4-distribuição-cargas

DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA

ENGENHARIA ELÉTRICA

CARACTERÍSTICA DAS CARGASCARACTERÍSTICA DAS CARGAS

Prof. Renata

Goiânia, 2012.

Curva de carga

O suprimento de energia elétrica deve obedecer às características de consumode determinado grupo de consumidores (centro de carga), procurandoatender a tal grupo de forma confiável e econômica.

O comportamento individual de milhares de consumidores de um sistemaelétrico de potência é imprevisível, altamente diferenciado e aleatório emessência.


No entanto, o comportamento de um grupo de consumidores éestatisticamente previsível e fornece à concessionária de energia elétricasubsídios valiosos para implantar novas instalações.

As características de consumo de determinado centro de carga podem serrepresentadas graficamente por meio de uma curva, a chamada curva decarga.

Pode-se inferir desta curva a existência de períodos diferenciados deconsumo: carga pesada, média e leve.

Curva de duração de carga

♣ A curva de carga de um consumidor fornece todas as informaçõespertinentes ao comportamento da carga e à sua solicitação dosistema que a supre;

♣ A curva de carga diária varia em função dos dias úteis, finais desemana, feriados, estações do ano, férias, etc.;


semana, feriados, estações do ano, férias, etc.;

♣ Com tantas variantes é interessante estabelecer a probabilidadede ocorrência de demandas em certa faixa de valores. Para tanto,define-se para um dado período de tempo, a curva de duração decarga que permite estabelecer durante quanto tempo a demanda énão menor que um certo valor.

Fatores típicos utilizados em sistemas de distribuição

1) Demanda

A demanda de uma instalação é a carga nos terminais receptorestomada em valor médio num determinado intervalo de tempo.


Carga – a aplicação que está sendo medida em termos de potência aparente,ativa ou reativa, ou ainda em termos do valor eficaz da intensidade decorrente.

Intervalo de demanda – período no qual é tomado o valor médio.


2) Demanda Máxima

A demanda máxima de uma instalação ou sistema é a maior detodas as demandas que ocorreram num período especificado detempo.


Demanda instantânea – é obtida fazendo-se o intervalo de demanda tender azero.


Exemplo 1:

Um consumidor industrial tem uma carga que apresenta demanda instantâneade 20 kW, que se mantém constante durante dois minutos, ao fim dosquais passa bruscamente para 30 kW, mantém-se constante durantedois minutos e assim continua de 10 em 10 kW até atingir 70 kW,


dois minutos e assim continua de 10 em 10 kW até atingir 70 kW,quando se mantém constante por dois minutos ao fim dos quais caiabruptamente para 20 kW e repete o ciclo.

Pede-se determinar a demanda dessa carga com intervalos de 10, 15 e 30minutos, admitindo-se que o instante inicial seja o correspondente aoprincípio dos dois minutos com 20 kW.


Exemplo 1 - Solução:


Uma vez que a demanda representa potência ativa a área sobre a curvacorresponde à energia consumida.


Exemplo 1 - solução:

Demanda de 10 minutos:ε10 min = (20 + 30 + 40 + 50 + 60).2 = 400 kW.minD10 min = 400/10 = 40 kW


Demanda de 15 minutos:ε15 min = (20 + 30 + 40 + 50 + 60 + 70 + 20).2 + 30 .1 = 610 kW.minD15 min = 610/15 = 40,6 kW

Demanda de 30 minutos:ε30 min = (20 + 30 + 40 + 50 + 60 + 70 + 20 + 30 + 40 + 50 + 60 + 70 + 20 + 30 +

40).2 = 1260 kW.minD30 min = 1260/30 = 42 kW


3) Diversidade de carga

Um alimentador opera durante o dia com carga variável, logo, deverá serestudado para a condição de demanda máxima, pois é ela que imporá ascondições mais severas de queda de tensão e aquecimento.

A demanda máxima de um conjunto de consumidores não é igual a soma das


A demanda máxima de um conjunto de consumidores não é igual a soma dasdemandas máximas individuais, pois existe em todos os sistemas umadiversidade entre os consumidores resultando para a demanda máximado conjunto valor, via de regra, menor que a soma das demandasmáximas individuais.

A demanda diversificada de um conjunto de cargas, num dado in stante, éa soma das demandas individuais das cargas naquele instante .


O fator de diversidade de um conjunto de cargas é a relação entre a soma dasdemandas máximas das cargas e a demanda máxima do conjunto.

O fator de coincidência é o inverso do fator de diversidade.


O fator de contribuição de cada uma das cargas do conjunto é definido pelarelação, em cada instante, entre a demanda da carga considerada e suademanda máxima.


Exemplo 2:

Um sistema elétrico de potência supre uma pequena cidade que conta com 3circuitos, que atendem, respectivamente, cargas industriais, residenciaise de iluminação pública. A curva diária de demanda de cada um docircuitos, em termos de potência ativa, kW, está apresentada na tabela a


circuitos, em termos de potência ativa, kW, está apresentada na tabela aseguir. Pede-se:

a) A curva de carga dos três tipos de consumidores e a do conjunto;b) As demandas máximas individuais e do conjunto;c) A demanda diversificada máxima;d) O fator de contribuição dos três tipos de consumidores para a demanda

máxima do conjunto.


Exemplo 2



Exemplo 2 - Solução

a)




b) Dmax IP = 50 kWDmax Res = 1450 kW, das 18 às 19 hsDmax Ind. = 1100 kW, das 13 às 15 hsD = 1900 kW, das 18 às 19 hs


Dmax Conj = 1900 kW, das 18 às 19 hs

c) Ddiv, max = 50 + 1450 + 400 = 1900 kWfdiv = (50 + 1450 + 1100)/1900 = 1,368fcoinc = 1/fdiv = 0,731



d) A demanda máxima do conjunto ocorre das 18 às 19 hs, portanto, osfatores de contribuição são:

fcontr IP = 50 / 50 = 1,0


fcontr IP = 50 / 50 = 1,0fcontr Res = 1450 / 1450 = 1,0fcontr Ind = 400 / 1100 = 0,364


4) Fator de Demanda

O fator de demanda de um sistema, ou parte de um sistema, ou de umacarga, em um intervalo de tempo T, é a relação entre a demandamáxima, no intervalo de tempo considerado, e a carga nominal ouinstalada total do elemento considerado.



Exemplo 3:Considere o caso de um trecho alimentador primário que supre um conjunto de

três transformadores, cujas potências nominais, potências instaladas, edemandas máximas mensais apresentadas na figura. Determine osfatores de demanda individuais dos três transformadores.


fdem-trafo 1 = 160 / 150 = 1,067

f = 60 / 75 = 0,800fdem-trafo 2 = 60 / 75 = 0,800

fdem-trafo 3 = 375 / 300 = 1,250

E para o conjunto:

Pn = Sn.cosϕn; Qn = Sn.senϕn

St = (Pt2 + Qt

2)1/2

fdem-conj = 592,08 / (150 + 75 + 300)

fdem-conj = 1,128


5) Fator de Utilização

o fator de utilização de um sistema, em um determinado período detempo T, é a relação entre a demanda máxima do sistema no período Te sua capacidade.


No exemplo anterior, considerando que o tronco do alimentador temcapacidade para transportar 1,2 MVA, seu fator de utilização é:

futil = 592,08 / 1,2 = 0,4934 = 49,34%


6) Fator de Carga

o fator de carga de um sistema, ou de parte de um sistema, é a relaçãoentre as demandas média e máxima do sistema, correspondentes a umperíodo T.


� é um índice que demonstra se a energia consumida está sendo utilizadade maneira racional e econômica;

� A melhoria (aumento) do fator de carga, além de diminuir o preço médiopago pela energia consumida, conduz a um melhor aproveitamento dainstalação elétrica, inclusive de motores e equipamentos e à otimizaçãodos investimentos nas instalações.


6) Fator de Carga

Relação entre energia e fator de carga


argmedia

c a

Df = arg

.

.media

c a

D Tf

D T= arg .c a

Ef

D T=

argmax

c afD

= argmax .c af

D T= arg

max .c a D T

max . . cargaE D T f=


6) Fator de Carga

Relação entre tarifa mensal de energia e fator de carga


max 720.

ED

f=max

arg720. c af

maxarg

. .720.

demmensal dem energ energ

c a

CC D C E C C E

f

= + = +

arg720.dem

men enc a

CT C

f= +


Exemplo 4:

Um consumidor residencial possui a potência instalada de 600 W e a suademanda é apresentada a seguir. Pede-se o fator de demanda e de carga.

Da meia-noite às 5 hs: 80 W


Solução:Das 5 às 18 hs: sem cargaDas 18 às 19 hs: 400 WDas 19 às 21 hs: 460 WDas 21 à meia noite: 200 W

Solução:

fdem = Dmax/Pinst = 460/600 = 0,76

fcarga = Dmedia/Dmax

fcarga = Energia em 24 hs / (Dmax .24)

fcarga = (5.80 + 400 + 2.460 + 3.200) / (460.24)

fcarga = 2320 / 11040 = 0,21


7) Fator de Perdas

É a relação entre os valores médio e máximo da potência dissipada emperdas, em um intervalo de tempo determinado T.


Relação entre fator de carga e fator de perdas

2arg arg0,3 0,7perdas c a c af f f= +


Exemplo 5:

Um alimentador trifásico, com 10 km de extensão e impedância série 1,0 + j2,0ohms/km, operando na tensão nominal de 22 kV, supre um conjunto decargas, conforme curva apresentada a seguir. Pede-se o fator de perdas ea energia dissipada na linha.




Cálculo do fator de perdas

(1)


2( ) 3 ( )p t Ri t=

(2)

(2) em (1):

( ) ( )( ) 0,026243. ( )

3. 3.22

S t S tI t S t

V= = =

2

2 2 2

2

( ) 3.10( ) 3. . ( ) 3. . ( ) 0, 020661 ( )

3. ( 3.22)

S tp t R I t R S t S t

V

= = = =



Cálculo do fator de perdas• De 0 – 7 hs: p(t) = 0,020661.(800)2 = 13,223 kW• De 7 – 12 hs: p(t) = 0,020661.(1500)2 = 46,488 kW• De 12 – 18 hs: p(t) = 0,020661.(2800)2 = 161,983 kW


• De 12 – 18 hs: p(t) = 0,020661.(2800) = 161,983 kW• De 18 – 21 hs: p(t) = 0,020661.(4000)2 = 330,576 kW• De 21 – 23 hs: p(t) = 0,020661.(1000)2 = 20,661 kW• De 23 – 0 hs: p(t) = 0,020661.(800)2 = 13,223 kW

pmed = (7.13,223 + 5.46,488 + 6.161,983 + 3.330,576 + 2.20,661 +13,223)/24fperda = pmed/pmax = 97,632 / 330,576 = 0,295

Perda diária de energia = pmed.T = 2343,178 kWh


Referências

� Nelson Kagan; Carlos César B. de Oliveira; Ernesto João Robba.Introdução aos Sistemas de Distribuição de Energia Elétrica. EditoraEdgard Blucher. 1ª ed. São Paulo. 2005.

4-distribuição-cargas

Documents