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* A Nota Técnica é um documento emitido pelas Unidades Organizacionais e destina-se a subsidiar as decisões da Agência.

Nota Técnica n° 0083/2012-SRD/ANEEL

Em 12 de junho de 2012.

Processo: 48500.002798/2012-61 Assunto: Proposta de abertura de Audiência Pública para o recebimento de contribuições visando aprimorar a regulamentação acerca do fator de potência e cobrança do excedente de reativos.

I. DO OBJETIVO

Esta Nota Técnica tem como objetivo propor alterações na Resolução Normativa nº 414/2010 e nos Procedimentos de Distribuição - PRODIST para aprimorar a regulamentação do fator de potência das unidades consumidoras e o faturamento do excedente de reativos, conforme atividade nº 36 da Agenda Regulatória Indicativa da ANEEL para o biênio 2012-2013. II. DOS FATOS 2. Em 25 de outubro de 1966, por meio do Decreto nº 59.414, foram estabelecidas as primeiras regras brasileiras acerca da energia reativa, limitando o fator de potência indutivo médio em 0,90 para consumidores do Serviço de Transmissão (atendidos em tensão superior a 13,2 kV) e 0,85 para os demais consumidores. Caso o fator de potência ficasse abaixo do limite, o faturamento resultante era multiplicado pelo valor de referência (0,90 ou 0,85) e esse produto era dividido pelo fator de potência indutivo médio verificado. 3. A partir de agosto de 1967, o limite passou a ser de 0,85 para todos os níveis de tensão e a regulamentação sobre o assunto foi pouco modificada durante a década seguinte. 4. Em 1981, o Decreto nº. 86.463 transferiu ao Departamento Nacional de Águas e Energia Elétrica – DNAEE a prerrogativa de determinar como seria realizado o faturamento devido ao baixo fator de potência de unidades consumidoras. 5. Em 20 de março de 1992, o Decreto nº. 479 transferiu ao DNAEE a competência para estabelecer os limites mínimos do fator de potência indutivo e capacitivo, bem como a forma de medição e o critério de faturamento da energia reativa excedente a esses limites.

Fl. 2 da Nota Técnica n° 0083/2012–SRD/ANEEL, de 12/6/2012.


6. Em 25 de março de 1992, a Portaria DNAEE nº. 085 foi publicada, estabelecendo diversas mudanças na forma de controle da energia reativa que circula pelo sistema. Em particular, o limite mínimo do fator de potência foi aumentado para 0,92 e passou-se a ter a possibilidade de faturamento pelo excedente de energia reativa capacitiva no período noturno para alguns consumidores. 7. Com relação à definição do fator de potência, a Portaria DNAEE nº. 613, de 09 junho de 1993, complementou a Portaria nº. 085, estabelecendo o fator de potência como “o cosseno do arco tangente do quociente da energia reativa pela energia ativa” no período de faturamento. 8. Em 29 de novembro de 2000, com a publicação da Resolução ANEEL nº. 456, os quesitos relativos ao faturamento pelo baixo fator de potência passaram a integrar as Condições Gerais de Fornecimento, sendo revogadas as Portarias do DNAEE acerca desse assunto. No entanto, a maior parte dos critérios relacionados ao controle da energia reativa permaneceu inalterada, havendo somente algumas modificações nas definições. 9. Em 2008, os Procedimentos de Distribuição – PRODIST complementaram os limites e definições constantes na Resolução nº. 456/2000 sem, contudo, abordar os aspectos relacionados à tarifação. 10. Em agosto de 2009, a empresa de cooperação alemã GIZ (Gesellschaft für Internationale Zusammenarbeit) realizou estudos sobre o fator de potência, com comparações com limites adotados em outros países, bem como a possibilidade de melhor controle desses limites com o advento e propagação da geração distribuída. 11. Em 2010 foi aprovada a Resolução n.º 414, que estabelece as condições gerais de fornecimento de energia elétrica, incorporando a previsão de pagamento de excedentes reativos previsto na Resolução nº. 456/2000. 12. Em 16 de agosto de 2010, no Workshop sobre Fator de Potência de Referência no Brasil, realizado na Universidade Federal de Uberlândia com a participação de representantes da ANEEL, do INMETRO, do MME, de diversas distribuidoras de energia elétrica e de fabricantes de medidores, foi levantada a questão da necessidade de adequação das definições existentes na regulamentação devido à presença de distorções harmônicas nas redes de distribuição de energia elétrica. 13. Na 44ª Reunião Pública Ordinária da Diretoria de 2011, durante a deliberação de metodologia relativa à definição de Outras Receitas (metodologia para aplicação no Terceiro Ciclo de Revisões Tarifárias Periódicas – 3CRTP das concessionárias de serviço público de distribuição de energia elétrica), o Colegiado determinou que a Superintendência de Regulação dos Serviços de Distribuição – SRD e a Superintendência de Regulação da Comercialização da Eletricidade – SRC procedessem “aos ajustes necessários no regulamento técnico, alterando o disposto na Resolução Normativa nº 414/2010, de modo a intensificar o sinal regulatório sobre usuário do sistema para incentivar o uso eficiente da rede”. 14. Ademais, ressalta-se que existe na Agenda Regulatória Indicativa da ANEEL para o Biênio 2012-2013 a realização da atividade “Avaliar a consolidação da conceituação do fator de potência e analisar eventuais modificações na regulamentação vigente”, com previsão de Audiência/Consulta no primeiro semestre de 2012.

http://www.aneel.gov.br/area.cfm?idArea=703&idPerfil=2

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III. DA ANÁLISE 15. A minuta de resolução em análise, em anexo a esta Nota Técnica, apresenta propostas de regulamentação/alteração na (i) definição; (ii) nos valores de referência; e (iii) na abrangência da aplicação do Fator de Potência para faturamento do excedente de reativos de unidades consumidoras. 16. Como decorrência dessas propostas, são necessárias modificações na Resolução Normativa nº 414/2010 e nos Módulos 1, 3, 5 e 8 dos Procedimentos de Distribuição – PRODIST. Para uniformizar os conceitos e terminologias utilizados e para incentivar o envio de contribuições à ANEEL, a proposta de regulamentação é embasada e está descrita nos itens seguintes. III.1 Definições de potência sob condições puramente senoidais 17. A energia fornecida a uma determinada instalação elétrica e que pode ser transformada em trabalho é denominada energia ativa. Seu cálculo é feito com base nos valores instantâneos de tensão e corrente ao longo do tempo, conforme segue:

18. Similarmente, vale a equação abaixo para obtenção da potência ativa, aquela que pode ser convertida em outra forma de energia e efetivamente realiza trabalho.

19. No caso de a tensão e a corrente serem puramente senoidais (não conterem distorções harmônicas), a integral acima resulta em:

20. Entretanto, num sistema com corrente e tensão senoidais ocorre a presença de uma componente da potência relacionada com a circulação de energia entre as capacitâncias e indutâncias do circuito sem, contudo, produzir trabalho. A essa componente oscilatória de valor médio nulo dá-se o nome de

potência reativa (Q) e sua definição é:

21. Por fim, a potência aparente ( ) é definida como a raiz da soma dos quadrados da potência ativa e reativa ou, alternativamente, como o produto entre os valores eficazes de tensão e corrente:



22. Com base nessas definições para correntes e tensões senoidais, o fator de potência é definido como a relação entre a potência ativa e a aparente:

23. Trata-se de uma boa medida da utilização da rede. Baixos valores do fator de potência indicam grande circulação de energia reativa – que não realiza trabalho útil – e suas principais consequências são:

a) Aumento das perdas na rede elétrica;

b) Quedas e flutuações de tensão nas redes de distribuição;

c) Limitação na capacidade dos condutores e equipamentos da rede. 24. As definições dessas grandezas e suas características nas redes estão consolidadas e bem estabelecidas para sistemas elétricos com tensões e correntes puramente senoidais e, nesses casos, podem ser facilmente mensuradas. Contudo, o crescimento de cargas não lineares conectadas à rede – tais como computadores, inversores de frequência, aparelhos de televisor e som com fontes chaveadas, lâmpadas fluorescentes compactas, etc., – tem elevado os níveis de distorção das correntes solicitadas por unidades consumidoras (principalmente aquelas atendidas na baixa tensão). Por vezes, isso provoca altos níveis de distorção nas tensões de fornecimento, o que leva à necessidade de ajustes nas definições de potência anteriormente definidas. III.2 Definições de potência sob condições não senoidais

25. Quando há distorções harmônicas na rede elétrica, a definição da potência reativa – e, consequentemente, do fator de potência – não necessariamente é a mesma daquela válida para sistemas puramente senoidais em 60Hz. 26. Conforme comentado anteriormente, para o caso senoidal, o fator de potência pode ser

definido como o cosseno do ângulo de defasagem entre a tensão e a corrente: , que é uma

simplificação da definição original (

). Como, nesse caso, a relação entre as

potências aparente, ativa e reativa é dada por , a regulamentação atual (REN nº. 414/2010 e

PRODIST) define o fator de potência utilizado para fins de faturamento e controle de reativos pelas seguintes equações:



27. Em redes de distribuição com níveis de tensão mais elevados, em geral os níveis de curto-circuito são mais altos e, portanto, a forma de onda das tensões é mais próxima de uma senoide ideal, com taxas de distorção harmônica menores do que na baixa tensão. Além disso, como as unidades consumidoras conectadas na alta tensão possuem geralmente grandes cargas lineares (conforme dados da Pesquisa de Posse de Equipamentos e Hábitos de Uso realizada em 2005, mais de 68% do consumo de energia elétrica no setor industrial é devido a motores), a corrente drenada por essas unidades consumidoras não tem grandes distorções harmônicas. Nesses casos, os valores de energia ativa e reativa medidos por equipamentos eletrônicos e eletromecânicos (considerando ou não as distorções) são próximos, não havendo influência significativa das componentes harmônicas na medição. 28. Contudo, em tensões mais baixas a realidade é diferente. Com a disseminação de cargas residenciais não lineares (computadores, televisores, lâmpadas fluorescentes compactas – LFC, aparelhos de som, etc.) há bastante distorção harmônica nas formas de onda da corrente e da tensão, o que influencia bastante na medição do fator de potência.

29. Nesse contexto, apresentam-se a seguir as formulações de potência ativa e reativa para os casos em que há distorções na forma de onda das grandezas elétricas. Fazendo as devidas manipulações matemáticas – as quais não serão detalhadas aqui – é possível decompor o sinal de tensão e de corrente contaminados com harmônicas em múltiplos da frequência fundamental.

30. Assim, a tensão e a corrente em redes com cargas não lineares podem ser escritas da seguinte forma:

31. Nesses casos, a potência ativa pode ser determinada pela soma das potências em cada uma das componentes do sinal, conforme segue:

32. Além disso, a potência aparente, determinada pelo produto da tensão pela corrente, leva em consideração os acréscimos devidos às harmônicas:

33. As definições de potência ativa e aparente estão atualmente bem consolidadas. O principal ponto de discussão nesses casos se refere à potência reativa. Tendo em vista que, em condições puramente

senoidais, a potência é dada pelo produto , a definição mais comum no meio acadêmico é a de que, em sistemas com distorções harmônicas, a componente reativa da potência seja dada por:



34. Essa definição foi proposta por Budeanu [14] em 1927 e, apesar de sua ampla utilização, tem

sofrido diversas contestações. Um problema é que a relação não é valida para o caso em

que a potência reativa seja calculada como em sinais de tensão e corrente com distorções harmônicas. Para contornar esse problema, definiu-se uma componente , denominada potência de distorção, que é responsável pela parcela restante, conforme segue:

35. Por outro lado, devido a problemas de e e seus significados físicos, há uma tendência

em se abandonar a definição de . Nesse contexto, a potência aparente seria composta pela potência ativa ( ) e por outra componente denominada potência não ativa (N), antes denominada reativa. A na Norma IEEE 1459-2010 [7] define-a pela equação:

36. Logo, há duas definições para a potência reativa que poderiam ser utilizadas no cálculo do fator de potência em condições não senoidais:

- Considerando todas as distorções presentes nos sinais:

- Considerando apenas a parte em 60Hz: 37. A REN nº 414/2010 estabelece que o faturamento de excedente de reativos se dá pelo valor do fator de potência da instalação, seja ela medido de forma horária ou como um valor médio mensal (apenas indutivo, nesse último caso). Nesse sentido, os Procedimentos de Distribuição – PRODIST definem o fator de potência de acordo com a equação abaixo:

38. Assim, tem-se duas definições possíveis do fator de potência para casos em que a tensão e a corrente tenham distorções harmônicas:

- Considerando todas as distorções presentes nos sinais:

- Considerando apenas a parte em 60Hz:

39. A grandeza que considera todas as distorções foi batizada no meio acadêmico como “Fator de Potência Verdadeiro”. Analogamente, chama-se de “Fator de Deslocamento” o fator de potência obtido considerando-se apenas a tensão e a corrente nas frequências nominais da rede elétrica.



III.3 Medição de energia e potência elétricas sob condições não senoidais 40. Atualmente, os medidores eletrônicos de energia reativa são confeccionados para registrar a energia reativa dentro de suas classes de precisão para sinais de tensão e corrente puramente senoidais. Isso não significa que, sob condições distorcidas, os equipamentos registrem apenas a contribuição das componentes em 60Hz. De fato, há diversas técnicas de medição e cada uma delas pode levar a um resultado diferente quando submetidas a tensões e correntes com distorções harmônicas. 41. Logo, há a necessidade de se conhecer os mecanismos utilizados nessas medições para que se alcance resultados padronizados e se respeite a isonomia na medição e no faturamento de energia reativa. Nesse intuito, são apresentadas cinco técnicas de medição de energia reativa utilizadas na indústria de medidores eletrônicos [5, 7, 8].

III.3.1 Técnica A: Triângulo de Potências 42. Em geral, os equipamentos eletrônicos de medição registram, a uma dada taxa de amostragem, os valores de tensão e corrente da instalação. Com esses dados, calcula-se a potência ativa por

meio da multiplicação de cada amostra de tensão por sua equivalente no sinal de corrente (

). Do mesmo modo, de posse desses valores amostrados de tensão e corrente ( e ),

obtém-se o valor eficaz dessas grandezas e, pela multiplicação desses valores eficazes, consegue-se

determinar a potência aparente ( ).

43. Na técnica de medição em questão, de posse dos valores de e , utiliza-se a relação entre as potências ativa, reativa e aparente, estabelecida em regime senoidal, para obtenção da componente da

potência reativa ( ).

44. Essa técnica leva à medição do valor da “potência não ativa” e, a não ser que sejam utilizados filtros, considera todas as distorções harmônicas constantes dos sinais.



III.3.2 Técnica B: Uso de transformadas 45. Outra forma de medição das grandezas é pela utilização de uma transformada, em geral, a Transformada de Fourier. Essa técnica permite a decomposição dos sinais de tensão e corrente em todas suas componentes harmônicas, sendo então possível determinar a parte reativa da potência de acordo com

qualquer uma das definições mencionadas anteriormente ( , e ). A principal desvantagem desse método é que seu custo é consideravelmente maior que o das demais formas de medição, não sendo ainda viável sua utilização em medidores simples e de baixo custo.

III.3.3 Técnica C: Deslocamento de 90º pelo deslocamento de amostras 46. Em sistemas elétricos puramente senoidais, conforme apresentado no item III.1, a potência reativa é dada pelo produto entre tensão, corrente e . Similarmente, a potência ativa é dada pela

multiplicação entre , e . Tendo em vista que , a potência reativa pode, nesse caso, ser obtida de forma similar à potência ativa, aplicando-se de um deslocamento de 90° no sinal de corrente ou de tensão. 47. Caso seja aplicado um deslocamento à corrente, a potência reativa medida pode ser definida por:

48. Devido às suas peculiaridades, essa forma de medição, quando aplicada a sinais de tensão e corrente não senoidais, resulta no seguinte valor:

49. Nota-se que não se enquadra em nenhuma das definições teóricas apresentadas acima.

III.3.4 Técnica D: Descolamento de 90º por integração do sinal de tensão 50. Ao se integrar digitalmente um sinal senoidal, a resposta é um sinal “cossenoidal”, correspondente à senoide deslocada de 90°.

51. Entretanto, quando essa técnica é aplicada a sinais de tensão e corrente com distorções harmônicas, a potência reativa resultante é:



52. Apesar de o resultado não ser exatamente igual a nenhuma das definições apresentadas

acima, o geralmente tem valor próximo de , uma vez que as demais componentes são atenuadas por um fator equivalente à ordem harmônica.

III.3.5 Técnica E: Descolamento de 90º por derivação do sinal de tensão 53. Em vez de se integralizar o sinal de tensão, há medidores que realizam o deslocamento de 90° por meio da derivação desse sinal.

54. Nesses casos, a potência reativa medida é equivalente a:

55. Com essa técnica, ao contrário do que acontece na integração do sinal de tensão, as componentes de potência reativa devidas às distorções harmônicas são majoradas, aumentando a diferença

de com relação a .

III.4 Proposta de definição do fator de potência para fins de medição e faturamento 56. Percebe-se que a Técnica E aumenta consideravelmente qualquer distorção harmônica presente no sinal, de modo que, em geral, ela não é apropriada para medição de potência reativa em ambientes com tensões e correntes não senoidais. 57. Adicionalmente, constata-se, que as Técnicas A e B permitem a obtenção do fator de potência considerando as distorções harmônicas. É ainda interessante notar que, para se determinar o

estresse térmico, a grandeza mais indicada seria a energia não ativa ( ) e, para tanto, os valores de referência deveriam ser estabelecidos com base no fator de potência verdadeiro. Entretanto, esse valor não permite a obtenção da capacitância exata para correção do fator de potência. Isso ocorre porque, nesse caso, a correção total só pode ser feita com a utilização de filtros que permitam diminuir as potências harmônicas constantes no sinal. 58. Há ainda uma dificuldade adicional em se utilizar o valor do fator de potência verdadeiro para fins de faturamento: seu valor pode ser diminuído devido a um aumento no nível de distorção da tensão, que pode estar sendo provocado por fatores alheios ao controle do consumidor. Nesse contexto, a atribuição das responsabilidades pela distorção harmônica [12, 13] e, consequentemente, pelo alto valor da energia não ativa (correspondente a um baixo fator de potência) não é trivial. Desse modo, um consumidor poderia ter seu faturamento incrementado devido à distorção no sinal de tensão que alimenta sua unidade consumidora e cuja responsabilidade não lhe seja atribuível.



59. Por outro lado, estudos mostram que as técnicas B, C e D podem permitir a medição do fator de potência de deslocamento (aquele que não considera as distorções harmônicas) com níveis de exatidão bastante precisos, desde que implementados da maneira adequada. Cabe aqui destacar, no entanto, que à ANEEL compete somente a definição da grandeza a ser medida, sendo a escolha da técnica mais apropriada cabível aos próprios fabricantes, sob supervisão do INMETRO.

60. Além disso, o valor de pode ser utilizado para instalação de bancos de capacitores que permitam a correção do deslocamento entre as formas de onda da tensão e da corrente apenas na frequência nominal do sistema (60Hz). Vale salientar que, devido à presença de distorções harmônicas na rede, a

potência não ativa ( ) pode não reduzir quando da instalação de capacitores. Além disso, esses capacitores podem ser sobrecarregados por causa da distorção harmônica na rede.

61. Conclui-se, portanto, que o fator de deslocamento é o mais adequado para efeitos de faturamento e controle do excedente de reativos, em detrimento do fator de potência verdadeiro. Isso acontece porque o fator de deslocamento é de fácil medição e não depende de eventuais distorções nos sinais de tensão.

62. Ressalta-se que a utilização do fator de deslocamento para faturamento do excedente de reativos não implica dizer que os efeitos das distorções harmônicas possam ser negligenciados pelos agentes do setor elétrico. Pelo contrário, significa somente que o excedente de reativos na rede é controlado de maneira mais eficaz quando adotado de forma independente dos harmônicos e que as distorções harmônicas devem receber atenção específica, sem se misturar com outras grandezas de mensuração do uso eficiente das redes.

III.5 Proposta de modificação na definição do fator de potência para fins de medição e faturamento

63. Diante do exposto, propõe-se adequar as regulamentações da ANEEL acerca das potências/energias reativas, de modo que seu valor seja obtido para os sinais de tensão e corrente apenas na frequência fundamental da rede elétrica (frequência nominal de 60Hz). Para isso, é necessária a correção na nomenclatura utilizada, passando-se a adotar a definição de fator de potência de deslocamento, conforme minuta de resolução em anexo. 64. As vantagens e desvantagens explicadas acima servem de parâmetro para justificar as alterações aqui propostas. Contudo, análises mais aprofundadas são bem-vindas e espera-se obter contribuições específicas da sociedade com o intuito de otimizar o aproveitamento das redes de distribuição, levando-se em consideração os custos de medição, bem como a atribuição de responsabilidades. III.6 Experiência internacional 65. Os limites adotados como referência para o fator de potência, bem como as definições das grandezas envolvidas e as formas de faturamento do excedente de reativos, variam consideravelmente de um país para outro. Nesse sentido, foram estudadas as regulamentações de alguns desses países e as principais conclusões são apresentadas a seguir.



III.6.1 Austrália

66. Na Austrália, de acordo com o Código de Distribuição do país [1], o Fator de Potência é definido como:

- Fator de Potência: quociente entre Potência Ativa e Potência Aparente.

67. Adicionalmente, as componentes de potência necessárias para seu cálculo são definidas e apresentadas a seguir:

- Potência Ativa: razão/taxa na qual a Energia Ativa é suprida

- Energia Ativa: integral no tempo do produto da tensão pela componente em fase da corrente.

- Potência Reativa: razão/taxa na qual a Energia Reativa é suprida

- Energia Reativa: integral no tempo do produto da tensão pela componente fora de fase da corrente.

- Potência Aparente: raiz quadrada da soma dos quadrados da Potência Ativa e da Potência Reativa.

68. Os limites de fator de potência adotados variam conforme a carga instalada na unidade consumidora e o nível de tensão de atendimento, conforme tabela a seguir:

Potência: até 100kVA de 100kVA a 2MVA acima de 2MVA

Tensão (kV) Indutivo Capacitivo Indutivo Capacitivo Indutivo Capacitivo

< 6,6 0,75 0,8 0,8 0,8 0,85 0,85

6,6

11

22

0,8 0,8 0,85 0,85 0,9 0,9

66 0,85 0,85 0,9 0,9 0,95 0,98

69. Não foi encontrada referência acerca da necessidade de se considerar as componentes harmônicas de tensão e corrente na medição da energia/potência reativa. Entretanto, a norma australiana impõe valores de referência para a distorção harmônica da tensão (a serem observados pela distribuidora) e outros à corrente harmônica de equipamentos conectados na rede (a serem observados pelo consumidor). De certa forma, isso limita as possíveis diferenças entre as medições de energia com ou sem harmônicas. 70. Um ponto interessante a se constatar é que os limites do fator de potência só são válidos nos casos em que a Potência Ativa ou Aparente represente mais de 50% da potência máxima permitida para conexão naquele nível de tensão. Isso quer dizer que pequenas cargas não precisam, necessariamente,



corrigir seu fator de potência. Essa característica, somada ao fato de que o limite mínimo de fator de potência para a baixa tensão é baixo (0,75), leva a um cenário no qual não se penaliza a grande maioria dos consumidores residenciais por baixo fator de potência.

III.6.2 França 71. Alguns países não utilizam a grandeza Fator de Potência para tarifar o uso de reativos em excesso, empregando outro tipo de valor, como a energia reativa propriamente circulada na rede ou, no caso

da França, a relação entre Potência Ativa e Reativa, denominada . 72. As definições de potência ativa e reativa são dadas por uma Decisão conjunta de vários ministérios [6] e são apresentadas a seguir:

- Potência Ativa (P) designa, em um ponto qualquer da rede elétrica, o fluxo de energia médio em regime permanente.

- Potência Reativa e Energia Reativa: a Potência Reativa Q é igual à Potência Ativa

multiplicada pela relação . A Energia Reativa designa a integral de Q durante um período de tempo determinado. A Energia Reativa é guardada na forma de campo eletromagnético nos ambientes das redes elétricas, mas não é consumida pelos usuários.

73. O limite adotado para a relação é de 0,4. Isso significa que o consumidor pode utilizar Energia Reativa até o limite de 40% do seu consumo de Energia Ativa. Para fins de comparação com o limite de fator de potência adotado nas redes de distribuição do Brasil (0,92), o valor de igual a 0,4 representa um fator de potência igual a 0,928. 74. Acerca do faturamento devido à ultrapassagem do limite, a norma francesa estabelece que, quando não há dispositivo de medição apropriado para contabilizar o fluxo de energia reativa de determinada instalação, a distribuidora de energia elétrica pode estabelecer modalidades de estimação de tais valores, desde que isso esteja presente na sua documentação técnica de maneira transparente e não discriminatória. 75. Ressalta-se ainda que os limites de Energia Reativa aplicam-se somente a unidades consumidoras conectadas em alta tensão e àquelas conectadas na baixa tensão cuja potência instalada seja maior que 36 kVA [6].

III.6.3 Califórnia - Estados Unidos

76. Nos Estados Unidos, a regulação da distribuição de energia elétrica obedece basicamente a preceitos estaduais, variando bastante de uma região a outra. Em particular, no estado da Califórnia, apesar de qualquer consumidor poder ser obrigado a controlar seu próprio fator de potência, a cobrança só pode ser feita para unidades consumidoras com potência instalada acima de 20kW. Nesses casos, a demanda reativa máxima (medida em intervalos de 15 min) que exceder em 40% a demanda Ativa máxima (medida no mesmo intervalo de 15 min) pode ser faturada em 60 centavos de dólar por kVAr de demanda Reativa excedente [9].



77. Em outras palavras, o faturamento se dá nos mesmos moldes daquele adotado pela França, inclusive com o mesmo limite de 40%, equivalente a um fator de potência de 0,928. Entretanto, enquanto na França é cobrada a Energia reativa excedente, na Califórnia o faturamento de excedente de reativos é feito com base na demanda.

III.6.4 Espanha 78. Em geral, estabelecem-se penalidades aos consumidores quando o fator de potência de suas unidades consumidoras está abaixo de um determinado limite. Contudo, foi implementado um modelo na Espanha que, além de estabelecer tais acréscimos na fatura, determina reduções de até 4% na conta do consumidor quando o fator de potência verificado for maior que certos valores.

79. Esse percentual de redução ou de acréscimo na fatura total do consumidor ( ) é determinado de acordo com o fator de potência verificado na instalação, conforme segue:

- Para :

- Para :

- Para :

80. A norma espanhola faz referência direta ao termo , de modo que se poderia concluir que não são consideradas eventuais distorções harmônicas. Mas é necessário levar em conta que a definição

de , dada em [4], é equivalente àquela definida na REN nº 414/2010 (

).

81. Esses acréscimos e reduções são aplicáveis nos casos em que a potência instalada da unidade consumidora for maior que 15 kW. Nas demais unidades consumidoras, só podem ser aplicadas penalidades caso o seja menor que 0,80.

III.6.5 Comparações

82. De maneira geral, nos países analisados, percebe-se que não há limitações à medição de reativos para os casos em que há distorções nas formas de onda da tensão e/ou corrente. Algumas explicações para este comportamento podem ser:



a) Os maiores níveis de distorção harmônica são encontrados em instalações residenciais e comerciais de baixa tensão e pequena potência instalada. Logo, as maiores divergências entre valores de potência/energia reativa com ou sem distorções harmônicas seriam verificados nessas unidades consumidoras. Entretanto, os países analisados em geral não permitem a cobrança de energia/potência reativa desses consumidores, de modo que não haveria necessidade de grande preocupação com tais discrepâncias.

b) Nos países/regiões em que as instalações residenciais e comerciais de baixa tensão estão sujeitas a limites no fator de potência, em geral esses valores são baixos (por exemplo, 0,75 na Austrália, 0,85 no estado de Idaho-EUA e 0,80 na Espanha). Logo, essa cobrança só aconteceria em situações mais críticas.

III.7 Proposta de modificação na abrangência do faturamento do excedente de reativos 83. A regra estabelecida na minuta de Resolução propõe não permitir a cobrança do excedente de reativos para unidades consumidoras na baixa tensão residenciais (B1). Essa escolha se deu pelas seguintes razões:

a) Nos últimos anos, os consumidores residenciais foram compelidos a comprar equipamentos mais eficientes do ponto de vista da energia elétrica ativa, mas com baixíssimos fatores de potência (lâmpadas fluorescentes compactas padrão A do PROCEL, mas com fator de potência 0,5, por exemplo). Apesar dos indiscutíveis ganhos advindos dos programas de eficientização, pouco se focou na questão de reativos. Assim, não se deve penalizar os consumidores pela disseminação desses equipamentos no Brasil.

b) Os níveis de distorção harmônica que se mostram mais elevados são aqueles na baixa tensão. Em particular, são muitas vezes causados por cargas não lineares residenciais e comerciais, em instalações de pequena potência instalada. Nesse caso, se o fator de deslocamento medido estivesse abaixo do valor de referência, a possível correção por parte do consumidor não poderia se restringir à instalação de banco de capacitores fixo. Isso porque as cargas residenciais são extremamente variáveis e as correntes harmônicas presentes no sinal influenciariam drasticamente no projeto e implementação das possíveis correções do fator de potência. Ou seja, apesar de o problema não ser tão grave, a solução é demasiadamente complexa para ser imposta ao consumidor residencial, que é hipossuficiente.

c) Aspectos construtivos dos equipamentos eletroeletrônicos utilizados em instalações

residenciais e comerciais de baixa potência, em geral, não são conhecidos pelos seus usuários. Especificamente, não há atualmente no Brasil informações claras e acessíveis aos usuários dos equipamentos acerca da não linearidades das cargas ou do fator de potência característicos daquele dispositivo. Assim, o consumidor, ao adquirir um equipamento eletroeletrônico não tem a clareza necessária para determinar se aquela aquisição poderia elevar sua conta de energia elétrica por causa da cobrança do excedente de reativos. Dessa forma, devido à hipossuficiência desse tipo de consumidor, em vez de se permitir o faturamento de reativos, seria mais eficiente incentivar melhorias construtivas dos equipamentos comercializados no Brasil. Isso poderia ser feito, por exemplo, com a eventual



restrição na sua comercialização, uso de selos informativos ao consumidor ou exigência de certificações técnicas com estabelecimento de um fator de potência de referência para eletrodomésticos e lâmpadas fluorescentes fabricadas e importadas.

84. As justificativas apresentadas nas alíneas a) e c) já foram objeto de manifestação de consumidores e de outras instituições. Exemplos formais dessas manifestações podem ser verificados por meio das contribuições recebidas na Audiência Pública nº 043/2010 (audiência instaurada com o escopo de obter subsídios e informações para aprovação de Resolução Normativa acerca da implantação de medidores eletrônicos em unidades consumidoras do Grupo B).

85. Dentre essas manifestações recebidas na AP 043/2010, cita-se a contribuição da Fundação de Proteção e Defesa do Consumidor de São Paulo – PROCON/SP, que sugeriu que “a Agência deve se preocupar em expressar nas regras a impossibilidade de cobrança de energia reativa de consumidores residenciais”. O PROCON ressaltou ainda a necessidade de “normatização pelos órgãos competentes por edição de normas técnicas, que obriguem fabricantes de equipamentos a ajustes” e que “os consumidores serão cobrados pela utilização de energia reativa... ainda que tais equipamentos sejam comercializados”. Também foi ponderado que “os eletrodomésticos produzidos no Brasil não estão adequados à eficiência energética, de modo que para a evolução na eficiência energética para o consumidor residencial, deve passar pela adequação de distribuidoras, indústria e consumidores, a fim de que toda a estrutura seja pensada para o objetivo de tornar o fornecimento de energia um serviço de excelência...”.

86. A proposta apresentada mantém a possibilidade de cobrança facultativa do excedente de reativos para unidades consumidoras classificadas como rurais (B2), demais classes (B3) e iluminação pública (B4). Isso porque as características desses consumidores são bastante heterogêneas, cabendo às distribuidoras avaliar a melhor forma de controle dos reativos nessas unidades de forma a garantir operação otimizada das redes de distribuição de energia elétrica. Nesse ponto específico, esperamos contribuições no sentido de apontar as vantagens e desvantagens desse tipo de cobrança.

III.8 Fator de Potência de Referência 87. A regulamentação atual estabelece que o fator de potência de referência para unidades consumidoras conectadas na distribuição até o nível de 230 kV é de 0,92, conforme Resolução Normativa nº. 414/2010 e item 3.2 do Módulo 8 do PRODIST, transcrito abaixo:

“3.2.1 Para unidade consumidora conectada no sistema de distribuição ou conexão entre distribuidoras com tensão inferior a 230 kV, o fator de potência no ponto de conexão deve estar compreendido entre 0,92 e 1,00 indutivo ou 1,00 e 0,92 capacitivo, de acordo com regulamentação vigente.

“3.2.2 Para unidade consumidora com tensão igual ou superior a 230 kV os padrões deverão seguir o determinado no Procedimento de Rede.”

88. No entanto, enquanto o PRODIST determina que o valor de referência do fator de potência em redes de distribuição até 230kV é de 0,92 indutivo a 0,92 capacitivo, os Procedimentos de Rede, no submódulo 3.6 do módulo 3, de acordo com a Tabela abaixo, determinam que os consumidores conectados em redes de transmissoras em tensão entre 69 e 345 kV têm como limite para o fator de potência o valor de 0,95.

http://www.aneel.gov.br/aplicacoes/audiencia/dspListaDetalhe.cfm?attAnoAud=2010&attIdeFasAud=435&id_area=13&attAnoFasAud=2011



Tensão nominal do ponto de conexão Faixa de fator de potência

Vn ≥ 345 kV 0,98 indutivo a 1,0

69 kV ≤ Vn < 345 kV 0,95 indutivo a 1,0

Vn < 69 kV 0,92 indutivo a 0,92 capacitivo

89. Dessa forma, as unidades consumidoras conectadas em níveis de tensão entre 69 e 230kV têm limites diferentes para absorção e fornecimento de energia reativa quando conectadas em linhas de transmissoras e de distribuidoras. III.9 Proposta de modificação do Fator de Potência de Referência de unidades consumidoras conectadas em níveis de tensão entre 69 e 230kV 90. Diante do exposto no item anterior e considerando a necessidade de isonomia no tratamento dos consumidores, é importante que sejam igualados os limites. 91. Com o intuito de gerar um sinal econômico aos consumidores de modo a otimizar a utilização do sistema de distribuição de energia elétrica, propõe-se na minuta de Resolução apresentada nesta Audiência Pública que os valores de referência do fator de potência adotados na distribuição sejam elevados de modo a se uniformizarem com aqueles exigidos nos Procedimentos de Rede.

92. Como essa modificação pode eventualmente levar impactos no faturamento de consumidores, bem como no controle de reativos e de níveis de tensão das redes, é importante que a alteração proposta seja alvo de estudos e contribuições que permitam melhor comparação dos custos envolvidos, bem como das perdas elétricas e capacidades técnicas. 93. Nesse sentido, aproveitando a presente Audiência Pública, espera-se que a sociedade se manifeste acerca dessa uniformização dos valores do fator de potência de referência, apresentando à ANEEL dados e informações que possibilitem a escolha dos melhores parâmetros para controle de reativos nas redes de distribuição. IV. DO FUNDAMENTO LEGAL 94. A proposta apresentada nesta Nota Técnica está fundamentada no art. 7º do Decreto nº. 62.724, de 17 de maio de 1968, na Resolução ANEEL nº 414/2010, na Resolução Normativa nº 395, de 15 de dezembro de 2009, e nos Procedimentos de Distribuição – PRODIST.

V. DA CONCLUSÃO 95. Conclui-se que são necessárias alterações na regulamentação no que se refere às definições do fator de potência, ao faturamento do excedente de reativos e à uniformização dos valores de fator de potência de referência adotados.

96. As propostas de regulamentação/alteração foram analisadas na presente Nota Técnica e pontuadas nos itens III.5, III.7 e III.9 . Como decorrência dessas propostas, são necessárias modificações na Resolução Normativa nº 414/2010 e nos Módulos 1, 3 , 5 e 8 dos Procedimentos de Distribuição – PRODIST, conforme a minuta de resolução em anexo.



97. Modificações nestes dispositivos podem ter impacto na indústria de medidores, nos fabricantes de bancos de capacitores e filtros para correção do fator de potência, nas responsabilidades das distribuidoras no controle da tensão e otimização do aproveitamento da rede e no faturamento dos consumidores de energia elétrica. Assim, é importante que haja um amplo debate com os agentes envolvidos e interessados no processo, por meio de instauração de Audiência Pública. 98. Desde que devidamente fundamentadas, destaca-se ainda que são esperadas contribuições de caráter geral, além daquelas relacionadas ao texto proposto na minuta de resolução, que permitam análise criteriosa pela Agência dos pontos ressaltados na presente Nota Técnica. VI. DA RECOMENDAÇÃO 99. Recomenda-se que o processo em referência seja encaminhado para a deliberação da Diretoria Colegiada da Agência com vistas à instauração de processo de Audiência Pública, com intercâmbio documental e realização de sessão ao vivo - presencial, com período aproximado de 60 dias para recebimento de contribuições.

DANIEL VIEIRA Especialista em Regulação – SRD

ARMANDO SILVA FILHO Especialista em Regulação – SRD

HUGO LAMIN Especialista em Regulação – SRD

De acordo,

CARLOS ALBERTO CALIXTO MATTAR Superintendente de Regulação dos Serviços de Distribuição – SRD


ANEXO

REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA [1] AUSTRALIA. Electricity Distribution Code. Essential Services Commission, março 2008. [2] BERRISFORD, A. J. Should a Utility Meter Harmonics? Proceedings of the IEE 7th Intl. Conf. on Metering Apparatus and Tariffs for Electricity Supply, Glasgow UK, IEEE Conf. Pub. No. 367, pp. 86-89, nov. 1992. [3] CATALIOTTI, Antonio, et al. 2009. On the Calibration of Reactive Energy Meters Under Non Sinusoidal Conditions. XIX IMEKO World Congress Fundamental and Applied Metrology. September 6-11, 2009, pp. 719-723. [4] ESPANHA. Orden de 12 de Enero de 1995 por la que se establecen las tarifas eléctricas, Desarrollo Normativo de la Ley del Sector Eléctrico. Vol. 5, publicada en el BOE num. 12, Madri, 14 de janeiro de 1995. [5] FILIPSKI, P. S.; LABAJ, P. W. Evaluation of Reactive Power Meters in the Presence of High Harmonic Distortion. IEEE Transactions on Power Delivery. Vol. 7, n. 4, p. 1793-1799, out. 1992. [6] FRANÇA. Décision du 5 juin 2009 relative aux tarifs d'utilisation des réseaux publics de transport et de distribution d'électricité, Paris, 05 de junho de 2009. [7] IEEE. IEEE Standard Definitions for the Measurement of Electric Power Quantities Under Sinusoidal, Nonsinusoidal, Balanced, or Unbalanced Conditions, IEEE Std 1459-2010, março 2010. [8] MOULIN, Etienne. Measuring Reactive Power in Energy Meters. Metering International. Issue 1, p. 52-54, 2002. [9] Pacific Power & Light Company. Schedule No. A-32 – General Service 20 kW and Over. Cal. P.U.C. Sheet No. 3327-E. Portland, Oregon, EUA, 04 de dezembro de 2009. [10] PIRES, Igor Amariz. Caracterização de harmônicos causados por equipamentos eletro-eletrônicos residenciais e comerciais no sistema de distribuição de energia elétrica. 2006. 157p. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) – Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, 2006. [11] RODRIGUES, José Eduardo. Interferência de harmônicos em equipamentos de medição de energia elétrica. 2009. 138 p. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) – Departamento de Engenharia de Energia e Automação Elétricas, Universidade de São Paulo, São Paulo, 2009. [12] SANTOS, Ivan Nunes; COSTA, Fernanda Hein; DE OLIVEIRA, José Carlos. Avaliação do Desempenho das Metodologias para a Representação de Consumidores Visando o Compartilhamento das Distorções Harmônicas. In: VIII Conferência Brasileira sobre Qualidade da Energia Elétrica - CBQEE, Blumenau - SC, 2009.

Fl. 2 do Anexo da Nota Técnica n° 0083/2012–SRD/ANEEL, de 12/6/2012.


[13] SILVA, Sérgio Ferreira de Paula; DE OLIVEIRA, José Carlos. Uma Contribuição à Questão do Compartilhamento da Responsabilidade sobre as Distorções Harmônicas em Sistemas Elétricos. In: Simpósio Brasileiro de Sistemas Elétricos (SBSE) 2006, Campina Grande - PB, 2006. [14] SUHETT, Marcos Riva. Análise de Técnicas De Medição De Potência Reativa Em Medidores Eletrônicos. 2008. 106p. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) – COPPE, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2008.

nota técnica n° 0083/2012-srd/aneel processo: … · * a nota técnica é um documento emitido...

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