Prévia do material em texto
Página 2 de 74 Sumário 1. Introdução; ............................................................................................................................... 4 1.1. Qualidade de energia; ....................................................................................................... 4 1.2. Problemas relacionados à energia; ................................................................................... 7 1.3. Medição e Diagnóstico; ..................................................................................................... 7 2. Conhecendo o analisador – RE6000; ....................................................................................... 8 2.1 Descrição do painel frontal RE6000; ................................................................................. 9 2.3 Descrição do Painel Frontal RE6080; .............................................................................. 11 2.4 Descrição do painel de conectores; ................................................................................. 13 2.5 Telas de visualização; ..................................................................................................... 16 2.6 Telas de parametrização; ................................................................................................ 18 2.7 Instalação (Advertências); ............................................................................................... 29 2.8 Limites de Alimentação e Entradas; ................................................................................ 30 2.9 Configurando os sensores de corrente; ........................................................................... 31 2.10 Diagramas de Ligação; ................................................................................................... 33 2.10.1 Monofásico; .............................................................................................................. 33 2.9.2 Bifásico; ................................................................................................................... 36 2.10.3 Trifásico Estrela com Neutro; ................................................................................... 40 2.11 Comunicação; ................................................................................................................. 46 2.11.1 Topologias possíveis de ligação Ethernet; ............................................................... 46 2.11.2 Cabo Crossover; ...................................................................................................... 46 2.11.3 Configurando o equipamento; .................................................................................. 47 2.11.4 Configuração de IP no computador: IP fixo (Windows XP); ...................................... 47 2.11.5 Configuração de IP no computador: IP fixo (Windows 7) .......................................... 49 2.11.7 Configuração de IP: IP alternativo (Windows 7) ....................................................... 53 2.11.8 Descarregando dados pelo ANL6000 ....................................................................... 55 3 Harmônicas ............................................................................................................................ 57 3.1 Conceito; ......................................................................................................................... 57 3.2 Classificação: .................................................................................................................. 57 3.3 Identificação: ................................................................................................................... 60 3.4 Medição; ......................................................................................................................... 61 3.5 Agentes causadores: ....................................................................................................... 64 3.6 Consequências; .............................................................................................................. 65 3.7 Diagnosticando soluções:................................................................................................ 66 4 Transientes; ........................................................................................................................... 67 4.1 Conceito; ......................................................................................................................... 67 4.2 Classificação; .................................................................................................................. 68 4.3 Transiente Oscilatório; .................................................................................................... 70 4.4 Parâmetros de medição; ................................................................................................. 71 Página 3 de 74 Prefácio Esta apostila foi criada no intuito de dar suporte ao treinamento de medição e diagnóstico de energia ministrado pela EMBRASUL INDÚSTRIA ELETRÔNICA, além de permanecer como ferramenta de pesquisa do usuário que possui analisadores EMBRASUL. Reforçando os tópicos ministrados durante o curso, a introdução encabeçará o assunto Qualidade de Energia além de mencionar de forma breve e resumida, algumas aplicações e funcionalidades do produto, integrando problemas atuais as suas respectivas soluções. Ao longo dos capítulos serão abordadas as funcionalidades do equipamento, suas possíveis utilizações, características importantes, cuidados essenciais e regras de manuseio para correta aplicação desta ferramenta. Além disso, serão pontualmente definidos os fenômenos por eles registrados para melhor ambientar o usuário ao analisador. Links serão estabelecidos, chamando a atenção quanto à capacidade do aparelho e sua devida aplicação. Bons estudos! Equipe EMBRASUL Porto alegre, fevereiro de 2016. Contato: suporte@embrasul.com.br Fone: (51) 3358-4000. mailto:suporte@embrasul.com.br Página 4 de 74 1. Introdução; Devido ao acelerado crescimento da sociedade, é normal o frequente aumento da utilização da energia nas mais variadas situações e processos. Podemos incorporar nesse quadro, desde o consumidor residencial, até um grande polo industrial ou comercial. O que justifica tal afirmativa é a frequente busca por fontes de energia alternativas, além da forte preocupação quanto a ações que promovam a sustentabilidade no mundo todo. Muito mais que uma tendência, gerenciar e monitorar o consumo de uma energia de qualidade comprovada é uma necessidade impacta diretamente em nossas vidas. É uma relação de dependência, a qual merece sua devida atenção. Atentando-se quanto à preocupação da qualidade da energia elétrica, cada vez mais as empresas e consumidores em geral procuram profissionais qualificados, os quais tenham conhecimento de todos os aspectos da qualidade, assim como das alternativas para regularizar suas situações específicas. Atrelados aos cuidados com este insumo existem uma série de anseios por parte dos consumidores que acabam por se tornar vítimas de algo que não podem enxergar, e muitas vezes, compreender. Processos pouco produtivos, gastos excessivos, queima de máquinas em geral, multas por mau uso, além de uma infinidade de problemas que afetam todos os tipos de consumidores, ilustram a dura realidade do nosso sistema elétrico. Por se tratar de um assunto de alta complexidade, são seletos os profissionais que possuem o conhecimento além da estrutura para combater e solucionar casos de energia elétrica precária. Pensando nisso, a EMBRASUL desenvolveu soluções que auxiliam na medição e diagnóstico de energia, garantindo ao usuário um completo panorama da situação. 1.1. Qualidade de energia; Antigamente vivíamosuma situação bastante diferente da atual no Brasil, no que diz respeito ao consumo de energia elétrica. O consumidor residencial dos anos 70, por exemplo, possuía uma carga plenamente resistiva, salvo raras exceções, já com o passar dos anos, houve mudanças nos padrões de vida das pessoas, e isso afetou diretamente o consumo. Podemos encontrar consumidores (de diversas classes), também residenciais, com cargas comandadas eletronicamente, tais como computadores, aparelhos de TV, áudio e etc.. Tornou-se comum, portanto a existência de cargas eletrônicas lado-a-lado Página 5 de 74 com as cargas elétricas, outrora comandadas sem o recurso da eletrônica. Um claro exemplo do emprego da eletrônica em uma área anteriormente dominada por cargas resistivas são as lâmpadas fluorescentes econômicas, que hoje em dia estão substituindo gradualmente as lâmpadas incandescentes tradicionais. As cargas elétricas comandadas eletronicamente não são lineares, ou seja, não requerem a corrente elétrica constantemente, solicitam apenas picos de energia em determinados momentos. Dependendo da topologia do conversor eletrônico empregado, a corrente de entrada é disparada em determinado período ou ângulo da oscilação senoidal. Com isto, as cargas eletrônicas acabam por distorcer a forma de onda (tensão e corrente) que lhe é entregue e como consequência gerando uma "poluição" na rede de energia elétrica. É importante ressaltar que estas mesmas cargas eletro/eletrônicas, além de poluírem a rede elétrica, sofrem diretamente com a má qualidade desta energia. Não é difícil observarmos em instalações com um grande número de computadores, alguns com problemas de funcionamento, aparentemente sem maiores explicações. Texto adaptado conforme artigo “Qualidade da energia elétrica” de Ewaldo L. M. Mehl. Página 6 de 74 Essas perturbações são apenas um exemplo dos diversos fenômenos que afetam a qualidade de energia propriamente dita. Segundo a ANEEL (Agência nacional de energia elétrica) são consideradas como características imprescindíveis da qualidade, conforme módulo 8 dos Procedimentos de distribuição elétrica PRODIST, os seguintes parâmetros elétricos, que devem ser observados respeitando limites estabelecidos: Tensão em regime permanente; Fator de potência; Harmônicos; Desequilíbrio de tensão; Flutuação de tensão (FLICKER); Variações de tensão de curta duração; Variação de frequência. Esses fatores são considerados como os principais aspectos da qualidade, portanto, além destes fenômenos, podemos acrescentar também os eventos transitórios (Transientes), além dos afundamentos e elevações de tensão que são fatores de extrema importância em um diagnóstico. Página 7 de 74 1.2. Problemas relacionados à energia; Tratando-se de algo pouco conhecido e muitas vezes secundário, levando em contas certas prioridades, as pessoas não tomam proporção do assunto, acreditando que muitas vezes algumas anormalidades são normais. Partindo dessa prerrogativa, a principal pergunta dos pequenos ou grandes consumidores é o porquê de ficar atento quanto à energia elétrica e suas complicadas peculiaridades técnicas. A resposta é simples: “Menos problemas refletem em mais economia e sustentabilidade!”. Veja imagem abaixo. Racionalização do consumo; Avaliação de perdas de Energia; Otimização de custos; Análise de perturbações; Segurança do sistema elétrico Menos paradas para manutenção; Gestão da energia; São variadas as formas de se atingir conceitos econômico-sustentáveis. Melhoria dos contratos com a concessionária, eliminação de multas, reenquadramento tarifário, ajuste do fator de potência, migração para mercado livre de energia, estudos de viabilidade técnica e financeira, além de muitos outros, são alguns exemplos de como se atingir esses objetivos. 1.3. Medição e Diagnóstico; Os analisadores de energia da linha RE, são equipamentos altamente tecnológicos que coletam amostras de diversas grandezas, registrando a ocorrência de variados fenômenos elétricos. Esses aparelhos são essenciais em estudos relativos à rede elétrica, auxiliando nas tomadas de decisões. Abaixo, citamos alguns tipos de análise possíveis de serem feitas com os RE’s: Estudo de partida de motores; Estudo do fluxo de carga; Auxílio em manutenções; Página 8 de 74 Estudo de confiabilidade do sistema elétrico; Análise da criticidade do sistema; Elaboração do RISE (Relatório de impacto no sistema elétrico) para aumento de carga perante a concessionária de energia; Elaboração de Laudos para certificações e etc.; Dimensionamento de Filtros de harmônicas ou percepção de fontes causadoras; Estudo da qualidade de Energia em função de perturbações danosas, distúrbios transitórios ou busca de maior economia agregando maiores conceitos de sustentabilidade. Auxílio na elaboração de projetos elétricos de subestações, painéis Elétricos, inserção de grupos geradores, sistemas de Proteção, dimensionamento de bancos de Capacitores e etc.; Além destas citadas, existem diversas outras situações, as quais os RE’s podem oferecer apoio ao profissional da área elétrica, portanto é essencial que o usuário compreenda todas as suas funcionalidades a fim de relacionar as informações que podem ser extraídas do analisador com as demandas que venham a surgir necessitando desde uma simples medição até uma análise apurada dos dados adquiridos. 2. Conhecendo o analisador – RE6000; O RE6000 é um analisador de energia capaz de detectar e registrar as mais variadas grandezas e fenômenos relativos à qualidade da energia elétrica. Ele foi projetado para atender aplicações pontuais de análise dos mais variados sistemas, onde a praticidade e rapidez da instalação do equipamento são fundamentais para assegurar um resultado confiável garantindo assim a continuidade de uma determinada operação. Por tratar-se de um equipamento modulado, o usuário pode optar pela estrutura de analisador que melhor atende sua necessidade, gerando uma alta relação entre custos e benefícios adquiridos. Os módulos que constituem o equipamento são: Módulo H – Harmônicas; Módulo T – Transientes; Módulo N – Neutro. Página 9 de 74 Serão abordados no treinamento todos os módulos e opcionais inerentes à configuração dos equipamentos adquiridos pelo usuário. 2.1 Descrição do painel frontal RE6000; Display: O RE6000 possui display gráfico de 240x128 pixels (dot size de 0,5mm) e backlight, que conferem uma área útil de visualização de 114x60mm. O display foi dividido em três áreas de exibição; a primeira, chamada área de status, fica na parte superior do display (ver item Barra de status), na parte central fica a área mais ampla chamada de área útil para exibição de informações e a terceira é a área de funções. Página 10 de 74 Teclado: F1 , F2 , F3 , F4 ,F5 As teclas de função 1 a 5 correspondem aos itens indicados na barra de funções; ESC Tecla “Esc”. Retrocede uma tela. Nota: esta tecla NÃO cancela alterações feitas no modo de programação. Tecla “enter”. Seleciona opções, entra nas telas e avança uma tela. A tecla de navegação para cima movimenta o cursor para cima, incrementa parâmetros. A tecla de navegação para baixo movimenta o cursor para baixo, decrementa parâmetros. A Tecla de navegação para esquerda movimenta o cursor para esquerda. A tecla de navegação para direita movimenta o cursor para direita. Página 11 de 74 2.2 Conhecendo o analisador – RE6080; O RE6080 é um analisador de energia capaz de detectar e registrar as maisvariadas grandezas e fenômenos relativos à qualidade da energia elétrica. Ele foi projetado para atender aplicações pontuais de análise dos mais variados sistemas, onde a praticidade e rapidez da instalação do equipamento são fundamentais para assegurar um resultado confiável garantindo assim a continuidade de uma determinada operação. Por tratar-se de um equipamento modulado, o usuário pode optar pela estrutura de analisador que melhor atende sua necessidade, gerando uma alta relação entre custos e benefícios adquiridos. Os módulos que constituem o equipamento são: Módulo H – Harmônicas; Módulo T – Transientes; Módulo N – Neutro. Serão abordados no treinamento todos os módulos e opcionais inerentes à configuração dos equipamentos adquiridos pelo usuário. 2.3 Descrição do Painel Frontal RE6080; Página 12 de 74 Página 13 de 74 2.4 Descrição do painel de conectores; Página 14 de 74 Página 15 de 74 Modelo RE6080 Página 16 de 74 2.5 Telas de visualização; A seguir serão apresentadas as telas de visualização do RE6000. Nessas telas será possível a visualização dos valores das grandezas medidas pelo analisador: Tensão e grandezas por fase. (Teclando em I(A), P(W), Q(VAR), S(VA), COSFI) Serão mostradas as correntes, potências e FP respectivamente. Grandezas fase A (Tensão, corrente, potência ativa e fator de potência). Página 17 de 74 Teclando em DHTU e DHTU serão exibidas as distorções de tensão e corrente, clicando em fase B ou fase C, serão exibidas as grandezas dessas fases, e clicando em U-linha, serão exibidas as tensões trifásicas. Diagrama Fasorial entre correntes e tensões. Formas de onda das fases selecionadas. Página 18 de 74 Histograma de harmônicas 2.6 Telas de parametrização; Abaixo serão apresentadas as telas de parametrização do analisador. Para o acesso, mudança de telas e alteração de valores, utilize o teclado. A função de cada tecla está descrita no item Descrição do teclado, do modelo do seu analisador. Tela que indica avisos sobre a parametrização do equipamento. Para prosseguir pressione SIM (F2). Página 19 de 74 Menu de seleção. Navegue com as teclas direcionais para selecionar a opção desejada pressionando ENTER. Ao selecionarmos “Registro”, as opções de configuração do registro serão visualizadas. Navegue até a opção desejada com as teclas direcionais. Ao selecionar uma opção, o RE seguirá mostrando as telas de maneira sequencial até a finalização e salvamento do registro. Para evitar acessar todas as telas, clique em sair a qualquer momento e confirme a opção desejada. Página 20 de 74 Tela Parar/ Iniciar: Para iniciar um registro selecione a opção INICIAR deixando a lacuna com a cor branca. Para interromper um registro e finalizar uma medição, selecione a opção contrária. Se for necessário prosseguir com as configurações pressione enter, caso contrário, pressione SAIR (F1), confirme o salvamento da opção desejada, que o equipamento irá retornar as telas de visualização normais. É importante salientar que sempre que o equipamento está registrando é apresentada uma barra de carregamento no topo do display, caso esta barra não esteja aparecendo, o equipamento NÃO está registrando. Tela que permite nomear as medições. Utilize as teclas direcionais para navegar entre os caracteres, pressione a tecla OK para selecionar a letra, e NOVO para limpar todos os campos de edição. Página 21 de 74 Tela de seleção do período de integração. As direcionais para cima e para baixo selecionam as opções décimos de segundo, segundos ou minutos. As direcionais para a esquerda e para direita selecionam os valores numéricos. Tecle Enter para prosseguir com a parametrização ou SAIR para finalizar as edições confirmando as alterações na sequencia. A opção partida de motor serve para que o usuário informa ao equipamento quantos minutos serão integrados em 100 milissegundos, independente da configuração da integração anteriormente feita, ou seja, se o equipamento esta programada para integrar de 5 em 5 minutos e o Página 22 de 74 usuário programa a partida de motor com o número 3. Os três primeiros minutos da medição serão integrados em 100 milissegundos e após estes três, o equipamento passará a integrar de cinco em cinco normalmente. Grandezas selecionadas. Selecione a grandeza a ser habilitada ou desabilitada através das direcionais para cima e para baixo e altere o status das fases pressionando os respectivos F’s de cada fase. EX: F2 corresponde à fase A, F3 à B, F4 a C e F5 a N. Grandezas selecionadas. Permite habilitar a medição de frequência e tensão de linha. Página 23 de 74 A tela TIMER permite que esta função seja habilitada ou desabilitada através das opções “Ligar e Desligar” (F4 e F5 respectivamente). Ao habilitar esta função é possível configurar uma data e horário de início e fim do registro ou configurar medições em períodos definidos diariamente pressionando a opção DATA (F3). As teclas direcionais (esquerda e direita) navegam entre os caracteres. As teclas para cima e para baixo incrementam e decrementam valores e a tecla PROX (F2) alterna entre as linhas. Conteúdo da memória. Tela informativa que trás rápidas informações sobre as medições salvas na memória do equipamento. Para alternar entre medições, pressione direita e esquerda. Para prosseguir clique ENTER ou SAIR. Página 24 de 74 Tipo de memória. O RE6000 permite dois tipos de configuração de armazenamento de memória. Na opção Cíclica o equipamento registra os arquivos até chegar ao fim da memória (memória cheia), ao chegar ao fim, o RE começará a subscrever os dados mais novos em cima dos antigos. Na opção linear o equipamento irá registrar até a memória encher finalizando a medição sem subscrever nada. Após isso, só serão efetuados registros caso a memória seja apagada pelo usuário, liberando espaço. Limpar memória. Habilitando a opção SIM, o equipamento irá esvaziar sua memória excluindo todos os arquivos salvos. Selecionando Não, a memória permanece inalterada. Página 25 de 74 Harmônicas. Ao selecionar a opção SIM o conteúdo harmônico é considerado no cálculo das grandezas. Ao selecionarmos NÃO, o equipamento não considerará o conteúdo no cálculo das grandezas. Tela Harmônicas: Basicamente esta função multiplica o intervalo de integração das grandezas pelo número escolhido nesta função, ou seja, se o intervalo de integração de grandezas for de 1 segundo e selecionarmos nessa função o valor 10, o intervalo de integração para registros de harmônicas será de 10 segundos. Página 26 de 74 Relação TP/TC: Esta tela permite a configuração das relações de transformação de tensão e corrente. Para relações de TP utilize as relações de transformação informadas no transformador medido. Para configuração de corrente, selecione a relação conforme o sensor utilizado e a faixa de corrente medida. Endereço IP: Esta tela permite a edição do número do endereço IP do equipamento. Navegue entre os caracteres através das teclas direcionais direita e esquerda, altere os números para cima e para baixo e alterne entre IP e Porta utilizado a opção PROX (F2). Tela de configuração da Data e Hora. Utilize as teclas direcionais, F2 e F3 paraedição e F5 (APLICAR) para confirmar. É possível também, selecionar o tempo de duração do backlight ligado. Página 27 de 74 Horário de verão: Permite configurar o período em que o equipamento adiantará o horário em uma hora. Tela de seleção do sensor e do range de corrente que o sensor irá efetuar a medição. Tela de configuração dos parâmetros de medição. Considere como tensão Página 28 de 74 nominal sempre a tensão entre fase e neutro. Os demais parâmetros estão pré- definidos conforme as normas vigentes. Os campos com % indicam quantos por cento da tensão nominal para que seja considerado o evento (SAG, SWELL ou TRANSITÓRIO). MAX. EVENTOS: Esta tela permite com que o usuário reserve um espaço na memória para captação de eventos. Cada evento ocupa 24,5 kbytes da memória. Fases Ativas: Tela específica para o módulo de transientes. Selecione as fases que devem estar ativas durante a medição habilitando a lacuna. Página 29 de 74 SALVAR S/N: Tela que informa todas as configurações selecionadas. Para concretizar a edição pressione SIM, caso queira retornar para a opção anterior pressione VOLTAR, desistir da edição pressione NÃO e para mais informações da parametrização pressione MAIS. 2.7 Instalação (Advertências); Utilize equipamentos adequados de segurança (luvas, óculos, sapatos isolados com solado de borracha etc.), sempre que for instalar ou desligar o RE6000, mesmo que os circuitos estejam desenergizados ou isolados. Tome conhecimento e aplique rigorosamente todos os preceitos legais (municipais, estaduais e ou federais) sobre segurança pessoal, na região onde for instalar o RE6000. Caso alguma destas normas apresente conflito com as recomendações de uso do RE6000 comunique imediatamente a Embrasul e não use o equipamento enquanto não receber uma nova orientação a respeito. Para tornar mais rápida e segura a instalação do RE6000 é aconselhável programar previamente os parâmetros desejados. Página 30 de 74 2.8 Limites de Alimentação e Entradas; ALIMENTAÇÃO: RE6080: Este modelo de analisador, ao tempo, pode ser alimentado através da fase A da medição de tensão (referência com o neutro), ou através da entrada auxiliar; RE6000: Este modelo de analisador, portátil, pode ser alimentado pela entrada de medição de tensão da fase A e neutro, ou pela entrada auxiliar selecionável através da chave seletora, localizada ao lado do conector do cabo de alimentação auxiliar. Na posição AUX o analisador é alimentado pela entrada de alimentação auxiliar, e na posição VOLT, o analisador é alimentado pela entrada de medição de tensão da fase A e neutro; Limite máximo de 300VAC entre fase e neutro. ENTRADA DOS SINAIS DE TENSÃO: Entradas: VA, VB, VC, N e TERRA; Observar limites de tensão de 500VAC* entre fase e neutro; ENTRADA DOS SINAIS DE CORRENTE: RE6000 e RE6080: Sensor Flexível, medição de 0,1 até 3000A. RE6000: Alicate de corrente EB100 ou EB1000, para correntes de 0,1 a 100 e 1 a 1000, respectivamente. Deve-se observar a orientação do sensor, o indicado pela seta, que aponta na direção da carga. *Caso o equipamento esteja sendo alimentado pela entrada de tensão (Fase A) é proibida a medição até 500VAC entre FN. Neste caso é necessário utilizar a alimentação auxiliar junto à entrada de tensão para medição não danificar o RE, ou seja, o limite de alimentação do analisador deve ser respeitado tanto pela entrada de tensão quanto pela alimentação auxiliar. Página 31 de 74 2.9 Configurando os sensores de corrente; Durante a configuração do equipamento, o usuário deve informar ao equipamento qual a relação de TC e qual o tipo de sensor que será usado durante a medição. Parâmetros errados podem comprometer a medição. Veja abaixo a relação existente entre as relações, os tipos de sensor e os ranges alcançados por cada sensor. Sensor (opcional) Tipo de sensor Relação TC Range TI3000 TI3000/3000 1500/0005 50 à 3000 TI3000/100 0050/0005 5 à 100 AL100 AL100/100 0050/0005 10 à 100 AL100/10 0130/0005 0,1 à 10 Página 32 de 74 Entradas Entradas dos sinais de tensão (VA, VB, VC, N) + Terra OBSERVAR LIMITES DE TENSÃO (FASE- NEUTRO) Entradas Entradas sensores de corrente TI3000 OBSERVAR ORIENTAÇÃO DO SENSOR Entradas auxiliar para fonte 80 à 300Vac RE6000 Entradas dos sinais de tensão (VA, VB, VC, N) + Terra OBSERVAR LIMITES DE TENSÃO (FASE- NEUTRO) Entradas sensores de corrente TI3000 OBSERVAR ORIENTAÇÃO DO SENSOR Entradas auxiliar para fonte 80 à 300Vac Página 33 de 74 2.10 Diagramas de Ligação; 2.10.1 Monofásico; Ao fazer conexões de tensão para um sistema monofásico utilize as entradas da fase A como exibido abaixo. Diagrama de ligação do modelo RE6000/B: Diagramas Fasoriais Página 34 de 74 Para medir tensões acima de 300VAC (fase-neutro) é necessário mudar a chave para a posição AUX e alimentar a entrada auxiliar do RE6000 com uma tensão de até 300VAC. O RE6000 fará todas as medições corretamente mesmo sem conectar o GND. Esta conexão é para proteção e segurança. Diagrama de ligação do modelo RE6000/N: Página 35 de 74 Diagrama de ligação de modelo RE6080/N Diagrama de ligação de modelo RE6080 Página 36 de 74 Para medir tensões acima de 300VAC (fase-neutro) é necessário mudar a chave para a posição AUX e alimentar a entrada auxiliar do RE6000 com uma tensão de até 300VAC. O RE6000 fará todas as medições corretamente mesmo sem conectar o GND. Esta conexão é para proteção e segurança. 2.9.2 Bifásico; Ao fazer medições ou registros bifásicos utilize as entradas da fase A e B para as conexões de tensões e corrente. O neutro é necessário como referência para fins de medição e/ou registro. Diagrama de ligação do modelo RE6000. IMPORTANTE: Para medir tensões acima de 300V (fase-neutro) é necessário mudar a chave para a posição AUX, e alimentar a entrada auxiliar do RE6000 com uma tensão de até 300V (FN). Página 37 de 74 Diagrama de ligação do modelo RE6000/N IMPORTANTE: Para medir tensões acima de 300V (fase-neutro) é necessário mudar a chave para a posição AUX, e alimentar a entrada auxiliar do RE6000 com uma tensão de até 300V (FN). Página 38 de 74 Diagrama de ligação do modelo RE6080/N IMPORTANTE: Para medir tensões acima de 300V (fase-neutro) é necessário mudar a chave para a posição AUX, e alimentar a entrada auxiliar do RE6000 com uma tensão de até 300V (FN). Página 39 de 74 Diagrama de ligação do modelo RE6080 IMPORTANTE: Para medir tensões acima de 300V (fase-neutro) é necessário mudar a chave para a posição AUX, e alimentar a entrada auxiliar do RE6000 com uma tensão de até 300V (FN). Página 40 de 74 2.10.3 Trifásico Estrela com Neutro; As fases A, B e C são conectadas aos conectores de tensão e sensores de corrente. O neutro é conectado ao comum e é referência para as três fases. Diagrama de ligação do modelo RE6000 IMPORTANTE: Para medir tensões acima de 300V (fase-neutro) é necessário mudar a chave para a posição AUX, e alimentar a entrada auxiliar do RE6000 com uma tensão de até 300V (FN). Página 41 de 74 Diagrama de ligação do modelo RE6000 IMPORTANTE: Para medir tensões acima de300V (fase-neutro) é necessário mudar a chave para a posição AUX, e alimentar a entrada auxiliar do RE6000 com uma tensão de até 300V (FN). Página 42 de 74 2.10.4 Trifásico Delta; Neste tipo de conexão as fases A e C são conectadas normalmente e a fase B serve como neutro. NOTA: neste tipo de ligação o RE6000 não medirá as potências por fase, somente as totais. Diagrama de ligação do modelo RE6000 IMPORTANTE: Para medir tensões acima de 300V (fase-neutro) é necessário mudar a chave para a posição AUX e alimentar a entrada auxiliar do RE6000 com uma tensão de ate 300V. Página 43 de 74 Diagrama de ligação do modelo RE6000 IMPORTANTE: Para medir tensões acima de 300V (fase-neutro) é necessário mudar a chave para a posição AUX, e alimentar a entrada auxiliar do RE6000 com uma tensão de até 300V (FN). Página 44 de 74 2.10.5 Trifásico Delta “Open Leg” ou V Aberto; A figura abaixo demonstra o delta V aberto utilizando 2 TPs. Os sensores de corrente são conectados às fases Ae C. NOTA: neste tipo de ligação o RE6000 não medirá as potências por fase, somente as totais. Diagrama de ligação do modelo RE6000 IMPORTANTE: Para medir tensões acima de 300V (fase-neutro) é necessário mudar a chave para a posição AUX, e alimentar a entrada auxiliar do RE6000 com uma tensão de até 300V (FN). Página 45 de 74 Diagrama de ligação do modelo RE6000 IMPORTANTE: Para medir tensões acima de 300V (fase-neutro) é necessário mudar a chave para a posição AUX, e alimentar a entrada auxiliar do RE6000 com uma tensão de até 300V (FN). Página 46 de 74 2.11 Comunicação; Todos os modelos da série RE6000 possuem comunicação Ethernet, utilizando o protocolo TCP/IP. Essa porta permite acesso remoto em tempo real às leituras instantâneas das grandezas e descarga de registros. 2.11.1 Topologias possíveis de ligação Ethernet; Para a primeira opção utilize cabo crossover, já para segunda, opte por cabos convencionais. 2.11.2 Cabo Crossover; Os cabos crossover são utilizados para conexão direta entre o RE7000 e o computador. Para identificar um cabo crossover de um normal, basta observamos as diferenças entre as ordens das cores. O cabo que acompanha o equipamento é crossover. Página 47 de 74 2.11.3 Configurando o equipamento; Para configurar a comunicação do RE6000, deve-se entrar na Parametrização, e acessar o menu “30-Comunicação”: RE6000 configurado para o endereço 192.168.000.100 2.11.4 Configuração de IP no computador: IP fixo (Windows XP); Para a configuração do IP fixo no Windows XP: Clique no menu Iniciar, Configurações, Painel de controle; Dentro do Painel de controle, entre em Conexões de rede; Clique com o botão direito do mouse em Conexão local e clique em Propriedades: Página 48 de 74 Clique em Protocolo TCP/IP e clique em Propriedades: Na tela de Propriedades de Protocolo TCP/IP, selecione o item Usar o seguinte endereço de IP e insira um endereço de IP da mesma família do cadastrado no RE6000: Observação 1: Ao configurar o endereço IP no Windows, não usar zeros à esquerda. Página 49 de 74 Observação 2: Exemplo de IP’s da mesma família (Apenas o último octeto varia, não podendo ser o mesmo): 10.1.1.240 e 10.1.1.200 192.168.1.100 e 192.168.1.150 Observação 3: Utilizar Máscara de sub-rede: 255.255.255.0 2.11.5 Configuração de IP no computador: IP fixo (Windows 7) Para configurar um IP fixo no Windows 7, siga os seguintes passos: Clique no menu Iniciar, Painel de controle; Clique em Central de rede e compartilhamento; Na barra lateral esquerda da Central de rede e compartilhamento, clique em Alterar as configurações do adaptador: Clique com o botão direito do mouse em Local Area Connection, e clique em Propriedades: Clique em Protocolo TCP/IP versão 4 (TCP/IPv4) e clique em Propriedades: Página 50 de 74 Na tela de Propriedades de Protocolo TCP/IP, selecione o item Usar o seguinte endereço de IP e insira um endereço de IP da mesma família do cadastrado no RE6000: Habilite a opção validar as configurações, se essas tiverem sido alteradas, na saída e clique em ok. Observação 1: Ao configurar o endereço IP no Windows, não usar zeros à esquerda. Página 51 de 74 Observação 2: Exemplo de IP’s da mesma família (Apenas o último octeto varia, não podendo ser o mesmo): 10.1.1.240 e 10.1.1.200 192.168.1.100 e 192.168.1.150 Observação 3: Utilizar Máscara de sub-rede: 255.255.255.0. 2.11.6 Configuração de IP: IP alternativo (Windows XP) Outra forma de configurar o IP do computador é utilizar a configuração alternativa. Esse tipo de configuração é indicada quando queremos conectar no micro um cabo de rede para acessar a internet ou um cabo crossover para descarregar o RE6000. Como é mostrado na tela abaixo o IP está configurado na opção automaticamente, com essa configuração podemos acessar a internet, por exemplo, mas não descarregar o RE6000. Para descarregar o RE6000 utilizamos as configurações a seguir: Página 52 de 74 Seguindo os mesmos passos da configuração do IP fixo (Windows XP), vamos até a tela de Propriedades de protocolo TCP/IP; Com a opção Obter um endereço de IP automaticamente selecionada, clique na guia Configuração alternativa, altere e salve os parâmetros. Página 53 de 74 2.11.7 Configuração de IP: IP alternativo (Windows 7) Assim como no Windows XP, no Windows 7 também é possível realizar a configuração de IP alternativo. Abaixo os passos para configurar o IP alternativo: Seguindo os mesmos passos da configuração do IP fixo (Windows 7), vá até a tela de Propriedades de protocolo TCP/IP versão 4; Página 54 de 74 Com a opção Obter um endereço de IP automaticamente selecionada, clique na guia “Configuração alternativa”, altere e salve os parâmetros: Selecione o item Configurado pelo usuário e digite o endereço IP. Habilite a opção validar as configurações, se essas tiverem sido alteradas, na saída e clique em ok. Página 55 de 74 2.11.8 Descarregando dados pelo ANL6000 Abra o ANL6000 e clique no RE6000 que está no centro: Na tela de configuração da comunicação, programe os seguintes dados: Endereço IP do RE: Deve ser inserido o IP que está programado no RE6000; Buscar minha rede: ao pressionar este botão, será mostrada uma mensagem na tela informando o nome do computador e o endereço IP do mesmo; Máscara de rede: é a mascara da rede configurada para o RE6000. Por padrão está em 255.255.255.000; Usar CO2000: deve estar desmarcado; Porta: a porta deve ser a mesma configurada no RE6000. Por padrão, a porta configurada no RE6000 e no ANL6000 é a 01. Página 56 de 74 Após fazer estas configurações, basta clicar em Ler, para que o ANL6000 faça a comunicação com o RE6000. Página 57 de 74 3 Harmônicas 3.1 Conceito; Harmônicas são sinais de Tensão ou corrente de caráter senoidal cuja frequência é múltiplo inteiro da frequência fundamental (60HZ), ou seja, são perturbações nas formas de onda. Considerando-se que a frequência fundamental (1) possui um sinal senoidal perfeito, e que as harmônicas são múltiplas desse sinal (5), as somas das funções correspondentes às formas de onda de todos os sinais existentes na mediçãocompõem um sinal resultante distorcido (T). 3.2 Classificação: As ordens das harmônicas são classificas conforme sua frequência e sequência. Como nos sistemas de potência em CA a parte + e – das formas de onda são aproximadamente iguais e teoricamente nenhuma componente contínua (CC) está presente, as harmônicas de ordem par não são geradas. Ordem Frequência (Hz) Sequência 1 60 + 2 120 - 3 180 0 4 240 + 5 300 - 6 360 0 n N*60 # Página 58 de 74 Página 59 de 74 Veja a classificação efetuada por um analisador EMBRASUL em uma situação real: OBSERVAÇÃO: Essa tela foi tirada de uma medição feita entre um banco de capacitor e um transformador. Neste caso há uma amplificação da harmônica de 5° ordem. Página 60 de 74 3.3 Identificação: Um sinal periódico possui conteúdo harmônico quando ele não é senoidal, ou seja, quando possui sinal de onda deformado em relação a uma senóide (Onda fundamental). Somente equipamentos que apresentem valor eficaz verdadeiro são capazes de diagnosticar a ocorrência das harmônicas com suas respectivas ordens. OBSERVAÇÃO: Com esse gráfico podemos verificar o momento em que a 5° harmônica foi amplificada. Nesse caso foi no final de semana, onde o banco de capacitores “FIXO” interagiu com o transformador. Medição realizada com um analisador EMBRASUL. Página 61 de 74 3.4 Medição; Ao utilizar o módulo de harmônicas dos analisadores da linha RE, o usuário tem a seu dispor diversas ferramentas que garantem uma análise completa da situação. São variadas as tabelas, histogramas, formas de onda e relatórios obtidos através dele, além das muitas possibilidades de configuração de cada uma dessas funções (quantas ou quais fases serão analisadas, se os valores serão em % ou RMS, quais ordens e etc.). Abaixo, alguns exemplos de dados reais obtidos através de medições com o RE7000. Exemplo de comparação entre o histograma das 25 ordens de uma fase e sua oscilografia. Histograma de todas as fases. Página 62 de 74 Exemplo de relatório de extremos de corrente de uma das fases. Trecho de uma tabela com percentuais por ordem. Página 63 de 74 Gráfico da ocorrência das 3° e 5° ordens com valores RMS. Os analisadores da linha RE7000 fornecem dados de harmônicas até a 25° ordem, conforme especificado pelos procedimentos de distribuição de energia elétrica (PRODIST), Módulo 8. Para obtenção dos gráficos, tabelas, relatórios e todas as outras ferramentas anteriormente ilustradas, deve-se utilizar o software ANL7000 para tratamento dos dados coletados pelo equipamento. O software acompanha o equipamento. Para acesso ao módulo de harmônicas do software, é necessário que o analisador possua este módulo e que a função esteja devidamente habilitada. Na interface principal do software, o módulo é iniciado através do botão “harmônicas”. Página 64 de 74 3.5 Agentes causadores: Os agentes causadores de harmônicas são cargas não lineares (Fontes chaveadas, equipamentos eletrônicos, cabos de potência e etc..) inseridas no sistema. Uma carga é dita não linear quando a corrente que ela absorve não tem a mesma forma da tensão que a alimenta. Essas cargas normalmente são controladas ou ativadas através de equipamentos que se baseiam nos fundamentos da eletrônica de potência. Veja o gráfico que representa a atuação desses equipamentos nos sinais: Tipicamente, as cargas utilizando a eletrônica de potência são não lineares. Equipamentos industriais (máquinas de solda,...), motores em corrente contínua, equipamentos de escritório (computadores, máquinas, copiadoras, fax,...), aparelhos domésticos (TV, forno micro-ondas, etc.). Página 65 de 74 3.6 Consequências; A circulação das correntes harmônicas gera tensões harmônicas através das impedâncias da rede, e então uma deformação da tensão de alimentação. Essas deformações deterioram a qualidade da energia, dando origem a inúmeros prejuízos: Sobrecarga das redes de distribuição por aumento da corrente eficaz; Aquecimentos excessivos; Disparos de dispositivos de proteção; Ressonância; Vibrações e acoplamentos; Queda de tensão; Tensão elevada entre neutro e terra; Redução do fator de potência (compensação de energia reativa); Perturbação das redes de comunicação ou das linhas telefônicas. Problemas associados ao funcionamento e desempenho de motores, condutores, envelhecimento dos capacitores, computadores, ruídos dos transformadores e etc.. Analisando do ponto de vista financeiro, as harmônicas têm um impacto econômico considerável, pois o envelhecimento precoce do material leva a substitui-lo mais tarde, a menos que esse seja sobre dimensionado. As sobrecargas da rede obrigam a aumentar a potência necessária, e implicam, a menos que haja um sobre dimensionamento das instalações, em perdas suplementares. Como em um efeito cascata a deformação da corrente provoca disparos intempestivos e consequentemente a parada das instalações da produção. Estes custos de material, perdas energéticas e perda de produtividade ocasionam uma baixa competitividade das empresas e, em função disto, um sério prejuízo aos interessados. Página 66 de 74 3.7 Diagnosticando soluções: Os analisadores de energia são equipamentos que apontam em direção aos agentes causadores. Dependendo da situação é necessária uma ação corretiva que elimina o alto índice de harmônicas, ou é preciso se adaptar a elas caso sejam características de um sistema como em um todo. Para ambas as situações existem soluções adequadas que atenuam este quadro, gerando economia de energia, diminuição da impedância da rede, aumento da vida útil de equipamentos, precisão em sistemas de automação além de outros benefícios. Veja alguns exemplos de ações corretivas: Melhor dimensionamento de condutores; Melhor dimensionamento de transformadores; Melhor dimensionamento de filtros; Substituição de células capacitivas... Manutenções ou substituições necessárias; Página 67 de 74 4 Transientes; 4.1 Conceito; Transiente é um surto de tensão que ocorre num intervalo de até meio ciclo de onda, sendo que existem duas formas de os transientes serem gerados: via perturbações externas ou via resposta do próprio circuito eletrônico a uma espécie de chaveamento. Eles podem ser classificados como impulsivos e oscilatórios, subdividindo-se em categorias conforme o tempo de duração. Dependendo da situação podem avariar um determinado equipamento, alterar a precisão de um processo automatizado além de outras consequências ao sistema. Os analisadores RE7000 podem registar episódios de formas de onda dos sinais de tensão e corrente com frequência de amostragem de 8KHZ, portanto, isto tem um impacto direto no tipo de transientes que podem ser observados. 4.1.1 Módulo T (Captura de transientes); O módulo de T é a função de captura dos transientes pelo RE7000. Uma característica importante deste módulo é que seu funcionamento se dá completamente “em background”, ou seja, todos os modos de registro existentes no equipamento são http://pt.wikipedia.org/wiki/Tens%C3%A3o_el%C3%A9trica Página 68 de 74 mantidos (harmônicas, neutro, e etc.). Em outras palavras, você parametriza o RE7000 e o coloca para registrar, por exemplo, valores rms e harmônicas, neste caso, os transientes serão registrados se e quando ocorrerem. Abaixo, o gráfico de uma medição real, onde um transiente foi capturado pelo analisadorde energia RE7000. 4.2 Classificação; Os transientes são classificados por seu conteúdo espectral, duração e magnitude. Veja abaixo uma tabela que relaciona todas essas variáveis: Categoria Conteúdo espectral Típica duração Típica magnitude Impulsivo – milissegundo Tempo de subida > 0,1ms > 0,1ms Oscilatório de baixa frequência 0,3 a 50ms 0 a 4 pu 4.3 Transiente Impulsivo; Um transiente impulsivo é uma súbita mudança no comportamento normal do sinal de tensão ou corrente unidirecional em polaridade (ou negativa ou positiva). São normalmente caracterizados por seus tempos de subida e queda. Estes fenômenos também podem ser descritos por seu conteúdo espectral, por exemplo, um transiente impulsivo 1.2/50 us 2000 V, atingiu seu valor um pico de 2000 V em 1.2 us e caiu à metade deste pico em 50 us. Página 69 de 74 As causas mais comuns de transientes impulsivos são relâmpagos. Os tipos de transientes impulsivos detectados pelos registradores RE7000, segundo a norma IEEE 1159 têm duração maior que 0.25 ms e se classificam na categoria dos milissegundos. Página 70 de 74 4.3 Transiente Oscilatório; Um transiente oscilatório consiste em um sinal de tensão ou corrente cuja polaridade das amostras instantâneas muda rapidamente. Os registradores da série RE7000 podem detectar transientes oscilatórios de baixas frequências (menores que 4kHz). Página 71 de 74 4.4 Parâmetros de medição; São necessários os seguintes parâmetros para captura dos eventos através dos analisadores de energia RE7000. Limiar de tensão – Função que permite programar o limiar de tensão de pico para a captura de eventos transitórios. Veja o exemplo: Para um sistema 127VCA, a tensão de pico é dada pela expressão: 𝟏𝟐𝟕 𝐱 √𝟐 = 𝟏𝟕𝟗, 𝟔 Logo, o valor do limiar ajustado deverá ser maior que esse valor. Limiar de variação – Função que permite programar a taxa de variação de tensão percentual para eventos transitórios. Esta função atua da seguinte forma: se a diferença de tensão entre 2 pontos consecutivos amostrados pelo sistema de aquisição for percentualmente superior à taxa configurada no equipamento, em relação a tensão de pico do parâmetro da tensão nominal configurada, é disparado um evento. A taxa de amostragem considerada para este sistema de detecção de eventos é de 8kHz. Obs.: Recomendamos a configuração de valores superiores a 5%, pois uma senóide de frequência 60HZ já atinge 4,71% de variação. Exemplo: Em um sistema de 127VRMS com frequência de 60Hz, a tensão de pico é de 179,6V, e para a taxa de amostragem de 8kHz, o tempo entre dois pontos amostrados é de 0,125ms, que representa intervalos de 2,699° da senóide. Sabe-se que a maior taxa de variação da senóide ocorre no cruzamento por zero, então para o sistema acima mencionado, a diferença de tensão entre o ponto de cruzamento por zero e o ponto seguinte é dada por: |𝟎 − 𝟏𝟕𝟗, 𝟔 𝒙 𝒔𝒆𝒏(𝟐, 𝟔𝟗𝟗)| = 𝟖, 𝟒𝟔𝑽 Portanto a taxa de variação é dada por: 𝟖, 𝟒𝟔 / 𝟏𝟕𝟗, 𝟔 𝐱 𝟏𝟎𝟎 = 𝟒, 𝟕𝟏% Página 72 de 74 Bibliografia: - L. M. Mehl, Ewaldo. Artigo Qualidade de energia. Curso de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. Disponível em: www.eletrica.ufpr.br - SIDAQEE, Projeto. Capítulo II, Qualidade da energia elétrica: Definição e análise dos itens de qualidade; Centro de Ciências Exatas e Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, Grupo de Qualidade e Racionalização da Energia Elétrica. UNIVERSIDADE FEDERAL DE UBERLÂNDIA. Disponível em: www.ufu.br/ - PRODIST, Procedimentos de Distribuição de Energia Elétrica no Sistema Elétrico Nacional – Módulo 8 – Qualidade da Energia Elétrica. Agência Nacional de Energia Elétrica – ANEEL. Disponível em: www.aneel.gov.br http://www.eletrica.ufpr.br/ http://www.aneel.gov.br/ Página 73 de 74 Controle de Revisões: Revisão: 03. Elaborado: Daniel Cavalheiro. Revisado: Lucas Dernitz e Guilherme Soares. Editado: Carol Schneider. Aprovado: Eng. Fernando G. Woiciekovski. Data: Fev/2016. EMBRASUL INDÚSTRIA ELETRÔNICA Ltda. Av. Bahia, 684 - Porto Alegre - RS – Brasil. CEP: 90240-551 - Fone (51) 3358-4000 embrasul@embrasul.com.br – embrasul.com.br mailto:embrasul@embrasul.com.br Página 74 de 74