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Prof. Selênio Rocha Silva

Departamento de Engenharia Elétrica - UFMG

- Agosto de 2013 -

Universidade Federal de Minas GeraisPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica

Área de Concentração: Engenharia de Potência

Introdução

EEE934 – Variações e Flutuações de Tensão(http://www.cpdee.ufmg.br/~selenios/variacao.htm)

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Dados iniciais

Prof. Selênio Rocha Silva Professor na UFMG desde 1982 e Professor Titular desde

1995

Departamento de Engenharia Elétrica UFMG

Formação: Graduação e Mestrado em Engenharia Elétrica na UFMG, 1980 e

1984;

Doutor em Engenharia Elétrica pela UFPb – Campina Grande, 1988;

E-mail: [email protected] Site: www.cpdee.ufmg.br/~selenios

Salas: 2106 (escritório) e 2208 (LCCE-comp)

LCCE-exp (Centro de Pesquisas Hidraulicas)

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Programa da DisciplinaEEE934 – Variações e Flutuações de Tensão

Carga Horária: 60 horas-aula; Ementa:

A Qualidade da Energia Elétrica e Classificação de Distúrbios. Variações de Tensãode Curta Duração. Flutuações de Tensão. Desequilíbrios de Tensão.Monitoramento e Medição. Compensação de VTCD´s e Flutuações de Tensão.Aspectos Econômicos e Normas Nacionais e Internacionais.

Objetivos: Coordenar ações para o monitoramento, determinação, manutenção e

aprimoramento da qualidade da energia em sistemas elétricos industriais,residenciais e de potência;

Projetar soluções para garantir a qualidade de energia elétrica em instalaçõesfornecedoras e consumidoras de energia elétrica;

O desenvolvimento de modelos matemáticos que incorporem fenômenos físicosnão-triviais associados ao desempenho de equipamentos frente a VTCD´s;

Desenvolvimento e uso de ferramentas computacionais para compreensãonecessária das relações entre grandezas significativas do processo de transmissãoe distribuição de energia elétrica e as cargas consumidoras..

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Programa da Disciplina

EEE934 –

Variações e Flutuações de Tensão Metodologia de Ensino:

Aulas expositivas em sala de aula;

Trabalhos aplicados extra-classe;

Seminários proferidos pelos alunos; Estudos dirigidos e listas de exercícios.

Critérios de Avaliação:

Listas de Exercícios e Estudos Dirigidos :15%

Projetos: 2 x 15%

Seminários: 10%

Trabalhos de Aplicação: 15%

Provas: 2 x 15%

Total: 100%

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Introdução aos Problemas da Qualidade da

Energia

Definições e termos usuais Distúrbios em sistemas elétricos Conceitos introdutórios sobre sistemas elétricos

Variações de tensão

Definições Interrupções e indicadores de continuidade Medições de tensão Cálculo de Faltas Simétricas e Assimétricas Cálculo de variações de tensão

Filosofia de proteção e aterramentoPartida de motores e energização de trafos

Desempenho de equipamentos e processos Avaliação estocástica dos AMT’s Mitigação e impactos economicos de VTCD´s.

Desequilíbrios de Tensão

Causas e conseqüências Indicadores e caracterização do distúrbio Impactos em equipamentos e processos Mitigação e estudos de casos.

Flutuações de Tensão

Causas e conseqüências Cintilação luminosa e características de lâmpadas.

Algoritmo flickermeter e a normalização Estimação de Pst e ferramentas Mitigação do fenômeno e suas implicações.

Paradigmas da Problemas de Qualidade de Energia

Um novo cenário para a distribuição de energia

elétrica Responsabilidades dos agentes e a construção de

um novo pacto social

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1. R.C. Dugan, M.F. McGranaghan, Surya Santoso & H.W. Beaty, Electrical PowerSystems Quality, McGraw-Hill, 2nd Edition, 2002

2. M.H.J. Bollen, Understanding Power Quality Problems: Voltage Sags and

Interruptions, IEEE Press, 2000

Referências Adicionais 1. Artigos técnicos das revistas: IEEE Trans. on Industry Applications; IEEE Trans.

on Energy Conversion, IEEE Industry Applications Magazine, IEEE Trans. onPower Delivery; IEEE Trans. on Power Systems, Eletricidade Moderna e IEE

Proceedings;2. Anais de Congressos Internacionais e Nacionais na área;3. Normas nacionais e internacionais: Procedimentos de Rede/ANEEL, IEC, IEEE,

NRS, etc.

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O que é Qualidade da Energia Elétrica?

“Qualidade de energia elétrica é uma característica de umsistema elétrico que se apresenta isento ou com númerorestrito de distúrbios manifestados através de desvios detensão, em sua forma de onda, amplitude, freqüência oufase angular, que poderiam ocasionar em falha ouoperação inadequada de um equipamento consumidor”

“Um sistema elétrico com excelente qualidade da energiaelétrica é caracterizado pelo fornecimento de energia em

tensão com forma de onda senoidal pura, sem alteraçõesem amplitude, freqüência ou fase, como se emanasse deuma fonte de potência infinita”

Qualidade da Energia = Qualidade de Tensão

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Conceituação da Qualidade de Energia Elétrica

Os equipamentos dos consumidores estão mais sensíveisàs variações nos parâmetros da rede elétrica;

Ênfase no aumento da eficiência conduziu ao usointensivo da eletrônica de potência e de capacitores para

correção de fator de potência e filtragem; Maior conscientização dos consumidores quanto a

problemas gerados pela rede elétrica; Integração de processos conduz a maior importância do

perfeito funcionamento de cada componente;

O estabelecimento de normalização nacional einternacional no tema tem conduzido à uma mudança depostura de diversas empresas e a definição deresponsabilidades, penalizações e processos jurídicos.

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O que a qualidade de energia inadequada pode causar ?

Falhas intermitentes em equipamentos de computação;

Falhas permanentes em equipamentos de computação;

Interferência em equipamentos de comunicação de dados; Mal funcionamento em controladores de processos;

Redução na vida útil de capacitores, transformadores e demais

equipamentos dos sistemas elétricos;

Inadequação de motores elétricos em operação e na partida; Sobrecarga em cabos, chaves, transformadores, etc.

Imprecisão nas medições de energia;

Operação inadequada de geradores de emergência;

Risco de choque elétrico fatal.

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Continuidade + Conformidade;

Compatibilidade entre equipamentos e sistema

elétrico:• Equipamento é gerador de distúrbio ou é

sensível a distúrbio presente na rede

elétrica;

Responsabilidade de todos os agentes.

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Compatibilidade Eletromagnética entre Sistema e Equipamentos

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Classificação de distúrbios:(Referências: IEEE1159-1995 e PROREDE)

• Distúrbios transientes:• Distúrbios impulsivos: (descargas atmosféricas)1. Nanosegundos: 5ns (subida) e duração < 50ns2. Microsegundos: 1s (subida) e 50ns < duração < 1ms3. Milisegundos: 0,1ms (subida) e duração > 1ms

• Distúrbios oscilatórios: (chaveamento de bancos

de capacitores)1. Baixa freqüência: < 5kHz; duração 0,3 a 50ms; nível: 0-4 pu2. Média freqüência: 5-500kHz; duração 20 s ; nível: 0-8 pu3. Alta freqüência: 0,5-5MHz; duração 5 s ; nível: 0-4 pu

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Classificação de distúrbios:

• Variações de tensão de curta-duração: (faltas,partidas de motores, energizações, etc.)

• Momentâneos: duração 1 ciclo – 3 segundos1. Interrupções: amplitude < 0,1 pu2. Afundamentos: 0,1 pu < amplitude < 0,9 pu3. Elevações: 1,1 pu < amplitude < 1,4 pu

• Temporários: duração 3 segundos – 1 minuto1. Interrupções: amplitude < 0,1 pu2. Afundamentos: 0,8 pu < amplitude < 0,9 pu3. Elevações: 1,1 pu < amplitude < 1,2 pu

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• Variações de tensão de longa-duração:> 1min (variações de carregamento de circuitos)

• Interrupção sustentada: amplitude = 0,0 pu

• Subtensões: 0,8 pu < amplitude < 0,9 pu

• Sobretensões: 1,1 pu < amplitude < 1,2 pu

• Desequilíbrios de tensão: (desequilíbrios de cargas

entre fases) 0,5 – 2 % (regime permanente)

• Flutuações de tensão: (fornos a arco) espectro típico< 25Hz;

intermitente; 0,1 < amplitude < 7%; 0,2 < Pst < 2;

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• Distorções de forma de onda: (cargas eletrônicas:conversores estáticos de potência)• Nível CC: amplitude < 0,1%

• Harmônicos: 0 - 100a ordem; amplitude 0 - 20%• inter-harmônicos: até 6 kHz (ordem não-inteira); amplitude 0 -2%

• Notching (corte de tensão)• Ruído: ampla faixa; amplitude < 1%

• Interferências (efeitos oriundos de fontes externas aosistema em questão);

• Variações de freqüência: (desequilíbrios entre nível degeração e nível de demanda) duração < 10 s;

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O Setor Elétrico de sua Regulamentaçãoe Documentos Técnicos

Agentes: Órgão regulamentador e fiscalizador:

Agência Nacional de Energia Elétrica - ANEEL, autarquia em regimeespecial, vinculada ao Ministério de Minas e Energia - MME , foi criada

pela Lei 9.427 de 26 de Dezembro de 1996. Tem como atribuições: regular e fiscalizar a geração, a transmissão, a

distribuição e a comercialização da energia elétrica http://www.aneel.gov.br

Órgão operador do sistema: ONS Concessionárias Consumidores Fabricantes de equipamentos Sociedade civil

http://www.aneel.gov.br/cedoc/lei19969427.pdf

http://www.aneel.gov.br/



http://www.aneel.gov.br/cedoc/lei19969427.pdf

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Agentes: Órgão regulamentador e fiscalizador: ANEEL Órgão operador do sistema:

O Operador Nacional do Sistema Elétrico é uma entidade de direito

privado, sem fins lucrativos, criada em 26 de agosto de 1998; Responsável pela coordenação e controle da operação dasinstalações de geração e transmissão de energia elétrica noSistema Interligado Nacional (SIN);

http://www.ons.org.br

Concessionárias Consumidores Fabricantes de equipamentos Sociedade civil


http://www.ons.org.br/



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Regulamentações: Normas Técnicas: ABNT (Associação Brasileira de Normas

Técnicas) e IEC (International Electrotechnical Comission); Guias e Recomendações: associações de classe ou

institutos, por exemplo IEEE; Resoluções Normativas: ANEEL Procedimentos ou Códigos de Rede:

São documentos de caráter normativo elaborados por equipe, comparticipação dos agentes, e aprovados pela ANEEL, que definem os

procedimentos e os requisitos necessários à operação dos sistemaselétricos de transmissão e distribuição de energia elétrica.


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Regulamentações:

Normas ABNT: em processo de tradução/adaptação; Procedimentos de Rede: PROREDE

Versão decorrente da Audiência Pública nº 049/2008, submetida

para aprovação em caráter definitivo pela ANEEL Versão 1: aprovada na ANEEL em 17/06/2009;

Aprovada em 05/08/2009: Resolução Normativa nº 372/09 Consta de 25 módulos, sendo que os sub-módulos 2.8 e 3.6, estão

diretamente voltados a questão da PQ;

Procedimentos de Distribuição: PRODIST Resolução Normativa nº 469/2011 de 16/12/2008 (publicada em

01/02/12 Módulo 8: exclusivo sobre PQ


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Regulamentações:

Procedimentos de Rede: PROREDE São documentos de caráter normativo elaborados pelo ONS, com

participação dos agentes, e aprovados pela ANEEL, que definem os

procedimentos e os requisitos necessários à realização dasatividades de planejamento da operação eletroenergética,administração da transmissão, programação e operação em temporeal no âmbito do SIN.

Tarefa de voces: baixarem estes documentos na internet!!!!


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