

carga ^{(r ) (x )}

z = +

graus; em

r , tgx arc ao igual ângulo

carga carga a

arg

c ⁼

ϕ

zeq módulo da impedância obtida pela soma dos valores constantes no denominador da expressão de v , ou seja: ₄

carga 2 trafo

2 1 2 s

carga 2

1

eq ^{(r r r ) (x x x x x )}

z = + + + + + + +

x

100 x ) v - (1 (%)

∆V₄ = ₄

h2) Cálculo da flutuação na barra 3

) jx (r

jx ) jx (r ) jx (r jx

) x j(x

v r

carga carga

trafo 2

2 1 1 s

trafo carga

carga

3 + + + + + + +

+

= +

θ

z

v z

eq eq

3 trafo carga 3

= ⁺ θ

Sendo:

v₃ módulo de tensão da barra 3;

2 trafo carga

2 carga trafo

carga ^{(r ) (x x )}

z ₊ = + +

graus; r em

tgx arc ao igual ângulo

carga trafo carga 3

= +

θ

100 x ) v - (1 (%)

∆V₃ = ₃

h3) Cálculo da flutuação na barra 2

+ = +

+ + + + +

+ +

+

= +

) jx (r

jx ) jx (r ) jx (r jx

) x jx

j(x ) r v (r

carga carga

trafo 2

2 1 1 s

2 trafo carga

2 carga 2

θ

z

z v z

eq eq

2 2 trafo carga 2

θ

= ⁺ +

Sendo:

2 2 trafo carga

2 2 carga 2

trafo

carga ^{z (r r ) j(x x x )}

z ₊ + = + + + +

; graus r em

r

) x x

tg (x arc ao igual ângulo

2 carga

2 trafo carga

2 ^_









+ +

= + θ

100 x ) v - (1 (%)

∆V₂ = ₂

h4) Cálculo da flutuação na barra 1

) jx (r

jx ) jx (r ) jx (r jx

) x x jx

j(x ) r r v (r

carga carga

trafo 2

2 1 1 s

1 2 trafo carga

1 2 carga

1 + + + + + + +

+ + +

+ +

= +

z

z z v z

eq eq

1 2 1 trafo carga

1 θ

θ +

= ⁺ +

Sendo:

2 2 1 trafo carga

2 2 1 carga 2

1 trafo

carga ^{z z (r r r ) (x x x x )}

z ₊ + + = + + + + + +

; graus r em

r r

) x x x

tg (x arc ao igual

ângulo ^{carga trafo 1 2}

1 ^_









+ +

+ +

= + θ

100 x ) v - (1 (%)

∆V₁ = ₁

i) Análise dos resultados

Com base nos valores de flutuações calculados deve ser efetuada a comparação com os limites admissíveis informados em 6.2.

Se os valores calculados forem menores que os admissíveis, a ligação do equipamento de raios X pode ser liberada, sendo necessários para tanto, apenas a realização do estudo de fornecimento.

Caso os valores calculados superem os limites admissíveis constantes de 6.2 deve ser realizada uma análise das medidas corretivas possíveis de serem implementadas na rede primária.

j) Alternativas

Formular e simular todas as alternativas viáveis com base no exposto em 6.5.4 devendo ser adotado a que melhor atender aos aspectos técnico-econômicos. 6.5.3 Atendimento a mais de um equipamento de raios X

Para a análise da viabilidade do atendimento a um consumidor com mais de um equipamento de raios X, pela rede primária ou secundária de distribuição, deve ser adotado o seguinte procedimento:

a) Para o cálculo da flutuação de tensão deve-se considerar:

• 100% da potência absorvida do equipamento de raios X de maior porte;

• 60% da potência de curto-circuito dos demais equipamentos de raios X.

Se os equipamentos forem de igual potência, considerar como sendo o de maior potência aquele cujo valor de flutuação de tensão admissível, for o menor em função de seu regime de funcionamento conforme 6.2.

Os demais procedimentos a serem observados na análise são os constantes de 6.5.2.1 quando for atendimento em tensão secundária ou os procedimentos de 6.5.2.2 em tensão primária.

Exemplo:

Um consumidor a ser atendido em tensão secundária de distribuição informou a ELEKTRO as características de seus equipamentos de raios X, ou seja:

- equipamento 1: 4 kVA, 5 exposições por minuto; - equipamento 2: 4 kVA, 15 exposições por minuto.

NOTA As potências dos equipamentos são as efetivamente absorvidas da rede (Srx). Para o equipamento 1 a flutuação admissível de tensão para um regime de funcionamento de 5 exposições por minuto, é de 4% (Tabela 10).

Analogamente para o equipamento 2, a flutuação admissível de tensão é igual a 3,31%, considerando um regime de funcionamento de 15 exposições por minuto (Tabela 10).

Nessas condições, o equipamento de raios X número 2 é considerado como sendo o de maior potência e a flutuação admissível de tensão da rede é igual a 3,31%. A

4 0,6 4 S_rxeq = + ⋅

6,4 S_rxeq = kVA

b) Para a avaliação das condições da rede em regime normal

Aplicar os seguintes fatores de demanda sobre as respectivas absorvidas da rede pelos equipamentos de raios X:

• 1,00 (um) para o equipamento de maior potência absorvida;

• 0,60 para os demais equipamentos.

Se os maiores equipamentos de raios X absorverem da rede potências iguais, considerar apenas uma como a de maior e a(s) outra(s) como segunda potência. 6.5.4 Medidas preventivas e corretivas

Para viabilizar a ligação de equipamento de raios X nas redes secundárias de distribuição, devem ser minimizadas as perturbações acarretadas por esses tipos de equipamentos a outros consumidores.

Assim, se no cálculo da queda de tensão for constatado um valor superior aos limites estabelecidos, deve ser efetuado um estudo técnico, a fim de serem definidas as medidas corretivas necessárias.

As medidas corretivas definidas usualmente visam reduzir a impedância da rede secundária existente, podendo ser aplicadas simultaneamente em função da gravidade das perturbações, uma ou mais dentre as alternativas relacionadas a seguir:

a) Aumentar a capacidade nominal do transformador de distribuição

Geralmente, a impedância interna dos transformadores de distribuição é inversamente proporcional à sua potência nominal. Portanto, quanto maior a potência nominal do transformador, menor queda de tensão interna apresenta. b) Aumentar a bitola dos condutores da rede secundária

Esta alternativa apresenta bons resultados apenas nos casos onde a distância entre o transformador e o equipamento de raios X não seja superior a 60 m, mesmo para as maiores bitolas padronizada nas redes secundárias.

c) Reduzir o comprimento da rede secundária de alimentação

O deslocamento do transformador de distribuição para as proximidades do ponto de instalação do equipamento de raios X oferece bons resultados, mas esse deslocamento pode tirar o transformador do centro de carga ou do planejamento, criando transtornos futuros.

Ainda para reduzir o comprimento da rede secundária, pode-se optar pelo desmembramento do setor, locando o novo transformador, de preferência, seguindo o planejamento proposto para a área, mais próximo do equipamento de raios X. Neste caso, haverá necessidade de recalcular o carregamento dos transformadores envolvidos e, se for o caso, substituir o existente.

d) Isolar o consumidor

Se as flutuações de tensão e as interferências causadas forem de difícil solução, como é o caso das provocadas pelo equipamento de raios X, a única alternativa é atender o consumidor com transformador exclusivo da ELEKTRO.

e) Atender o consumidor em tensão primária de distribuição

Ainda de acordo com d), dependendo das condições, pode ser solicitado ao consumidor providenciar seu próprio transformador.

Apesar das redes primárias serem menos susceptíveis de perturbações decorrentes da utilização de equipamento de raios X, em consumidores ligados nesta tensão, eventualmente, para viabilizar um fornecimento, com carga desse tipo, pode implicar na adoção de uma das medidas corretivas relacionadas a seguir, que visam basicamente reduzir a impedância do sistema, ou seja:

- atendimento por um alimentador exclusivo na tensão de fornecimento (13,8 kV ou 34,5 kV);

- atendimento em tensão de 69 kV, 88 kV ou 138 kV.

Em ambos os casos, ou seja, quer o atendimento seja efetuado pela rede secundária ou primária, devem ser avaliados as diversas alternativas de medidas corretivas viáveis e adotada a que melhor atender aos aspectos técnico- econômicos.

TABELAS

Tabela 1

Coeficientes de queda de tensão secundária - cabo de alumínio CA Queda de tensão porcentual

%/kVA x 100 m Bitola

AWG-MCM

fp = 1,0 fp = 0,92 fp = 0,80 3 fases + neutro; e.e = 0,252 m

*3 x 4 (4) 0,311 0,315 0,293

3 x 2 (2) 0,196 0,208 0,199

*3 x 1/0 (2) 0,123 0,140 0,139

3 x 2/0 (2) 0,098 0,116 0,117

3 x 4/0 (2/0) 0,062 0,081 0,086

*3 x 336,4 (2/0) 0,039 0,058 0,065 Bitola

AWG-MCM 2 fases (F–F); e.e. = 0,200 m

*2 x 4 0,621 0,627 0,582

2 x 2 0,392 0,413 0,394

*2 x 1/0 0,246 0,276 0,273

2 x 2/0 0,195 0,228 0,231

2 x 4/0 0,123 0,159 0,168

2 x 336,4 0,078 0,113 0,127

Bitola

AWG-MCM 1 fase + neutro; e.e. = 0,200 m

*1 x 4 (4) 1,865 1,882 1,747

1 x 2 (2) 1,175 1,239 1,182

*1 x 1/0 (2) 0,957 1,034 1,001

1 x 2/0 (2) 0,881 0,962 0,937

1 x 4/0 (2/0) 0,478 0,581 0,598

1 x 336,4 (2/0) 0,410 0,513 0,536

Legenda

e.e espaçamento equivalente;

* cabos não padronizados.

Tabela 2

Coeficientes de queda de tensão secundária - cabo de cobre (mm²) Queda de tensão porcentual

%/kVA x 100 m Seção

mm^{2 fp = 1,0} 3 fases + neutro; e.e. = 0,252 m ^{fp = 0,92 fp = 0,80}

3x 25 (25) 0,167 0,182 0,177

3 x 35 (25) 0,119 0,137 0,138

3 x 70 (35) 0,060 0,080 0,086

3 x 120 (70) 0,035 0,056 0,064

Seção

mm² 2 fases (F–F); e.e. = 0,200 m

2 x 25 0,333 0,361 0,351

2 x 35 0,238 0,272 0,271

2 x 70 0,119 0,157 0,168

2 x 120 0,069 0,109 0,124

Seção

mm² 1 fase + neutro; e.e. = 0,200 m

1 x 25 (25) _{1,000 1,085 1,052}

1 x 35 (35) 0,857 0,950 0,932

1 x 70 (35) 0,536 0,643 0,659

1 x 120 (70) 0,283 0,399 0,439

Legenda: e.e espaçamento equivalente. Tabela 3

Coeficientes de queda de tensão secundária - cabo de cobre (AWG/MCM) Queda de tensão porcentual

%/kVA x 100 m Bitola

AWG

fp = 1,0 fp = 0,92 fp = 0,80 3 fases + neutro; e.e. = 0,252 m

3x 6 (6) 0,307 0,313 0,293

3 x 4 (4) 0,195 0,208 0,200

3 x 2 (4) 0,124 0,142 0,142

3 x 2/0 (2) 0,062 0,082 0,089

3 x 4/0 (2/0) 0,039 0,059 0,067

Bitola

AWG 2 fases (F–F); e.e. = 0,200 m

2 x 6 0,614 0,624 0,581

2 x 4 0,390 0,414 0,396

2 x 2 0,248 0,281 0,279

2 x 2/0 0,124 0,162 0,173

2 x 4/0 0,078 0,116 0,130

Bitola

AWG 1 fase + neutro; e.e. = 0,200 m

1 x 6 (6) 1,841 1,871 1,744

1 x 4 (4) 1,170 1,242 1,190

1 x 2 (4) 0,956 1,042 1,013

1 x 2/0 (2) 0,557 0,664 0,678

1 x 4/0 (2/0) 0,302 0,417 0,454

Tabela 4

Coeficientes de queda de tensão secundária – cabo pré-reunido (multiplexado) 0,6/1 kV Queda de tensão porcentual

%/kVA x 100 m Formação

mm²

∆V3φφφφ (%) ^∆V2φφφφ (%) ^∆V1φφφφ (%)

fp = 1,0 fp = 0,92 fp = 0,80 fp = 1,0 fp = 0,92 fp = 0,80 fp = 1,0 fp = 0,92 fp = 0,80 3x1x35+50 0,207 0,199 0,178 0,413 0,397 0,356 1,080 1,043 0,939 3x1x50+50 0,153 0,149 0,135 0,307 0,298 0,270 0,920 0,894 0,810 3x1x70+50 0,106 0,105 0,097 0,212 0,211 0,194 0,778 0,764 0,696 3x1x95+70 0,076 0,078 0,073 0,153 0,156 0,146 0,547 0,550 0,510 3x1x120+70 0,060 0,063 0,060 0,121 0,126 0,120 0,411 0,506 0,399 Legenda

∆V3φ (%) coeficiente de queda de tensão trifásico (3 fases + neutro);

∆V2φ (%) coeficiente de queda de tensão bifásico (fase - fase);

∆V1φ (%) coeficiente de queda de tensão monofásico (fase – neutro.).

Tabela 5

Rede primária - características dos condutores – cruzeta de 2,00 m

Condutor _{R (50º)}

Ω/km

XL (60 Hz) Ω/km Tipo _AWG/MCM ^mm2

COBRE

25 0,890 0,469

35 0,602 0,455

70 0,317 0,430

120 0,166 0,402

ALUMÍNIO CA

2 0,958 0,456

2/0 0,479 0,429

4/0 0,302 0,412

336,4 0,190 0,390

477,0 0,134 0,377

ALUMÍNIO CAA

4 1,597 0,508

2 1,050 0,512

2/0 0,556 0,497

4/0 0,367 0,461

336,4 0,189 0,378

477,0 0,134 0,377

NOTA espaçamento equivalente: 1,133 m.

Tabela 6

Rede primária - características dos condutores – cruzeta de 2,40 m Condutor

R (50º) Ω/km

XL (60 Hz) Ω/km

Tipo ^mm2

AWG/MCM

COBRE

6 1,485 0,506

4 0,934 0,489

2 0,593 0,465

2/0 0,299 0,441

4/0 0,188 0,423

ALUMÍNIO CA

2 0,958 0,467

2/0 0,479 0,441

4/0 0,302 0,424

336,4 0,190 0,402

477,0 0,134 0,389

ALUMÍNIO CAA

4 1,597 0,520

2 1,050 0,524

2/0 0,556 0,509

4/0 0,367 0,471

336,4 0,188 0,391

477,0 0,134 0,378

COBRE

25 0,890 0,483

35 0,602 0,468

70 0,317 0,444

120 0,166 0,415

NOTA espaçamento equivalente: 1,322 m.

Tabela 7

Rede primária - características dos condutores – cabo pré-reunido (multiplexado) com blindagem metálica 8,7/15 kV

Formação

mm^{2 R (60 ºC)} Ω/km

XL (60 Hz) Ω/km

3x1x50+70 0,822 0,180

3x1x70+70 0,568 0,160

3x1x95+70 0,411 0,152

3x1x120+70 0,325 0,104

3x1x185+95 0,211 0,094

3x1x240+95 0,162 0,088

Tabela 8

Rede protegida compacta – características dos cabos cobertos para 13,8 kV e 34,5 kV

Tensão kV

Seção nominal

mm²

Resistência elétrica R

Ω/km

Reatância indutiva XL

Ω/km

13,8

50 0,822 0 0,315 4

70 0,568 2 0,301 2

120 0,324 7 0,279 5

185 0,210 8 0,263 5

240 0,160 3 0,244 0

34,5

70 0,568 2 0,333 4

120 0,324 7 0,304 1

185 0,210 8 0,295 3

NOTA Condições de cálculos:

a) Resistência elétrica: temperatura do condutor a 90 ºC.

b) Reatância indutiva: espaçamentos equivalentes de 180 mm (13,8 kV) e 283 mm (34,5 kV).

Tabela 9

Impedâncias de transformadores de distribuição

Tipo ^Potência _kVA

Impedância Z

%

15 kV 36,2 kV

Trifásico

≤150 3,5 4,0

150 a 300 4,5 5,0

> 300 4,5 5,0

Monofásico até 100 2,5 3,0

Tabela 10

Limites aceitáveis de flutuação de tensão

Frequência de flutuações por segundo

Flutuação de tensão admissível

%

Frequência de flutuações por minuto

Flutuação de tensão admissível

%

Frequência de flutuações por minuto

Flutuação de tensão admissível

%

Frequência de flutuações

por hora

Flutuação de tensão admissível

%

33,33 4,32 55 2,20 15 3,31 37 5,40

32 4,18 54 2,21 14 3,35 36 5,42

31 4,04 53 2,23 13 3,38 35 5,44

30 3,91 52 2,24 12 3,42 34 5,47

29 3,78 51 2,26 11 3,46 33 5,49

28 3,65 50 2,29 10 3,50 32 5,51

27 3,52 49 2,30 9 3,57 31 5,54

26 3,39 48 2,31 8 3,65 30 5,56

25 3,26 47 2,32 7 3,75 29 5,59

24 3,13 46 2,33 6 3,86 28 5,61

23 3,00 45 2,35 5 4,00 27 5,64

22 2,87 44 2,37 4 4,16 26 5,66

21 2,73 43 2,39 3 4,36 25 5,69

20 2,59 42 2,42 2 4,62 24 5,72

19 2,45 41 2,44 1 5,08 23 5,74

18 2,33 40 2,48 Flutuações

por hora

22 5,77

17 2,20 39 2,50 21 5,79

16 2,06 38 2,52 20 5,82

15 1,93 37 2,53 59 5,08 19 5,86

14 1,78 36 2,55 58 5,09 18 5,91

13 1,64 35 2,57 57 5,09 17 5,95

12 1,50 34 2,60 56 5,10 16 6,00

11 1,36 33 2,63 55 5,10 15 6,04

10 1,22 32 2,66 54 5,12 14 6,08

9 1,11 31 2,70 53 5,13 13 6,13

8 1,05 30 2,73 52 5,14 12 6,17

7 1,05 29 2,77 51 5,16 11 6,22

6 1,06 28 2,81 50 5,17 10 6,26

5 1,16 27 2,85 49 5,19 9 6,30

4 1,21 26 2,89 48 5,20 8 6,35

3 1,36 25 2,92 47 5,22 7 6,42

2 1,62 24 2,96 46 5,23 6 6,50

1 2,15 23 3,00 45 5,25 5 6,60

Flutuações por minuto

22 3,04 44 5,27 4 6,74

21 3,08 43 5,28 3 6,90

20 3,12 42 5,30 2 7,11

59 2,16 19 3,15 41 5,31 1 7,42

58 2,17 18 3,19 40 5,33

57 2,18 17 3,23 39 5,35

56 2,19 16 3,27 38 5,38

Tabela 11 Fator característico Tipo de gerador fc Até duas pulsações 0,73

Até seis pulsações 0,95 Até doze pulsações 0,98 Pulsações contínuas 1,00

ANEXOS

Anexo A

Exemplos de aplicação

A.1 Generalidades

Como subsídio, para uma assimilação mais fácil da metodologia a ser aplicada no estudo de viabilidade de ligação de equipamentos de raios X nas redes de distribuição, são apresentados, alguns exemplos que abrangem a ligação desses equipamentos tanto em tensão secundária, como na primária.

Ressaltamos que sempre que houver a necessidade de melhorias na rede para viabilizar a ligação desse tipo de equipamento, devem ser avaliadas todas as alternativas sob o aspecto técnico-econômico.

Além da análise da carga oscilante, deve ser avaliado também se com o aumento de carga devido ao equipamento de raios X, não haverá necessidade de melhorias complementares à rede.

A.2 Exemplo 1: Ligação de equipamento de raios X na rede secundária

Um consumidor deseja ligar um gerador bifásico de raios X com duas pulsações, sendo sua velocidade máxima de tomada de 20 disparos por minuto. Seu tubo catódico é de 400 mA, com tensão de 80 kV. Sua tensão de alimentação é de 220 V, 60 Hz, com fp = 0,80. Verificar a flutuação de tensão durante os disparos.

75 kVA Z%= 3,5

#2/0 AWG - CA 20 m

Equipamento de raio X Ia = 400 mA

Va = 80 kV fc = 0,73

1 ₂

a) Avaliação da situação atual

a1) Cálculo da potência absorvida da rede

-3 a a

rx ^{f I V 10}

S = c⋅ ⋅ ⋅

-3

rx ^{0,73 400 80 10}

S = ⋅ ⋅ ⋅

23,36 S_rx = kVA

a2) Cálculo da queda de tensão no transformador

Como o equipamento de raios X é bifásico, a queda de tensão no transformador é calculada pela expressão:

75 26,36 3,5

2 S

Z(%) S 2 (%) QT

trafo trafo rx

⋅

= ⋅

⋅

⋅

= 2,18 (%)

QT_trafo = %

a3) Cálculo da queda de tensão na rede secundária

rx

rede ^S

100 k L (%)

QT = ⋅ ⋅

Sendo:

k = 0,231 (Tabela 1) L = 20 m

36 , 100 23 231 20 , 0 (%)

QT_rede = ⋅ ⋅

1,08 (%)

QT_rede = % a4) Queda de tensão total

(%) QT (%) QT

(%)

QT_total = _trafo + _rede

1,08 2,18

(%)

QT_total = +

3,26 (%)

QT_total = %

a5) Comparação com limite de flutuação de tensão admissível De acordo com a Tabela 10 temos:

20 disparos/minuto = 3,12% de flutuação

Comparando com a queda de tensão total da rede, teremos: 3,26% > 3,12% (limite de flutuação admissível)

Portanto haverá necessidade de realização de melhoria na rede. b) Avaliação de alternativas de melhorias na rede

b1) Alternativa 1

Deslocamento do transformador para o ponto de ligação da carga

75 23,36 3,5

(%) 2

QT_trafo = ^{⋅ ⋅}

2,18 (%)

QT_trafo = %

Observamos que a queda de tensão nessa alternativa é menor que o limite admissível de flutuação de tensão (3,12%).

b2) Alternativa 2

Substituição do transformador por um de 112,5 kVA;

Substituição dos condutores no trecho 1 - 2 para cabo 4/0 CA.

112,5 23,36 3,5

(%) 2

QT_trafo = ^{⋅ ⋅}

1,45 (%)

QT_trafo = %

rx

rede ^S

100 k L (%)

QT = ⋅ ⋅

Sendo:

k(# 4/0 CA) = 0,168 (Tabela 1), portanto: 36

, 100 23 168 20 , 0 (%)

QT_rede = ⋅ ⋅

0,79 (%)

QT_rede = % 79 , 0 1,45 (%)

QT_total = +

2,24 (%)

QT_total = %

Observamos que: 2,24 < 3,12% b3) Análise

Considerando que as duas alternativas apresentadas são tecnicamente viáveis, deve ser adotada a de menor custo para o atendimento.

Ressaltamos que mais alternativas podem ser formuladas para viabilizar o atendimento, mas a escolha deve sempre recair sobre a que melhor atender aos aspectos técnico-econômicos.

Devem ser considerados na decisão as eventuais influências do aumento de carga no setor secundário, em função da ligação do equipamento de raios X, em termos de carregamento do transformador e da queda de tensão na rede.

A.3 Exemplo 2: Ligação de equipamento de raios X na rede primária

Um hospital deseja instalar um aparelho de raios X trifásico de 12 pulsações que pode operar sob as condições de:

• 1 200 mA com 70 kV, ou;

• 840 mA com 100 kV, ou;

• 560 mA com 150 kV, com comutação máxima de até 15 por segundo.

Para tanto, o hospital pretende substituir o seu transformador particular de 150 kVA por um de 225 kVA.

Verificar os efeitos que o aparelho pode acarretar ao sistema.

Scc 3Ø-13,8kV = 450 MVA

2/0 AWG - CA 1,0 km

13,8/0,22 kV S^trafo = 0,225 MVA Z% = 4,5

fp = 0,80 336,4 MCM - CA

1,5 km S/E

Obs.: Rede de distribuição com cruzetas de 2,40 m.

R336,4 = 0,190 Ω/km X336,4 = 0,402 Ω/km (Tabela 6) R2/0 = 0,479 Ω/km X2/0 = 0,441 Ω/km (Tabela 6) a) Definição de valores de base

Vbase = 0,22 kV

0,082 10

70 200 1 0,98 S

S_base = _rx = ⋅ ⋅ ⋅ ^-6 = MVA

44 , 322 0,082 2

(13,8) S

)

Z (V ²

base 2 base

base ^{= = = Ω}

b) Cálculo da impedância do sistema (xs) 00018 , 0 450 j 0,082 S j

j S x

13,8kV - cc3

rx

s ^{= = =}

φ

pu

c) Cálculo da impedância do alimentador

( )

322,44 2

1,5) 0,402 (j 1,5 0,190 Z

1,5) (X

j 1,5) z (R

base 336,4 336,4

1

⋅ +

= ⋅

⋅ +

= ⋅

00026 , 0 j 0,00012

z₁= + pu

322,44 2

1) 0,441 (j 1 0,479 Z

1,0) (R

j 1,0) z (R

base 2/0 2 2/0

⋅ +

= ⋅

⋅ +

= ⋅

00019 , 0 j 0,00021

z₂ = + pu

d) Cálculo da impedância do transformador do consumidor

trafo rx

trafo _S

S 100 jZ(%)

x = ⋅ pu

0,225 0,082 100

j4,5

x_trafo = ⋅

j0,0164

x_trafo = pu

e) Impedância da carga

(

)

⋅

= +

=r jx 1 cos jsen

z_{carga carga carga} , sendo: cosϕ = 0,80

60 , 0 j 80 , 0

z_carga = + pu

f) Diagrama de impedâncias

j xs r1 + j x1 r2 + j x2 j xtrafo

rcarga + j xcarga

0 1 2 3 ₄

j 0,00018 0,00012 + j 0,00026 0,00021+ j 0,00019 j 0,0164

0,80 + j 0,60

g) Cálculo da flutuação de tensão nas barras g1) Barra 4

) jx (r

jx ) jx (r ) jx (r jx

jx v r

carga carga

trafo 2

2 1 1 s

carga carga

4 + + + + + + +

= +

θ

z

v z

eq eq

carga 4

= ϕ

37,63º

0106 , 1

36,87º

v₄ = 1

0,76º - 989 , 0 v₄ =

100 0,989) -

(1 (%)

QT₄ = ⋅

1,1 (%)

QT₄ = % g2) Barra 3

z

) x j(x

v r

eq eq

trafo carga

carga

3 θ

+ +

=

37,63º

1,0106

37,61º

v₃ = 1,01

0,016º -

0,999 v₃ =

100 0,999) (1

(%)

QT₃ = − ⋅

0,1 (%)

QT₃ = % g3) Barra 2

z

) x x

j(x ) r v (r

eq eq

2 trafo carga

2 carga

2 θ

+ +

+

= +

37,63º

1,0106

37,62º

1,0102 v₂ =

0,0145º -

9996 , 0 v₂ =

100 0,996) (1

(%)

QT₂ = − ⋅

0,04 (%)

QT₂ = %

h) Análise

Considerando que para este equipamento de raios X, a flutuação de tensão admissível de acordo com a Tabela 10, é de 1,93% (15 exposições/segundo), a ligação desse equipamento pode ser liberada, uma vez que não deve acarretar perturbações aos demais consumidores atendidos por esse alimentador.

A.4 Exemplo 3: Ligação de dois equipamentos de raios X na rede secundária

Uma unidade radiológica pretende instalar dois equipamentos de raios X com as seguintes características:

Equipamento 1: Gerador trifásico de seis pulsações

• Corrente anódica: 169 mA

• Tensão anódica: 125 kV

• Regime de exposições: 20 por minuto

Equipamento 2: Gerador trifásico de duas pulsações

• Corrente anódica: 400 mA

• Tensão anódica: 80 kV

• Regime de exposições: não informado

A tensão de alimentação é em 220 V; 60 Hz, com fp = 0,80

O consumidor localiza-se a 25 m do transformador que alimenta a rede secundária que é de 112,5 kVA.

112,5 kVA 13,8/0,22 kV

Z% = 3,5

#2/0 AWG - CA 25 m

Ia1 = 169 mA V^a1 = 125 kV fc1 = 0,95

1 2

1 ²

Ia2 = 400 mA Va2= 80 kV fc² = 0,73 a) Avaliação da situação atual

a1) Determinação da potência equivalente absorvida da rede

3 - 3

- 1 a 1 a 1 1

rx ^{fc I V 10 0,95 169 125 10}

S = ⋅ ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅

07 , 20

S_rx1 = kVA

3 - 3

- 2 a 2 a 2 2

rx ^{fc I V 10 0,73 400 80 10}

S = ⋅ ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅

36 , 23

S_rx2 = kVA

07 , 20 6 , 0 36 , 23 S

6 , 0 S

S_rxeq = _rx2 + ⋅ _rx1 = + ⋅ 40

, 35

S_rxeq = kVA

A flutuação de tensão admissível é de 3,5%, conforme critério estabelecido em 6.2. a2) Cálculo da queda de tensão no transformador

Como o equipamento de raios X é trifásico, a queda de tensão no transformador é calculada pela expressão:

40 , 5 35 , S 3 Z(%) (%)

QT = ⋅ ^rx = ⋅

a3) Cálculo da queda de tensão na rede secundária

rxeq

rede ^S

100 k L (%)

QT = ⋅ ⋅

Sendo: k = 0,117 L = 25 m

40 , 100 35 117 25 , 0 (%)

QT_rede = ⋅ ⋅

04 , 1 (%)

QT_rede = %

a4) Queda de tensão total

(%) QT (%) QT

(%)

QT_total = _trafo + _rede

04 , 1 10 , 1 (%)

QT_total = +

14 , 2 (%)

QT_total = %

a5) Comparação com o limite de flutuação de tensão admissível

De acordo com o exposto em a1), a flutuação de tensão admissível é de 3,5%. Comparando com a queda de tensão total da rede, teremos: 2,14% < 3,5%.

Portanto a rede existente tem condições de atender a ligação dos equipamentos de raios X desse consumidor.

Deve ser avaliada ainda a eventual necessidade de realização de melhoria na rede no que tange ao carregamento do transformador e queda de tensão na rede decorrente da ligação desse novo consumidor.

Anexo B

Cálculo da potência de curto-circuito na barra de 13,8 kV ou 34,5 kV, quando é fornecida a potência de curto-circuito na barra de transmissão

(69 kV, 88 kV ou 138 kV)

B.1 Dados:

• Snom - S/E potência nominal do transformador da subestação, em MVA

• Scc3φ - TR potência de curto-circuito trifásico na barra da transmissão, em MVA

• Z% impedância porcentual do transformador da subestação

• xtrafo impedância do transformador da subestação, em pu

• xs impedância equivalente do sistema de transmissão, em pu

TR cc3φ

S/E - nom

s _S

x S

−

=

100 x_trafo =Z(%) pu

pu em circuito, -

curto de corrente x

x i 1

trafo s

cc ⁼

= +

pu em circuito, -

curto de potência v

i s_cc = _cc ⋅ =

Para v = 1,0 pu, temos:

cc

cc ⁱ

s = pu

Para obter o valor da potência de curto-circuito na barra de 13,8 kV ou 34,5 kV, multiplicar o valor de scc pela potência nominal do transformador da subestação, ou seja:

S/E nom cc TR -

cc3φ ^{s S}

S = ⋅ ₋ = potência de curto-circuito na barra de 13,8 kV ou 34,5 kV, em MVA.

B.2 Exemplo:

Cálculo da potência de curto-circuito 3φ na barra 13,8 kV da subestação

• impedância porcentual do transformador da subestação (Z% = 7,5);

• potência nominal do transformador da subestação (Snom-S/E = 25 MVA);

• potência de curto-circuito trifásico na barra de transmissão (Scc3φ = 1 200 MVA).

1,0

x

^x

Curto- circuito

pu em dor, transforma do

base na kV 138 de sistema do

e equivalent impedância

x_sistema =

0,020833 200

1

x_sistema = 25 = pu

pu em dor, transforma do

impedância x_trafo =

0,075 100

x_trafo = 7,5 = pu

0,075 0,020833

1 x

x i 1

trafo sist

cc ⁼ + ⁼ +

44 , 095833 10 ,

0

i_cc = 1 = pu

v i s_cc = _cc ⋅

1,0 v = pu

10,44 s_cc = pu

E / S nom cc 13,8kV -

cc3 ^{s S}

S _φ = ⋅ ₋

25 10,44 S_cc3φ-13,8kV = ⋅

261 S_{cc3φ−13,8kV} = MVA

Anexo C

Limites admissíveis de flutuações de tensão

(1) Curva de possível irritação (2) Curva de possível percepção

(3) Curva tolerável de irritação adotada pela ELEKTRO

*

Interpretação:

a) Entre as curvas (1) e (2) não haverá reclamação

b) Entre as curvas (1) e (2) pode haver possibilidade de reclamação

NOTA o gráfico em questão é aplicável, somente para fenômenos de curta duração da ordem de fração de segundo a cerca de 60 s.