Humberto Jorge Mestrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores

Apresentação em tema: "Humberto Jorge Mestrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores"— Transcrição da apresentação:

1 Humberto Jorge Mestrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores
Qualidade de Energia Monitorização e Soluções reparadoras para problemas de qualidade Humberto Jorge Mestrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores MEEC - Qualidade de Energia

2 MEEC - Qualidade de Energia
Monitorização MEEC - Qualidade de Energia

3 Este tipo de sinais requer instrumentação TrueRMS
Monitorização Este tipo de sinais requer instrumentação TrueRMS MEEC - Qualidade de Energia

4 MEEC - Qualidade de Energia
Espectro harmónico Espectro harmónico é o gráfico de barras que mostra os distintos harmónicos que formam o sinal, indicando a ordem e a percentagem de cada harmónico no sinal. MEEC - Qualidade de Energia

5 MEEC - Qualidade de Energia
FORMAS DE ONDA Tensão Sinusoidal Só componente fundamental Corrente Distorcida Fundamental + Harmónicos MEEC - Qualidade de Energia

6 INSTRUMENTAÇÃO DE VERDADEIRO VALOR EFICAZ
220 Vac + 450 220 Valor promedio - R R Vac Vdc -V Detector de verdadeiro AC Mede o valor da tensão AC a partir de uma tensão DC que provoca o mesmo aquecimento sobre uma resistência R MEEC - Qualidade de Energia

7 INSTRUMENTAÇÃO DE VALOR MÉDIO
dc 220 Vac 450 220 Valor promedio AC x 1,11 MEEC - Qualidade de Energia

8 INSTRUMENTAÇÃO DE VALOR MÉDIO
Formas de onda não sinusoidais podem provocar erros até 50%! dc 220 Vac 450 220 Valor promedio 175 AC x 1,11 MEEC - Qualidade de Energia

9 Multímetro TrueRMS - Multímetro convencional
Fe/m Veff/Vmédio 18,80 A TrueRMS 20 % Erro 1,39 15,04 A Convencional MEEC - Qualidade de Energia

10 MEEC - Qualidade de Energia
Erros em função de THD (%) Erro de medida (%) THD (%) MEEC - Qualidade de Energia

11 MEDIÇÃO DA POLUIÇÃO HARMÓNICA
Aparelho específico orientado para o enquadramento normativo Funcionamento autónomo Parametrização a gosto Memória para armazenamento de dados Software de trabalho Comunicação com computador Fácil organização dos dados MEEC - Qualidade de Energia

12 Sistema de armazenamento 10 a 20 Gigabyte
Internet ou Intranet Terminais de apoio à monitorização e carregamento de dados Servidor do sistema MEEC - Qualidade de Energia

13 Barramento 15 kV-fase R (registo semanal)
MEEC - Qualidade de Energia

14 Custos Soluções Reparadoras
MEEC - Qualidade de Energia

15 MEEC - Qualidade de Energia
Harmónicos Soluções reparadoras MEEC - Qualidade de Energia

16 Acções preventivas para harmónicos
Identificar as fontes de perturbação O problema está nas harmónicas de corrente ou tensão? Que equipamentos geram conteúdos harmónicos de corrente elevados? MEEC - Qualidade de Energia

17 POLUIÇÃO HARMÓNICA - Medidas preventivas
Aumento da potência de curto-circuito Evitar situações de ressonância Aquisição de equipamento com emissão de baixo teor harmónico MEEC - Qualidade de Energia

18 POLUIÇÃO HARMÓNICA - Medidas correctivas
Filtragem activa e passiva “Aumento da potência de curto-circuito” Eliminar situações de ressonância (Transformadores / cabos / condensadores de compensação de reactiva) MEEC - Qualidade de Energia

19 Acções preventivas para harmónico
Alteração da impedância a montante – Impedir que as harmónicas de corrente gerem harmónicas de tensão Determinar as harmónicas de tensão em diferentes pontos da instalação (1) Redimensionamento das reservas dos transformadores Redesenhar os sistemas de alimentação Separação de cargas poluentes das não poluentes Equipotencializar as malhas de protecção (1) Esta metodologia é a mais simples, a mais económica e tem a enorme vantagem de terminado este estudo ficarmos a conhecer detalhadamente a instalação, as reservas de potência disponíveis e determinar prioridades de investimento na rede eléctrica MEEC - Qualidade de Energia

20 Acções correctivas para harmónicos
Utilização de filtros passivos – A utilizar quando fenómenos ressonantes amplificam os conteúdos harmónicos de tensão O calculo teórico do filtro é indispensável O resultado é fortemente dependente do local onde se coloca o filtro É uma solução económica e pode ser executada rapidamente MEEC - Qualidade de Energia

21 Filtro Passivo (paralelo)
Elimina a 3ª harmónica MEEC - Qualidade de Energia

22 Filtro passivo (série) (cargas sensíveis)
MEEC - Qualidade de Energia

23 Acções correctivas para harmónicos
Utilização de filtros activos – A utilizar quando se pretende localmente anular as harmónicas de corrente O filtro é dimensionado para uma carga – aumentar as cargas anula a eficácia do filtro É uma solução de elevado custo que só resolve um problema local A montagem é simples e produz resultados imediatos MEEC - Qualidade de Energia

24 MEEC - Qualidade de Energia
Filtros activos Este filtro injecta componentes harmónicos com fase oposta à das harmónicas reais MEEC - Qualidade de Energia

25 MEEC - Qualidade de Energia
FILTRAGEM PASSIVA Filtro clássico (circuito LC) Inconvenientes: Necessidade de instalar tantos filtros como harmónicas a filtrar Variável no tempo Anti-ressonante (amplificação das componentes de frequência inferior à frequência a filtrar Dificuldade de reforçar a potência Interacção entre instalações vizinhas MEEC - Qualidade de Energia

26 MEEC - Qualidade de Energia
FILTRAGEM ACTIVA Vantagens: Filtragem simultânea em algumas harmónicas Não varia no tempo Não tem o fenómeno de ressonância Sem interacção com instalações vizinhas Possibilidade de compensar outros fenómenos (flicker, desequilíbrio) MEEC - Qualidade de Energia

27 MEEC - Qualidade de Energia
Cavas e interrupções Soluções reparadoras MEEC - Qualidade de Energia

28 MEEC - Qualidade de Energia
Reparação de cavas MEEC - Qualidade de Energia

29 MEEC - Qualidade de Energia
Especificar o equipamento O utilizador deve definir a importância do equipamento se crítico  adoptar medidas de protecção que garantam um bom desempenho do equipamento, se não  ponderar a hipótese de tais medidas não serem justificáveis Não utilizar equipamento problemático Exigir ao construtor as curvas CBEMA do equipamento MEEC - Qualidade de Energia

30 Soluções reparadoras de cavas e interrupções
Quer se trate duma fonte de energia armazenada ou de uma fonte de energia alternativa, devem ter capacidade para: entrar rapidamente em funcionamento estar sempre on-line MEEC - Qualidade de Energia

31 Soluções reparadoras de cavas e interrupções
UPS-Uninterruptible Power Supply on line standby híbridos Transformadores Ferro-ressonantes Armazenamento de energia SMES- Superconducting Magnetic Energy Storage Flywheels Super condensadores Geradores (Grupos de emergência) Microturbinas Células combustíveis MEEC - Qualidade de Energia

32 On-line UPS A carga é sempre alimentada através da UPS
Mais caras e com mais perdas MEEC - Qualidade de Energia

33 MEEC - Qualidade de Energia
Standby UPS A linha alimenta a carga até ocorrer o distúrbio Tempo de transferência da linha para a bateria é importante MEEC - Qualidade de Energia

34 MEEC - Qualidade de Energia
UPS híbridas Como as standby, mas com regulador de tensão para actuar no momento da transferência MEEC - Qualidade de Energia

35 MEEC - Qualidade de Energia
Transformadores Ferro-ressonantes Transformadores de Tensão constante - Constante Voltage Transformers) Transformadores 1:1 excitados na curva de saturação  a saída não é afectada por Vin Aplicação Cargas constantes cargas variáveis resultam em problemas para os CVT Cargas de pequena potência MEEC - Qualidade de Energia

36 MEEC - Qualidade de Energia
SMES- Superconducting Magnetic Energy Storage Vantagens espaço físico necessário para armazenar o magnete é muito reduzido comparativamente ao necessário para armazenar baterias menos ligações do que as necessárias para UPS MAIOR fiabilidade MENOR necessidade de manutenção MEEC - Qualidade de Energia

37 SMES Superconducting Magnetic Energy Storage
MEEC - Qualidade de Energia

38 MEEC - Qualidade de Energia
Flywheels Acumuladores electromecânicos de energia Compactos - Grande densidade de energia (até 400 Wh/Kg) Capacidade de débito de grandes correntes Elevado rendimento (90%) E=1/2 * I * W2 I - Momento de inércia W - Velocidade angular MEEC - Qualidade de Energia

39 MEEC - Qualidade de Energia
Super condensadores Dispositivos armazenadores de energia eléctrica Aplicação de novas tecnologias aos condensadores Permitem obter capacidades muito elevadas Elevada densidade de energia (4000 Wh/Kg) Elevada potência instantânea Fabricados a partir de carbono não tóxico relativamente barato Longevidade e amigo do ambiente MEEC - Qualidade de Energia

40 MEEC - Qualidade de Energia
Super condensadores 2500 F (7200 J) 160x60x60 mm (720 g) UPS com super condens. da ESMA (1 MW durante 1 s) (100 kW durante 10 s) MEEC - Qualidade de Energia

41 Soluções para o Distribuidor
Melhor adequação dos meios às novas realidades Supressão de perturbações na zona proibida (curva CBEMA) Monitorização de circuitos críticos MEEC - Qualidade de Energia

42 Reparador Dinâmico da Onda da Tensão (DVR)
MEEC - Qualidade de Energia

43 Soluções para o consumidor
Mais Informação Monitorização de circuitos críticos Melhor adequação das instalações (+ protecção, filtragem,...) Maior nível de exigência com fornecedores de equipamento e prestadores de serviços Melhor nível de manutenção (Medição das terras, reapertos, termografia,...) MEEC - Qualidade de Energia

44 MEEC - Qualidade de Energia
Projectistas Conhecer com detalhe a problemática; Defender sempre as soluções que conduzam à melhor exploração; Utilizar tecnologia adequada a cada caso; MEEC - Qualidade de Energia

45 Algumas sugestões para edifícios
Cabos com 1 neutro por fase ou neutro reforçado MEEC - Qualidade de Energia

46 Algumas sugestões para edifícios
Alimentação independente para circuitos com cargas não lineares (e eventualmente introduzir filtragem) Projectar com quedas de tensão < 3% em circuitos com cargas sensíveis Utilizar protecções adequadas (térmica / diferencial / falha de fase / sobretensões...) MEEC - Qualidade de Energia