guia ieee para identificar e melhorar qualidade tensão em sistemas de potência

7/23/2019 Guia IEEE Para Identificar e Melhorar Qualidade Tensão Em Sistemas de Potência

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Guia IEEE para identifcar e melhorar Qualidade Tensão em Sistemas dePotência

Objetivo: O uso de aluns e!uipamentos el"tricos liados a sistemas deeneria t#picos cria preocupa$%es de !ualidade de tensão& '( umaconsciência crescente de !ue alum e!uipamento não )oi projetado parasuportar a surtos* )alhas* distor$%es e reliamento dever presente emsistemas t#picos de distribui$ão el"trica& Preocupa$%es tradicionais sobre osn#veis de tensão de estado estacion(rio e lu+ cintila$ão devido , -utua$ãode tensão tamb"m permanecem& Estas preocupa$%es são abordados poreste uia* documentando n#veis t#picos destes aspectos de !ualidade detensão e indicando como melhor(.los& Outros documentos !ue tratam

desses assuntos com mais detalhes são re)erenciadas&

Palavras.chave: avalia$ão comparativa* analisadores de perturba$ão* )altas*distor$ão harm/nica* IEEE 0123* cintila$ão lu+* perturba$%es moment4neasde tensão* ru#do* desempenho* condicionadores de eneria* e!uipamentossuscet#veis* prote$ão contra surtos* picos* de -utua$ão de tensão* !ualidadede tensão

Introdu$ão

Este uia )oi desenvolvido a partir de uma crescente consciência daincompatibilidade de aluns e!uipamentos eletr/nicos modernos com umambiente normal do sistema de eneria& Simplifcando* muito novoe!uipamento do usu(rio não " projetado para resistir a ondas* )altas*distor$ão e reliamento dever presente em sistemas t#picos de distribui$ãode eneria el"trica ou no pra+o de instala$ão do usu(rio&

0& visão lobal

0&0& escopo

O leitor deste uia vai encontrar discuss%es sobre )ormas de identifcar emelhorar a !ualidade de tensão em sistemas de eneria* bem comore)erências a publica$%es nesta (rea& 5ais especifcamente* esta uia inclui:

a6 os n#veis de !ualidade de tensão de estudos por avalia$ão comparativa

b6 7atores !ue a)etam o desempenho do sistema de eneria

c6 8s medidas de mitia$ão !ue melhoram o desempenho do sistema deeneria



d6 8s re)erências aos atuais em pro)undidade os padr%es IEEE e outrosdocumentos pertinentes

Este uia aborda apenas os assuntos em pro)undidade* onde nenhumaoutra re)erência de !ualidade de eneria )a+ isso& 9 um documento de

porta de entrada para a !ualidade da eneria !ue aponta o caminho paraoutros documentos neste dom#nio&

0&1 7inalidade

O objetivo principal ao escrever este uia " ajudar os desiners eoperadores do sistema de )ornecimento de eneria no poder entrear com!ualidade de tensão !ue seja compat#vel com o e!uipamento de uso fnalel"trica& Outro objetivo " apontar clientes do sistema utilit(rio para solu$%esde !ualidade de eneria !ue possam e;istir no sistema e e!uipamento deutili+a$ão de eneria

1& O sistema de eneria

1&0 Introdu$ão

Esta subse$ão descreve os sistemas de eneria da rede el"trica t#picos&<ompreender os conceitos b(sicos de desin de sistema de eneria eopera$ão " =til para a compreensão das caracter#sticas de !ualidade detensão descritos na <l(usula >& <aracter#sticas de !ualidade de tensãopodem ser a)etadas em v(rios n#veis de um sistema de eneria& 8eletricidade " tipicamente erada e entreue em 23 '+ ou ?3 '+&

1&1 @isão eral dos sistemas de eneria

Sistemas de eneria são eralmente consideradas como tendo três divis%esprincipais: era$ão* transmissão e distribui$ão& 8 7iura 0 " um diaramasimplifcado de um t#pico sistema de eneria el"trica dos EA8& Ba realidade*h( muitas e;ce$%es* como o )ato de !ue aluns randes clientes industriaissão realmente atendidos por subesta$%es diretamente do sistema detransmissão e aluns pe!uenos eradores pode alimentar diretamente nadistribui$ão sistema&



7iura 0& Sistema de Eneria El"trica

8 interlia$ão dos sistemas de era$ão* transmissão e distribui$ão ocorreem uma subesta$ão el"trica& Subesta$%es podem incluir trans)ormadores!ue aumentar ou diminuir a tensão* dependendo da necessidade& 8subesta$ão* !ue tem um trans)ormador elevador de tensão* en!uantoaumenta a diminui$ão da corrente* ao passo !ue um trans)ormadorabai;ador diminui a tensão en!uanto o aumento da corrente de distribui$ão&Eneria el"ctrica pode -uir atrav"s de v(rios subesta$%es entre plantaseradoras e consumidores* e pode ser alterado de tensão v(rias ve+es&

Os componentes de era$ão e transmissão são normalmente conectadosem uma rede interliada adaptada& Centro do rid* as linhas detransmissão de eneria em massa para o transporte de lonas dist4ncias!ue se cru+am normalmente m=ltiplos territDrios de servi$os e v(rios

utilit(rios& 8 7iura 1 mostra um sistema de transmissão simples* re)eridacomo uma rede de transmissão* !ue ilustra como a maioria dos



barramentos da subesta$ão ter mais do !ue uma )onte& na maioriacircunst4ncias* a perda de uma =nica linha ou erador não deve causarsobrecaras no interior da rede restante& Isto proporciona um elevado raude fabilidade pois a eneria pode ser mantida para a maioria dosbarramentos* mesmo com a perda de uma linha ou )onte&

inhas de Cistribui$ão Fcomumente chamados de prim(rios6 eralmente nãoestão interliados* mas são projetados de )orma radial* e;ceto em alumascidades !ue usam um es!uema de distribui$ão de malha& Sistemas dedistribui$ão radial constitu#da por uma )onte de produto oriin(rio de umasubesta$ão* em !ue a tensão da rede " redu+ida F7iura >6& O /nibus de

distribui$ão tem disjuntores !ue alimentam as linhas Falimentadores6 !uecarream o poder de muitos clientes em uma (rea& Bormalmente e;istemcomponentes linha de prote$ão Freliadores e )us#veis6 a jusante dodisjuntor da subesta$ão em linhas de distribui$ão& Esses componentes criarsitua$%es em !ue apenas uma parte da linha de distribui$ão podem precisarde ser deseneri+ado para limpar uma )alha Fcurto.circuito6* salvando assimmuitos clientes na linha de e;perimentar interrup$%es desnecessariamente&



Tens%es do sistema de alimenta$ão são normalmente e;pressa em @ linha.

a.linha& 8 tensão da linha.a.linha " 0*H>1 ve+es a tensão )ase.neutro emsistemas estrela& Praticamente toda a era$ão e transmissão " tri)(sico&inhas de distribui$ão normalmente dei;am a subesta$ão como tri)(sico epode continuar assim por v(rios !uil/metros& 5as eles podem tamb"m terlinhas laterais torneira !ue apenas estão )ornecendo duas )ases ou at"mesmo de uma =nica )ase* de acordo com as caras a ser servido& Servi$osde electricidade para os clientes pode ser a partir da transmissão ou osistema de distribui$ão& 8 Tabela 0 descreve os v(rios componentes e asamas t#picas de tensão da utilidade sistema&

>& Identifca$ão de !ualidade de tensão em sistemas de eneria

>&0 Introdu$ão

Esta subse$ão descreve caracter#sticas de !ualidade de tensão esperadosem v(rios n#veis de um sistema de eneria&

5"todos de descrever as caracter#sticas de !ualidade de tensão sãoapresentados juntamente com os resultados de benchmarin e;emplo&<aracter#sticas importantes !ue podem a)etar as caracter#sticas de!ualidade de tensão são tamb"m descritos&



a)eri$ão

>&1 tipos b(sicos de varia$%es de !ualidade de tensão

9 =til dividir as caracter#sticas de !ualidade da tensão em duas cateoriasb(sicas&

Bo estado estacion(rio caracter#sticas de !ualidade de tensão Fcont#nua6&Isto re)ere.se , !ualidade da voltaem normal )ornecido a uma instala$ão&Quanto a manitude da tensão pode variar desde o valor nominal <omo "distorcido da voltaem O !ue " o dese!uil#brio entre as tens%es tri)(sicasQual " a manitude* )re!uência e 4nulo de cada )ase Todas estascaracter#sticas podem ser !uantifcados* e limites para as varia$%es podemser

desenvolvido&

Cist=rbios Fincluindo confabilidade6& Isto re)ere.se ,s varia$%es de!ualidade de tensão !ue ocorrem em intervalos aleatDrios e não estãoassociadas com as caracter#sticas cont#nuas da tensão& 8s varia$%esincluem interrup$%es sustentadas Fconfabilidade6* interrup$%esmoment4neas* a)undamentos de tensão Fe sJells6* e transientes& Todasestas perturba$%es podem in-uenciar uma instala$ão* dependendo da

susceptibilidade e investimentos e!uipamento)oram )eitas em condicionamento de eneria& <ada uma destas duascateorias b(sicas tem #ndices associados a ela& Kndices )ornecem a basepara a caracteri+a$ão dos sistemas de abastecimento de n#veis de!ualidade de tensão de uma )orma consistente& Kndices pode ser utili+adopara estabelecer as linhas de base de desempenho como uma )un$ão dascaracter#sticas do sistema& 8s seuintes subse$%es

descrever #ndices !ue podem ser usados para descrever os n#veis de!ualidade de tensão em ambos thesmajor cateorias* juntamente com

e;emplos de a)eri$ão de resultados !ue possam servir de base para oestabelecimento de metas e limites&



Am objetivo importante relacionada com o )uncionamento do sistema deeneria el"trica " )ornecer eneria conf(vel com aminimum n=mero deinterrup$%es& Os sistemas de servi$os p=blicos são projetados para isolar

(reas problem(ticas de maneira r(pida e tointerrupt como aluns clientesposs#vel& Os es!uemas de prote$ão do sistema deve identifcar rapidamenteum linesection em )alta e* em seuida* disparar ou abrir o componente deisolamento ade!uada para )a+er com !ue o menor n=mero de clientese;perimentar a perda de poder&

>&> <aracter#sticas O estado estacion(rio de !ualidade Fcont#nuo6 Tensão

<aracter#sticas de !ualidade de eneria no estado de e!uil#brio deve

atender aos re!uisitos m#nimos para asseurar o bom )uncionamento doe!uipamento& Os conceitos b(sicos de n#veis de compatibilidade sãoestabelecidos na norma IE< ?0333.1.1:1331 LMN &0 Este conceito aplica.sea todos os tipos de estado estacion(rio de !ualidade de eneria& Ele não "aplic(vel a perturba$%es* tais como as !uedas de tensão Fdepress%es6*interrup$%es* e transientes& 8s varia$%es normais de !ualidade da eneriael"trica no estado de e!uil#brio

caracter#sticas !ue possam ser caracteri+ados com tendências ao lono dotempo e com distribui$%es estat#sticas& 8 nature+a estat#stica dessascaracter#sticas d(.los a ser representado por n#veis estat#sticos espec#fcos&Por e;emplo* os limites da EB 230?3.0 LM1 para !ualidade de eneria



no estado de e!uil#brio são avaliados ao n#vel de probabilidade de 2& 8sdiscuss%es recentes têm indicado !ue os outros n#veis de probabilidadetamb"m pode ser apropriado

para caracteri+ar plenamente o desempenho& 8 7iura N ilustra o conceito

de !ue se aplica para as caracter#sticas de !ualidade de eneria no estadoestacion(rio& O desempenho do sistema de abastecimento de !ualidade deeneria " caracteri+ado estatisticamente* e isso pode ser comparado com aestat#stica

caracter#sticas da imunidade do e!uipamento para determinar aprobabilidade de !ue o e!uipamento ser( a)etado pelas varia$%es de!ualidade de tensão& O objectivo " o de defnir um n#vel de !ualidade detensão !ue pode ser conseuido com ra+o(vel investimento do sistema dealimenta$ão e tamb"m tem uma bai;a probabilidade de causar problemasno e!uipamento& Este n#vel " chamado de n#vel de compatibilidade& Ele "defnido com estat#sticas& <omo indicado anteriormente* uma )orma t#picade defnir o n#vel de compatibilidade para a avalia$ão de desempenho " on#vel !ue pode ser

ultrapassado apenas 2 do tempo F2 de probabilidade de !ue o n#velnão ser( e;cedido6&

8 7iura 2 ilustra o conceito de rau de compatibilidade em compara$ãocom uma tendência de tempo de um estado estacion(rio

caracter#stica de !ualidade de tensão Fpor e;emplo* a distor$ão harm/nica6&Outros importantes n#veis de !ualidade de tensão são

Tamb"m mostrado na 7iura N e* tanto a 7iura 2&

perturba$ão manitude

Os n#veis do ensaio de imunidade E!uipamento

B#veis de planejamento AtilitR

n#vel avaliado

B#vel Este dano de e!uipamentos " o n#vel de !ualidade !ue poderepresentar uma amea$a para e!uipamentos de sa=de* se )or e;cedido& Taiscondi$%es são importantes para identifcar !uando elas ocorrem e evitar* seposs#vel& Os e;emplos podem incluir resson4ncia harm/nica*)errorresson4ncia* altas correntes de neutro* condi$%es !ue podem causar

supera!uecimento* e assim por diante& Ceve haver aluma marem entre o



n#vel de compatibilidade para o )ornecimento eo n#vel danos aoe!uipamento&

B#vel Esta imunidade do e!uipamento " o n#vel de !ualidade !ue podea)etar o desempenho do e!uipamento* se )or e;cedido& Tamb"m " defnida

estatisticamente& Ceve haver aluma marem entre o n#vel decompatibilidade para o abastecimento eo n#vel de imunidade doe!uipamento&

B#vel Este alarme " o n#vel de !ualidade a !ue a notifca$ão ocorrer( Fouseja* o n#vel em !ue pode ser justifcada uma investia$ão ou outraresposta6& O n#vel de alarme deve estar acima do n#vel de planejamento*mas de imunidade do e!uipamento* danos ao e!uipamento* seuran$a en#veis abai;o&

Este n#vel de planejamento " o n#vel de !ualidade !ue a concession(ria de

eneria el"trica estabelece como objetivo desin& Bormalmente* o n#vel deplanejamento " defnido em alum n#vel abai;o do n#vel de compatibilidadepara ajudar a arantir !ue o n#vel de compatibilidade real não ser(ultrapassado& Por e;emplo* o n#vel de compatibilidade para a distor$ãoharm/nica de tensão pode ser de * mas o n#vel de planejamento pode serde 2 para ajudar a arantir !ue o n#vel de não " e;cedido&

8valiada n#vel Este " o n#vel real e;istente no sistema* eralmente com baseem medi$%es& para e;emplo* a avalia$ão de desempenho para os padr%eseuropeus e;ie medi$%es mais de uma semana 0 per#odo e* em seuida* o

n#vel avaliado por compara$ão com os re!uisitos m#nimos de desempenhoFcom base em os n#veis de compatibilidade6 " o n#vel !ue " ultrapassado por2 das medi$%es Fum valor medido a cada 03 minutos6&

Estamos interessados na defni$ão dos n#veis de !ualidade de eneria emestado de e!uil#brio !ue deve permitir o )uncionamento ade!uado do

virtualmente todos os e!uipamentos de cliente& 8ssim* se estes n#veis de!ualidade de eneria são atendidas no ponto de )ornecimento* oSteadRState

!ualidade deve ser considerada aceit(vel e não deve resultar em problemasdos clientes& '( pouca

valori+ar a )ornecer ainda melhor a !ualidade da eneria* se estes n#veisnão são suscept#veis de causar problemas& e;tremamente

e!uipamentos suscet#veis !ue re!uer ainda melhor !ualidade justifcacondicionamento de eneria especial e não deve

ser a base dos re!uisitos erais do sistema&

ecomenda$%es para estes re!uisitos m#nimos para as caracter#sticas de

estado estacion(rio são desenvolvidos no



seuinte subse$%es& Padr%es e re)erências importantes !ue são a base dasrecomenda$%es são

citado e descrito como apropriado& 8l"m disso* os n#veis t#picos destascaracter#sticas de estado estacion(rio são

)ornecida a partir de duas )ontes importantes&

⎯ O EPI Qualidade de Cistribui$ão de Eneria de projeto FCPQ6 FSabin et alLM21 e LM2>U& Sabin e

Standler LM2N6 descreve as caracter#sticas de !ualidade de eneria emestado de e!uil#brio para os sistemas de distribui$ão em

Estados Anidos& Bote.se !ue estas estat#sticas são baseadas na avalia$ãode amostras de ciclo =nico

das tens%es tri)(sicas& Essas amostras são então analisadas para determinara rai+ !uadrada da m"dia

Frms6 manitudes de tensão* o dese!uil#brio* e os n#veis de distor$ãoharm/nica& B#veis de cintila$ão )oram

não caracteri+ada no projeto EPI CPQ& Este m"todo de avalia$ão depotência de estado estacion(rio

caracter#sticas de !ualidade " di)erente do !ue o m"todo recomendado nanorma IE< ?0333.N.>3:133 LM

e normas relacionadas& Estes m"todos usam valores de 03 min rms como abase para a caracteri+a$ão da

!ualidade de eneria em estado estacion(rio& Os 03 min c(lculos podemimplicar alisamento em compara$ão com o

amostras de ciclo =nico&

⎯ Ba <IGE <N&3H Trabalho elatDrio do Grupo LM>?* este rupo detrabalho reuniu pes!uisa

in)orma$%es !ue descrevem tanto a !ualidade da eneria de estadoestacion(rio e os dist=rbios de sistemas ao redor

o mundo& Em eral* os estudos mencionados neste relatDrio utili+oum"todos IE< para a caracteri+a$ão

desempenho&

Os n#veis de !ualidade de eneria em estado de e!uil#brio deve ser avaliadausando os procedimentos de medi$ão descritos no

IE< ?0333.N.>3:133 LM& Esta norma )ornece uma re)erência convenientepara se certifcar de !ue todos os sistemas são



sendo avaliado da mesma )orma& O rupo de trabalho 002 IEEEdesenvolveu um conjunto similar de

procedimentos de caracteri+a$ão recomendadas FIEEE.002T5 133 LM02!ue são consistentes com o

m"todos na norma IE<&

>&>&0 eula$ão de tensão

8 capacidade do e!uipamento para manipular as varia$%es de tensão noestado estacion(rio varia de e!uipamento para e!uipamento& Os limites devaria$ão de tensão de estado estacion(rio para os e!uipamentos sãoeralmente parte de especifca$%es do e!uipamento& O <onselho daInd=stria de Tecnoloia da In)orma$ão FITI<6 especifca e!uipamentosuportar recomenda$%es para e!uipamentos de TI de acordo com a curvaITI< Lanteriormente 8ssociation F<ME586 <urva do <omputer MusinessE!uipment 5anu)acturer& 8 curva ITI< 0? especifca !ue o e!uipamentodeve ser capa+ de resistir a varia$%es de tensão dentro de V 03 Fvaria$%es!ue duram mais tempo do !ue 03 seundos6&

>&>&0&0 E;emplo limites

Padr%es de reula$ão de tensão na 8m"rica do Borte variam de estado paraestado e de utilidade para utilidade& O padrão mais comumente aplicadonos Estados Anidos " 8BSI <N&0.133? LM0& e!uisitos de reula$ão detensão são defnidos em duas cateorias&

⎯ 7ai;a 8 " para condi$%es normais* ea reula$ão necess(ria " V 2 sobreuma base de 013 @ na entrada de servi$o Fpara servi$os acima de ?33 @* oreulamento necess(rio " .1*2 para 26&

⎯ 7ai;a M " para curtos per#odos de tempo ou condi$%es incomuns& Ointervalo permitido para essas condi$%es " .*> para 2*& 8 defni$ão

espec#fca destas condi$%es não " )ornecido&8 G858

IE< ?0333.1.1:1331 LMN menciona !ue as toler4ncias operacionais normaissão V 03 do declarado

tensão& Esta " a base de re!uisitos para a reula$ão de tensão na EB230?3.0 LM1 para o Europeu

<omunidade& EB 230?3.0 LM1 e;ie !ue a reula$ão de tensão Lna F@6ponto de bai;a tensão



acoplamento comum estar dentro de V 03 para 2 das amostras de 03min em um per#odo de 0 semana& Todas as 03 amostras m#nimo

deve estar dentro de 02 para 03* e;cluindo os a)undamentos&

>&>&0&1 Os resultados da pes!uisa

8 7iura H ilustra as estat#sticas dos n#veis de reula$ão de tensão obtidosno projeto EPI CPQ& tensão

reula$ão est( descrito no presente caso* como a ama de tensão durante oper#odo do dia* e;pressa como uma percentaem

do nominal& 8 reula$ão de tensão não )oi descrito em termos mais oumenos a partir nominal por causa da

difculdades de defnir a tensão nominal em di)erentes pontos do sistema de

distribui$ão& Bo entanto* o

resultados mostram !ue !uase todos os locais de alcan$ar um n#vel devaria$ão total dentro de 03& 8 2 para a totalidade

amostra de sites " uma )ai;a de reula$ão de tensão de *2&

>&>&0&> limite recomendada e m"todo de avalia$ão

Por!ue o objetivo " defnir os re!uisitos m#nimos aceit(veis com base emuma avalia$ão no P<<

Fpercebendo !ue as varia$%es de tensão dentro de uma instala$ão pode sermaior do !ue as varia$%es de tensão no

sistema ou no ponto de )ornecimento6* o n#vel recomendado " de V 2*com uma avalia$ão no probabilidade de 2

n#vel&

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