TRABALHO ELETROTECNICA PRONTO

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FTEC FACULDADES
PRÓ-REITORIA ACADÊMICA
ELETROTÉCNICA - TÉCNICO EM ELETROTÉCNICA 
 
 
 
 
 
 
 
 
DIEGO CABEZUDO, GUILHERME ZATT DE BONA, 
IGOR PROCEDI E RODRIGO RAMOS
 
 
VANTAGENS DE UM SISTEMA PARA CORREÇÃO DE FATOR DE POTÊNCIA
 
 
 
 
 
 
 
 
 Caxias do Sul, 27 de Abril de 2018
CORREÇÃO DO FATOR DE POTENCIA
FTEC	Página 8
INTRODUÇÃO
	A correção do fator de potência é fundamental em qualquer instalação elétricas industrial, a não correção irá acarretar em uma série de problemas no sistema elétrico interno da indústria e também gerará certos distúrbios nas redes de distribuição das concessionárias. No presente artigo iremos abordar um tema referente a correção do fator de potência, onde falaremos dos diversos tipos de correção como: a correção na entrada de energia de alta tensão, a correção de entrada energia de baixa tensão, correção por grupos de carga, correção localizada ou pontual e correção mista. Assim como mostraremos alguns tipos de equipamentos utilizados para a realização e o mantimento dessa correção, como os controladores automáticos, alguns exemplos de banco de capacitores fixos, banco de capacitores programáveis e banco de capacitores automáticos. 
	Com o intuito de deixar o conteúdo mais didático, exemplificaremos de maneira simples e clara a aplicação de cada um destes tipos de correção de fator de potência, explicando a utilização e o funcionamento de cada um dos equipamentos utilizados para os devidos tipos de correção. 
	O termo “qualidade de energia” muito usado nos dias de hoje, é decorrente de que cada vez mais se faz necessário o uso de fontes de energia de boa qualidade, pois com a evolução da tecnologia os equipamentos estão cada vez mais sensíveis aos fenômenos que ocorrem nas redes de transmissão e distribuição. Embora a evolução da tecnologia, principalmente a evolução da eletrônica de potência, venha para agregar valores no sistema elétrico, ela também, de maneira indireta acabou trazendo complicações que precisam ser controladas, como distúrbios na rede, que acabam por gerar perdas e falhas de diversos equipamentos.
RESOLUÇÃO NORMATIVA Nº 414
	Em função da Audiência Pública no 008/2008 e da Consulta Pública no 002/2009, realizadas no período de 1o de fevereiro a 23 de maio de 2008 e de 9 de janeiro a 27 de março de 2009, respectivamente, foram recebidas sugestões de agentes do setor e da sociedade em geral, as quais contribuíram para o aperfeiçoamento e atualização das Condições Gerais de Fornecimento de Energia Elétrica, devendo ser observado, no que couber, o disposto na Lei no 8.078, de 11 de setembro de 1990, resolve: 
	Art. 1 Estabelecer, de forma atualizada e consolidada, as condições gerais de fornecimento de energia elétrica, cujas disposições devem ser observadas pelas distribuidoras e consumidores.
CAPÍTULO I DAS DEFINIÇÕES:
 	
	Art. 2 XVI – concessionária: agente titular de concessão federal para prestar o serviço público de distribuição de energia elétrica, doravante denominado “distribuidora”; (Redação dada pela REN ANEEL 479, de 03.04.2012).
 	XVII – consumidor: pessoa física ou jurídica, de direito público ou privado, legalmente representada, que solicite o fornecimento, a contratação de energia ou o uso do sistema elétrico à distribuidora, assumindo as obrigações decorrentes deste atendimento à(s) sua(s) unidade(s) consumidora(s), segundo disposto nas normas e nos contratos, sendo: (Redação dada pela REN ANEEL 418, de 23.11.2010).
 	a) consumidor especial: agente da Câmara de Comercialização de Energia Elétrica – CCEE, da categoria de comercialização, que adquire energia elétrica proveniente de empreendimentos de geração enquadrados no § 5o do art. 26 da Lei no 9.427, de 26 de dezembro de 1996, para unidade consumidora ou unidades consumidoras reunidas por comunhão de interesses de fato ou de direito cuja carga seja maior ou igual a 500 kW e que não satisfaçam, individualmente, os requisitos dispostos nos arts. 15 e 16 da Lei n o 9.074, de 7 de julho de 1995;
 	 b) consumidor livre: agente da CCEE, da categoria de comercialização, que adquire energia elétrica no ambiente de contratação livre para unidades consumidoras que satisfaçam, individualmente, os requisitos dispostos nos arts. 15 e 16 da Lei no 9.074, de 1995;
 	c) consumidor potencialmente livre: aquele cujas unidades consumidoras satisfazem, individualmente, os requisitos dispostos nos arts. 15 e 16 da Lei no 9.074, de 1995, porém não adquirem energia elétrica no ambiente de contratação livre. (Redação dada pela REN ANEEL 418, de 23.11.2010)
 	XX – Demanda: média das potências elétricas ativas ou reativas, solicitadas ao sistema elétrico pela parcela da carga instalada em operação na unidade consumidora, durante um intervalo de tempo especificado, expressa em quilowatts (kW) e quilovolt-ampère-reativo (kvar), respectivamente;
 	XXI – demanda contratada: demanda de potência ativa a ser obrigatória e continuamente disponibilizada pela distribuidora, no ponto de entrega, conforme valor e período de vigência fixados em contrato, e que deve ser integralmente paga, seja ou não utilizada durante o período de faturamento, expressa em quilowatts (kW);
 	 XXII – demanda faturável: valor da demanda de potência ativa, considerada para fins de faturamento, com aplicação da respectiva tarifa, expressa em quilowatts (kW);
 	XXIII – demanda medida: maior demanda de potência ativa, verificada por medição, integralizada em intervalos de 15 (quinze) minutos durante o período de faturamento;
CAPÍTULO II DA UNIDADE CONSUMIDORA
Seção II Da Classificação:
 
 	Art. 4 A distribuidora deve classificar a unidade consumidora de acordo com a atividade nela exercida e a finalidade da utilização da energia elétrica, ressalvadas as exceções previstas nesta Resolução. Parágrafo único. A distribuidora deve analisar todos os elementos de caracterização da unidade consumidora, objetivando a aplicação da tarifa a que o consumidor tiver direito.
Seção V Da Tensão de Fornecimento:
 
	Art. 12. Compete à distribuidora informar ao interessado a tensão de fornecimento para a unidade consumidora, com observância dos seguintes critérios:
 I – Tensão secundária em rede aérea: quando a carga instalada na unidade consumidora for igual ou inferior a 75 kW;
 II – tensão secundária em sistema subterrâneo: até o limite de carga instalada conforme padrão de atendimento da distribuidora;
 III – tensão primária de distribuição inferior a 69 kV: quando a carga instalada na unidade consumidora for superior a 75 kW e a demanda a ser contratada pelo interessado, para o fornecimento, for igual ou inferior a 2.500 kW;
 IV – Tensão primária de distribuição igual ou superior a 69 kV: quando a demanda a ser contratada pelo interessado, para o fornecimento, for superior a 2.500 kW.
 	Art. 13. A distribuidora pode estabelecer tensão de fornecimento sem observar os critérios referidos no art. 12, quando:
 I – a unidade consumidora, com carga acima de 50 kW, tiver equipamento que, pelas características de funcionamento ou potência, possa prejudicar a qualidade do fornecimento a outros consumidores.
 II – houver conveniência técnica e econômica para o subsistema elétrico da distribuidora, desde que haja anuência do interessado.
 III – a unidade consumidora for atendível, em princípio, em tensão primária de distribuição, mas situar-se em edificação de múltiplas unidades consumidoras predominantemente passíveis de inclusão no critério de fornecimento em tensão secundária de distribuição, desde que haja solicitação ou anuência do interessado.
Seção XIII Do Atendimento aos Empreendimentos de Múltiplas Unidades Consumidoras e da Regularização Fundiária de Assentamentos em Áreas Urbanas:
 	Art. 47. A distribuidora é responsável pelos investimentos necessários e pela construção das redes e instalações de distribuição de energia elétrica para o atendimento das unidades consumidoras situadas em empreendimentos habitacionais para fins urbanos de interesse social e na regularizaçãofundiária de interesse social, que estejam em conformidade com a legislação aplicável.
 	Art. 48. A distribuidora não é responsável pelos investimentos necessários para a construção das obras de infra estrutura básica das redes de distribuição de energia elétrica destinadas à regularização fundiária de interesse específico e ao atendimento dos empreendimentos de múltiplas unidades consumidoras não enquadrados no art. 47.
TIPOS DE CORREÇÃO DE FATOR DE POTÊCIA
	A correção pode ser feita instalando os capacitores de 5 modos diferentes, tendo como focos a conservação de energia e a relação custo/benefício:
CORREÇÃO NA ENTRADA DE ENERGIA DE ALTA TENSÃO:
	
	corrige o fator de potência visto pela concessionária, não corrige os problemas internos das instalações elétricas e no geral este tipo de correção tem um custo elevado.
CORREÇÃO DE ENTRADA DE ENERGIA DE BAIXA TENSÃO:
	Permite uma correção bastante significativa, normalmente com bancos automáticos de capacitores. Mais utilizado em instalações elétricas com grande número de cargas com potências variadas e regimes de utilização pouco uniformes, a principal desvantagem consiste em não haver alívio sensível dos alimentadores de cada equipamento.
CORREÇÃO POR GRUPOS DE CARGA:
	
	o capacitor é instalado de forma a corrigir um setor ou um conjunto de pequenas máquinas. É instalado junto ao quadro de distribuição que alimenta esses equipamentos. Tem como desvantagem não diminuir a corrente nos circuitos de alimentação de cada equipamento.
CORREÇÃO LOCALIZADA OU PONTUAL:
	 É obtida instalando-se os capacitores junto ao equipamento que se pretende corrigir o fator de potência, do ponto de vista técnico, é a melhor solução, apresentando as seguintes vantagens:
- reduz as perdas energéticas em toda a instalação;
- diminui a carga nos circuitos de alimentação dos equipamentos;
- pode-se utilizar em sistema único de acionamento para a carga e o capacitor, economizando-se um equipamento de manobra;
- gera potência reativa somente onde é necessário.
CORREÇÃO MISTA:
	No ponto de vista ¨Conservação de Energia¨, considerando aspectos técnicos, práticos e financeiros, torna-se a melhor solução.
	Usa-se o seguinte critério para correção mista:
- Instala-se um capacitor fixo diretamente no lado secundário do transformador;
- Motores maiores que 10 CV, corrige-se localmente;
- Motores menores que 10 CV corrige-se por grupos;
- Redes próprias para iluminação com lâmpadas de descarga, usando-se reatores de baixo fator de potência, corrige-se na entrada da rede;
- Na entrada instala-se um banco automático de pequena potência para equalização e refinamento final;
CONTROLADOR AUTOMÁTICO
	Quando se corrige um fator de potência de uma instalação, consegue-se um aumento de potência aparente disponível e também uma queda significativa da corrente.
EXEMPLOS DE BANCOS DE CAPACITORES
BANCO DE CAPACITORES FIXOS:
	
	A utilização de bancos fixos deve ocorrer com cautela, de forma a não provocar um baixo fator de potência no período capacitivo. Os módulos fixos devem conter no mínimo sistema de proteção. É indicada a utilização de manobra por meio de contatores adequados a esse tipo de carga. Neste sistema os capacitores permanecem ligados até que um estimulo externo (manual) ocorra.
BANCO DE CAPACITORES PROGRAMÁVEIS:
	Totalmente programáveis, ideais para pequenos e médios centros de carga 
com curva de demanda de perfil estável. Atua na ligação dos sistemas no horário indutivo e desligando-o no período capacitivo, conforme a demanda.
BANCO DE CAPACITORES AUTOMÁTICO:
	O banco de capacitores automáticos tem a função de fazer de forma automática a correção do fator de potência de instalações elétricas. Para isso, o banco de capacitores automáticos é dotado de um controlador de fator de potência que serve para ligar e desligar o sistema de forma autônoma.
	O banco de capacitores automáticos possui alguns estágios que são acionados conforme a necessidade da potência a ser corrigida. Para cada um desses estágios do banco de capacitores automáticos, é necessária a utilização de disjuntores ou fusíveis para a proteção e contatores específicos para fazer o acionamento das células capacitivas (capacitores).
QUALIDADE DE ENERGIA
	Sabemos que desde a geração até o fornecimento de energia elétrica, a rede passa por uma serie de fenômenos de diversas naturezas, fenômenos esses ligados diretamente a qualidade da energia elétrica. Portanto podemos definir a qualidade de energia elétrica como um conjunto de fenômenos que afetam a amplitude e a forma de onde da tensão e da corrente. Quando temos uma onde de tensão e/ou onda de corrente elétrica alteradas e com suficiente desvios das normas a ponto de prejudicar o funcionamento ou levar a falha de algum equipamento, podemos dizer que uma instalação assim possui uma qualidade de energia pobre. Podemos definir então um sistema elétrico com excelente qualidade de energia elétrica, aquele que fornece a energia de forma pura, sem alterações no formato de onde da tensão e sem alternações na amplitude e na frequência do sinal.
	Nos anos atuais precisou-se ter uma aumento muito elevado na atenção em relação ao controle na qualidade de energia elétrica, pois se comparado com décadas passadas vê-se que os equipamentos eram pouco sensíveis aos fenômenos ocorridos no sistema elétrico e não se tinham instalados, em grande quantidade, equipamentos/dispositivos que causassem a perda da qualidade de energia elétrica. Mas com o passar dos anos, com o avanço da tecnologia, principalmente da eletrônica de potencia, os equipamentos faram ficando cada vez mais sensíveis aos fenômenos ocorridos no sistema elétrico, devido a esses avanços tecnológicos precisou-se então desse aumento elevado da atenção em relação a qualidade de energia elétrica. Tendo em vista que com os equipamentos estando cada vez mais sensíveis, os fenômenos ocorridos no sistema elétrico acabam gerando um mal funcionamento e/ou falha destes equipamentos.
 	Os seguintes motivos justificam o aumento elevado dessa atenção:
· Os equipamentos hoje utilizados são mais sensíveis às variações na qualidade da energia. Muitos deles possuem controles baseados em microprocessadores e dispositivos eletrônicos sensíveis a muitos tipos de distúrbios;
· O crescente interesse pela racionalização e conservação da energia elétrica, com vistas a otimizar a sua utilização, tem aumentado o uso de equipamentos que, em muitos casos, aumentam os níveis de distorções harmônicas e podem levar o sistema a condições de ressonância;
· Maior conscientização dos consumidores em relação aos fenômenos ligados à qualidade da energia, visto que aqueles, estão se tornando mais informados a respeito de fenômenos como interrupções, subtensões, transitórios de chaveamentos, etc., passando a exigir que as concessionárias melhorem a qualidade da energia fornecida;
· Integração dos processos, significando que a falha de qualquer componente tem consequências muito mais importantes para o sistema elétrico;
· As consequências da qualidade da energia sobre a vida útil dos componentes elétricos.
PROBLEMAS TIPICOS DE QUALIDADE DE ENERGIA ELÉTRICA
	Como dito anteriormente a qualidade de energia elétrica está diretamente relacionada aos fenômenos ocorridos na rede no sistema elétrico de potencia(SEP), fenômenos esses que pode ser classificados como : 
· Os harmônicos;
· Variação de tensão de curta duração;
· A flutuação de tensão;
· Os transitórios;
· Os desequilíbrios de tensão;
· A tensão em regime permanente;
· O fator de potência;
· variação da frequência; 
	Alguns destes fenômenos serão discutido nas paginas subsequentes do artigo com o intuito de deixar claro a grande influencia que estes fenômenos tem em relação com a qualidade de energia elétrica.
HARMONICOS
	Harmônicos ou distorções harmônicas, é um fenômeno que causa deformações nas ondas senoidais das tensões e correntes em relação a onda senoidal da frequência . oriundos de cargas e equipamentos com características não lineares instalados no sistema de energia.Forma de onda distorcida
CARGAS NÃO LINEARES
	Uma carga é dita não linear quando ela distorce a forma de onda da corrente mesmo estando sendo alimentada por uma forma de onda da tensão senoidal. Um exemplo comum são as fontes retificadoras com diodo e filtro capacitivo, onde a corrente só circulará quando a tensão instantânea da fonte superar a tensão do capacitor de filtro, ou seja, a corrente só entrará no retificador quando a onda da tensão estiver próxima do seu pico. Em consequência, a corrente será pulsada e, portanto, não senoidal.
	Os harmônicos são uma representação matemática de uma forma de onda distorcida. Através da Transformada de Fourier, uma onda periódica e distorcida (função periódica) pode ser substituída por uma soma de ondas senoidais puras com frequências múltiplas da fundamental. A figura mostra um conjunto de três senóides sendo uma de mesma frequência da onda originária e outras duas de frequências diferentes e múltiplas da fundamental cuja soma reconstitui a forma de onda distorcida da Fig. 2.1. Tanto a frequência quanto a amplitude dos harmônicos são diferentes para reconstituir a onda verdadeira distorcida. A componente de mesma frequência da onda originária é chamada de onda fundamental. A técnica de se tratar a distorção da onda como um conjunto de componentes - fundamental mais harmônicas - é uma forma de facilitar a análise e os cálculos necessários para se mensurar o fenômeno da distorção das ondas.
Onda fundamental e componentes harmônicas da onda distorcida
	A regulamentação brasileira que trata de limites harmônicos está no módulo 8 do PRODIST (Procedimentos de Distribuição de Energia Elétrica no Sistema Elétrico Nacional). Nesse documento, são estabelecidas a terminologia, a metodologia de medição, a instrumentação e os valores de referência para as distorções de tensão harmônicas. A resolução normativa que descreve o PRODIST, atualmente, não define limites para os harmônicos de corrente, somente para harmônicos de tensão.
VARIAÇÕES DE ENERGIA
	Os sistemas elétricos estão diretamente ligados a qualidade da energia, uma vez que se tenha uma baixa qualidade de energia elétrica, isso pode acarretar em uma serie de problemas como: afetar equipamentos com uma sensibilidade maior, interromper algum processo de produção, causar indisponibilidade e prejuízos. As interrupções e as VTCD (variações de tensão de curta duração) são as principais causas de parada de processos industriais ou comerciais.
VARIAÇÕES DE CURTA DURAÇÃO
	As varrições de tensão, são desvios significativos no valor da tensão em um curto intervalo de tempo. Estas variações de tensão pode ser classificadas em dois tipos, o afundamento da tensão e a elevação da tensão.
	O afundamento é classificado em afundamento momentâneo de tensão e afundamento temporário de tensão. O afundamento é classificado como momentâneo quando o seu tempo de duração é superior ou igual a um ciclo e inferior ou igual a três segundos. Ele é classificado como temporário quando o seu tempo de duração é superior a três segundos e inferior a três minutos. Os afundamentos podem ser causados por faltas no sistema elétrico da concessionária, partida de grandes motores. A razão mais comum é o curto-circuito em redes de distribuição.
	A elevação é classificada em elevação momentânea de tensão e elevação temporária de tensão. A elevação é classificada como momentânea quando o seu tempo de duração é superior ou igual a um ciclo e inferior ou igual a três segundos. Ela é classificada como temporária quando o seu tempo de duração é superior a três segundos e inferior a três minutos. As elevações de tensão são causadas por faltas monofásicas (curto-circuito fase-terra) no sistema elétrico da concessionária.
FLUTUAÇÃO DE TENSÃO
A flutuação de tensão é uma variação aleatória, repetitiva ou esporádica do valor eficaz da tensão. Essa variação sistemática da tensão é de pequena dimensão, normalmente com valores entre 90% e 110% da tensão nominal. A frequência da variação costuma ficar abaixo de 25 Hz. A Figura mostra uma oscilografia esquemática de uma flutuação de tensão.
TRANSSITORIOS
	Os transitórios são perturbações que ocorrem na tensão e/ou corrente por um curto intervalo de tempo( até milissegundos ), mas com uma intensidade muito alta. Decorrentes de descargas atmosféricas ou de chaveamento de cargas muito grandes ou reativas e podem ser classificados como transitórios impulsivos ou transitórios oscilatórios.
TRANSITORIOS IMPULSIVOS
	Um repentino distúrbio devido a uma rápida mudança nas condições da tensão, Os transitórios impulsivos surgem dos efeitos das descargas atmosféricas (raios) e das descargas eletrostáticas ( desequilíbrio entre elétrons e prótons).
TRANSITORIOS OSCILATORIOS
Um transitório é oscilatório quando ocorre uma mudança na condição de regime permanente no sinal de tensão e/ou corrente oscilando na frequência natural do sistema. São decorrentes da energização de linhas, abertura de corrente indutiva, eliminação de faltas, chaveamento de bancos de capacitores e transformadores. A energização de banco de capacitores é a causa mais comum de transitório oscilatório em uma instalação industrial. 
Perturbação devido a energização de capacitores