qualidade energia engenharia manutenção industrial
TRANSCRIPT
Porque medir a QEE?
Os equipamentos hoje utilizados são mais sensíveis as
variações na QEE
Interesse pela racionalização da energia elétrica e na
otimização de processos
Maior conscientização dos consumidores em relação aos
fenômenos ligados QEE
Integração dos processos
Custos da má QEE
US$ 26 bilhões por ano em danos
e atitudes preventivas (Business
Week, 8 de abril de 1991 )
Paradas no processo
1 minuto pode ocasionar
prejuízos de até US$ 500 mil
(http://www.engecomp.com.br)
EUA: US$ 15 bi/ano (relatório do
EPRI de julho/01 Eletricidade
Moderna, Ago/2001)
BRASIL: US$ 2 a 3 bi/ano
(Policarpo, 2005)http://irecusa.org/articles/static/1/inaries/Thornton\%2020ASES\ %202003-Version\%202.pdf
0
500.000
1.000.000
1.500.000
2.000.000
2.500.000
3.000.000
US
$
Cargas Eletrônicas - Crescimento
1960 1970 1980 1990 20000
50
100
150
200
Ano
Po
tên
cia
(G
W) Concessionária
Cargas Eletrônicas
http://www.engecomp.com.br
1.400 instalações de oito países Cintilação (flicker)
Danificação de Equipamentos
Equipamentos de Processamento de Dados
Sobreaquecimento dos Sistema de Correção do Fator de Potência
Problemas de chaveamento de Cargas Pesadas
Problemas com Linhas Longas
Sobreaquecimento do condutor Neutro
Disparos Intempestivos
Reclamações da Medição da Concessionária
Eletricidade Moderna, Jan/2004
0% 5% 10% 15% 20% 25%
RMC
DI
SN
PLL
PCP
SSCFP
EPD
DE
C
Percentual de Problema
Tip
o d
e P
role
ma
Efeitos da Natureza
Concessionária
Consumidor
91% dos cortes de energia elétrica (Estados Unidos) tem
duração inferior a 2 s
85% duração inferior a 200 ms
Causadores dos Distúrbios
Qualidade do Produto
Variações Transitórias da Tensão
Variações Curtas de Tensão
Variações Longas de Tensão
Desequilíbrio de Tensão
Distorção da Forma de Onda da Tensão
Flutuação de Tensão
Variações Momentâneas de Freqüência
IEEE1159
Variações Transitórias de Tensão
Impulsivos ( 50ns ~ 1ms)
5 ns de ascensão
1 ms de ascensão
0,1 ms ascensão
Oscilatórios (0,3ms ~ 50ms)
< 5kHz
5 ~ 500 kHz
0,5 ~ 5 MHz
0 25 50 75 100 125 150-25
-20
-15
-10
-5
0
t( s)
I (k
A)
0.035 0.04 0.045 0.05 0.055 0.06 0.065
-300
-200
-100
0
100
200
300
t (s)
V (
V)
somente transitório
tensão do PAC
Variações Curtas de Tensão
Instantâneas (0,5 ~ 30ciclos) < 0,1pu
0,1 ~ 0,9pu
1,1 ~ 1,8pu
Momentâneas (30 ciclos ~ 3s) < 0,1pu
0,1 ~ 0,9pu
1,1 ~ 1,4pu
Temporárias (3s ~ 1min) < 0,1pu
0,1 ~ 0,9pu
1,1 ~ 1,2pu;
0 0.05 0.1 0.15-600
-400
-200
0
200
400
X: 0.0542
Y: 404.4
X: 0.004204
Y: 311.1
X: 0.08739
Y: 217.6
t (s)v (
V)
X: 0.1375
Y: 311.1
Sag
Swell
Variações Longas de Tensão
Interrupção
> 1min
< 0,1pu
Subtensão
> 1min
0,8 ~ 0,9pu
Sobretensão
> 1min
1,1 ~ 1,2pu;
0 1 2 3 40
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
t (min)
Tensao (
%)
0 5 10 15 20
-300
-200
-100
0
100
200
300
t (ms)
Tensã
o (
V)
va
vb
vc
0 5 10 15 20250
300
350
t (ms)
Tensã
o (
V)
va
vb
vc
Desequilíbrios de Tensão
0,5 ~ 2%
Distorção da Forma de Onda
Nível CC 0 ~ 0,1%
Harmônicos 0 ~ 20%
Inter-harmônicos 0 ~ 2%
Recortes
Ruídos 0 ~ 1%
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1-400
-200
0
200
400
70 75 80 85 90 95 100-400
-300
-200
-100
0
100
200
300
400
Tempo (ms)
Te
nsã
o (
V)
entalheentalhe
entalhe
entalhe
Distorção da Forma de Onda [cont.]
0 20 40 60 80 100-500
-250
0
250
500
Tempo (ms)
Te
nsã
o(V
)
0 100 200 300 400 500 600 7000
100
200
300X: 60
Y: 311
X: 180
Y: 62.05
X: 420
Y: 61.97
Freqüência (Hz)
Te
nsã
o(V
)
0 50 100 150-200
-100
0
100
200
t (ms)
% V
pic
o
0 100 200 300 400 500 6000
50
100X: 60
Y: 100.2
X: 420
Y: 9.85
X: 198
Y: 30.07
f (Hz)%
Vpic
o
X: 330
Y: 34.92
Flutuação de Tensão
0 0.1 0.2 0.3 0.4-400
-300
-200
-100
0
100
200
300
400 X: 0.2033
Y: 326.4
X: 0.1227
Y: 295.6
X: 0.2968
Y: -326.4
X: 0.2106
Y: -295.6
Tempo (s)
Te
nsã
o (
V)
0,1 ~ 7%6 ~ 8Hz
Variações na Freqüência
Desequilíbrio entre a geração e a demanda
Faltas no Sistema
Entrada ou Saída
de um grande
bloco de carga
0 20 40 60 80 100-50
0
50Tensões e Corrente de Entrada
V(V
); I(A
)
t(ms)
0 20 40 60 80 1000
10
20Tensões e Corrente de Saída
V(V
); I(A
)
t(ms)
ientrada
ventrada
ieficaz
veficaz
isaída
vsaída
ieficaz
veficaz
Fator de PotênciaEntrada:Vpico = 17.0 VVrms = 12.0 VIpico = 45.1 AIrms = 26.6 A
Saida:Vp = 15.4 VVef = 13.4 VIp =7.7 AIef = 6.7 A
0 20 40 60 80 100-500
0
500
1000Potências de Entrada
P(W
); S
(VA
)
t(ms)
0 20 40 60 80 1000
50
100
150Potências de Saída
P(W
); S
(VA
)
t(ms)
psaída
pmédia
peficaz
pentrada
pmédia
peficaz
Fator de Potência [cont.]
Entrada:S = 177.3 VAP = 102 WFP = 0.575
Saida:S = 90.5 VAP = 90.5 WFP = 1
40 50 60 70 80 90 100-40
-20
0
20
40
t (ms)
V (
V),
I (
A)
Corrente (A)
Tensão (V)
Fator de Distorção
2 2 2
2 3 4
1
...V
V V VTHD
V
2
1
1V
V
FDistTHD
2 2 2
2 3 4
1
...I
I I ITHD
I
2
1
1I
I
FDistTHD
66 68 70 72 74 765
10
15
20
25
30
35
t (ms)
V (
V),
I (
A)
Blocos Lógicos
BDE
AC FFT
AT NT_T
VE
NT
AGC FFT_GC NT_Dist
DHT > 5 %
NR <= 4
Análise por
Grupo de
Ciclos
NT_VE
NT_Freq
Análise
Ciclo a
Ciclo
0 5 10 15 20 25 300
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Percentual de Distorção
No
ta
Nota DHTV
Nota DHIV
Cálculo das Notas
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.90
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
No
taDesvio do Valor Eficaz (pu)
limite limite
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
-1
0
1
t(s)
V(p
u)
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
-1
0
1
t(s)V
(pu)
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
-1
0
1
t(s)
V(p
u)
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
-1
0
1
t(s)
V(p
u)
Simulação MatLab
Grupo 1
Grupo 2
Grupo 3
Grupo 4
Avaliação por Grupo
Grupo 1
Grupo 2
Sem Problemas 10
0.1 0.2 0.3 0.4-2
-1
0
1
2
Tempo (s)
Te
nsã
o (
pu
)
0 50 100 1500
0.25
0.5
0.75
1
Freqüência (Hz)
Te
nsã
o (
pu
)
0.38 0.39 0.4 0.41
-1
0
1
Tempo (s)
Te
nsã
o (
pu
)
0 50 100 1500
0.25
0.5
0.75
1
Freqüência (Hz)
Te
nsã
o (
pu
)
20 40 60 80 100 120
-1
0
1
ponto (1..128)T
en
sã
o (
pu
)
0 10 20 30 40 500
0.5
1
1.5
Ordem Harmônico (1..50)
Te
nsã
o (
pu
)
Dist = 22% 2,1
Sub = -90% 0,4
Sob = 30% 3,4
Avaliação por Grupo [cont.]
Grupo 3
Grupo 4
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1-2
-1
0
1
2
Tempo (s)T
en
sã
o (
pu
)
0 100 200 300 400 500 6000
0.5
1
1.5
Freqüência (Hz)
Te
nsã
o (
pu
)
30% 20%
DHI = 30% 0,3
DHT = 36% 0,8
f = 59Hz 4,9
0 0.01 0.02 0.03 0.04-1
-0.5
0
0.5
11
Tempo (s)
Te
nsã
o (
pu
)
0 50 100 150 200 250 3000
0.5
1
1.5
Freqüência (Hz)
Te
nsã
o (
pu
)
1 2 3 40
2
4
6
8
10
X: 2
Y: 0.3894X: 3
Y: 0.2825
X: 1
Y: 10
X: 4
Y: 4.9
X: 2
Y: 3.893
Grupo
No
ta
Nota do Grupo
Média
Grupo 1 – Simulação
Grupo 1
Grupo 2
Grupo 3
Grupo 4
Máquina de Papel
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1-1.5
-1-0.5
00.5
11.5
Tempo (s)
Te
nsã
o (
pu
)
0 100 200 300 400 500 6000
0.25
0.5
0.75
1
Freqüência (Hz)
Te
nsã
o (
pu
)
fund 61 Hz
3% 56~66 Hz
DHT=8,1%
DHI=2,4%
SCA04-WEG
220-15%~230+10%187~253V
48~62Hz
u/u=3%
Oscilografia Concessionária
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25-2
-1
0
1
2
Tempo (s)
Te
nsã
o (
pu
)
0 50 100 150 2000
0.25
0.5
0.75
1
Freqüência (Hz)
Te
nsã
o (
pu
)