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o electricista Hugo Gaspar Gestor de Produto – área “Medida”, QEnergia, Lda.

qualidade de energia A crescente perceção e mediatização dos problemas da Qualidade da Energia Elétrica (QEE) e o seu potencial impacto na competitividade das empresas exigem um maior esclarecimento de todas as partes com responsabilidades no setor elétrico, desde o produtor até ao utilizador final, passando pelo operador de rede, fabricantes de equipamento, bem como pelas entidades governamentais e de regulação. As caraterísticas da onda de tensão de alimentação no ponto de entrega ao cliente, que definem uma boa ou má qualidade da energia, devem respeitar a Norma NP EN 50 160 (versão portuguesa da Norma EN 50 160 para a Qualidade de Onda de Tensão), o disposto no anexo IV do RQS (Regulamento de Qualidade e Serviço) Portugal Continental, em Muito Alta Tensão (MAT) e Alta Tensão (AT), o disposto em Norma complementar, para o transporte a 60 kV na Madeira e o disposto no anexo n.º 2 do RQS Açores, para o transporte a 60 kV nos Açores. A Norma tem por objetivo definir e descrever os valores que caraterizam a tensão de alimentação como: › Frequência; › Amplitude; › Forma de onda; › Simetria das tensões trifásicas. Em condições normais de exploração, estas caraterísticas estão sujeitas a alterações devido a variações na carga da rede, perturbações geradas por equipamentos e ao aparecimento de defeitos devidos principalmente a causas externas. A norma que regula a qualidade de onda de tensão tem por objetivo estabelecer valores limite para as perturbações como cavas, interrupções de tensão, harmónicas ou flicker. Para que se possa atuar sobre o sistema de energia elétrica de forma a garantir quali-

dade de energia aceitável, é necessário conhecer os parâmetros que definem a boa qualidade de energia, as suas causas e os seus efeitos.

CAVAS E SOBRETENSÕES Uma cava é um abaixamento brusco da tensão de alimentação para valores compreendidos entre 90% e 1% de Un, seguido do restabelecimento da tensão após um curto lapso de tempo. Por convenção, uma cava de tensão dura entre 10 ms e 1 min. As sobretensões podem ser temporárias à frequência industrial e normalmente são causadas por manobras como deslastragens súbitas, defeitos monofásicos ou não-linearidades e podem ser sobretensões transitórias provocadas normalmente por des-

cargas atmosféricas, manobras ou fusão de fusíveis. São eventos de curta duração, não excedendo alguns milissegundos. As cavas são a perturbação de energia mais comum. Em ambiente industrial, é comum acontecerem várias cavas por ano na entrada de serviço, e muito mais em terminais de equipamentos. As cavas podem ser geradas a partir da rede. No entanto, na maioria dos casos, as cavas são consequência da própria instalação. Por exemplo, no setor residencial, a causa mais comum das cavas de tensão é a corrente de arranque de motores de frigorífico e ar-condicionado. Normalmente as cavas não perturbam o funcionamento de iluminação incandescente ou fluorescente, motores, ou aquecedores. No entanto, alguns equipamentos eletrónicos carecem de armazenamento de energia interna e, portanto, não funcionam quando ocorre uma cava na tensão de alimentação. Tem sido realizado um forte investimento para a minoração dos efeitos das cavas e interrupções de tensão: › Separação dos barramentos nas subestações, o reforço da manutenção preventiva; › Aumento da distância de isolamento nas redes, a redução do risco de acidentes com a passagem para cabos subterrâneos, a colocação de cabos de guarda, a melhoria das terras de proteção;


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A sensibilidade é uma função da frequência das flutuações e é também dependente do nível de tensão da iluminação.

OUTRAS PERTURBAÇÕES Os distúrbios mais comuns em sistemas de Corrente Alternada são as cavas de tensão. Outros problemas, como sobretensões transitórias e interrupções breves, podem ocorrer em quase toda a parte. Algumas outras perturbações que ocorrem em locais específicos incluem: › Variações de frequência. Em redes de serviços públicos, estes são eventos raros, usualmente associados com colapsos catastróficos sobre a rede. No entanto, em locais com geradores a diesel, estes eventos são comuns; › Ruído de alta frequência. Estes eventos podem ser causados por qualquer coisa como transmissores de rádio locais; › Alimentação de sinalização. Em algumas instalações são colocados intencionalmente pequenos sinais sobre a tensão de alimentação para atuar como sinais de controlo (por exemplo, podem controlar um comutador de condensador, ou podem instruir medidores de energia para alteração de taxa tarifária); › Transitórios extremamente rápidos. São sobretensões transitórias que ocorrem em intervalos de nano-segundos. Devido ao seu conteúdo de alta frequência, não “viajam” bem ao longo dos circuitos da rede pública, sendo amortecidos em poucos metros. No entanto, eles podem ser causados por formação de arco de contacto próximo; › Desequilíbrio. Em sistemas trifásicos, as tensões e correntes em cada fase deviam, em teoria, combinar as tensões e correntes nas outras fases. Por vezes, isso não acontece.

SOLUÇÕES PARA AUMENTAR A IMUNIDADE ÀS CAVAS DE TENSÃO Aqui estão onze correções rápidas e simples que vão aumentar a imunidade às cavas de tensão. Claro, como todas as mudanças de

engenharia, existem vantagens e desvantagens que terão de ser consideradas quando se seleciona uma solução. 1. Encontrar e corrigir o problema. Sim, é uma sugestão óbvia mas é a melhor forma de começar. Descobrir exatamente o que está a causar o problema com um gerador de afundamento, equipado com um bom sistema de aquisição de dados; 2. Instalar um analisador de qualidade de energia. Estes pequenos dispositivos detetam cavas de tensão, e dão informação acerca da mesma. Complementarmente, estes dispositivos podem dar informações relativas a todos os restantes parâmetros de qualidade de energia presentes na Norma NP EN 50 160; 3. Mude as configurações de alimentação. Muitas fontes de alimentação podem ser configuradas para acomodar diferentes faixas de tensão, e esses intervalos muitas vezes sobrepõem-se. Ao escolher uma faixa onde a tensão nominal está perto do topo ficará mais “espaço” para o afundamento de tensão; 4. Ligue a sua fonte de alimentação monofásica fase-fase. Se puder permanecer dentro da gama de tensão aceitável pela fonte de alimentação e se tiver três fases de energia disponíveis, pode obter um rápido aumento de 70% na tensão disponível através da ligação fase-fase; 5. Reduzir a carga. Cargas de potência reduzida suportam cavas de tensão melhor que as cargas fortemente carregadas. Se conseguir determinar qual a fonte de alimentação em particular que está a causar avarias nos equipamentos, considere mover algumas das suas cargas para outra fonte de alimentação; 6. Aumentar a potência da sua fonte de alimentação. Se não for possível mover as cargas, utilize uma fonte de maior potência para a mesma carga; 7. Usar fontes de alimentação trifásicas em vez de monofásicas. As fontes trifásicas suportam melhor as cavas de tensão;

8. Executar o fornecimento de energia a partir de um barramento DC. Por vezes, pode-se substituir uma fonte de alimentação DC por uma fonte AC. A instalação fica imune às cavas e interrupções de tensão. O sistema AC é utilizado apenas para carregamento de baterias; 9. Alteração das especificações dos equipamentos de atuação. Considere alterar o limite e pense em mudar o tempo de disparo. Uma delas ou ambas podem fazer sentido. A alteração destes parâmetros de forma arbitrária poderá trazer consequências mais tarde; 10. Retardar o relé. Se um equipamento estiver a funcionar incorretamente porque um relé está a atuar muito rapidamente, considere diminuir a velocidade. Pode utilizar um relé com mais massa mecânica (como um contactor), ou pode utilizar um acessório para o retardamento. O retardamento terá de ser efetuado para que se mantenha seguro; 11. Correção da cava de tensão. Como último recurso, considere a instalação de um regulador de tensão na sua fonte de AC. Há uma variedade de tecnologias: transformadores ferro ressonantes, compensação de tensão “solid-state”, e outros. Mas assegure-se de que não está a piorar o problema. Se a causa original da queda de tensão for a jusante do seu regulador de tensão, as cavas de tensão vão realmente piorar. Estas onze medidas permitirão melhorar a qualidade da onda de tensão, ou qualidade da energia, indo ao encontro da cada vez maior preocupação em diminuir os custos com a energia. Esses custos podem ser relacionados com a falta de eficiência energética e representados na fatura energética ou associados a eventuais falhas de equipamentos e paragem de produção. A monitorização da qualidade de energia torna-se então fundamental para o aumento da competitividade, por meio da redução de custos com a energia e consequente aumento de rentabilidade por redução do custo de produção.

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Autor: Hugo Gaspar; Revista: oelectricista nº39

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