V SBQEE CARACTERÍSTICAS DE DESEMPENHO OPERACIONAL DO SISTEMA SUPRIDOR A CONSUMIDORES INDUSTRIAIS

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1 V SBQEE Seminário Brasileiro sobre Qualidade da Energia Elétrica 17 a 20 de Agosto de 2003 Aracaju Sergipe Brasil Código: AJU Tópico: Análise, Diagnósticos e Soluções CARACTERÍSTICAS DE DESEMPENHO OPERACIONAL DO SISTEMA SUPRIDOR A CONSUMIDORES INDUSTRIAIS Jeder Francisco de Oliveira * Companhia Energética de Minas Gerais Cemig RESUMO O objetivo desse trabalho é apresentar como a Cemig está informando e apresentando, a seus consumidores de transmissão, as características de desempenho operacional de seus sistemas supridores. As características de desempenho compreendem informações sobre a malha de transmissão da concessionária e sobre os distúrbios mais comuns e inerentes aos sistemas elétricos. Conhecendo bem esse comportamento, os consumidores podem fazer adequações em suas plantas industriais evitando desligamentos desnecessários, paradas de produção e prejuízos das área produtivas. PALAVRAS-CHAVE Qualidade de Energia, Desempenho de LTs, Proteção, Sistema Elétrico, Perdas de Produção INTRODUÇÃO Apesar dos inúmeros trabalhos sobre Qualidade de Energia Elétrica, os consumidores industriais ainda não têm tido informações suficientes e de forma organizada sobre os sistemas elétricos das concessionárias de um modo que, conhecendo bem o comportamento desses sistemas, possam adequar seu processo produtivo para que suporte bem os fenômenos inerentes às grandes redes de energia. Tentando mudar esse contexto e dentro de seu programa de Qualidade de Energia Elétrica, a Cemig vem informando a seus consumidores de transmissão como o sistema elétrico se comporta nas diversas situações de operação, tanto em regime permanente quanto durante curtoscircuitos e contingências O PROBLEMA DA QUALIDADE O problema da qualidade de energia elétrica não é uma novidade nos sistemas elétricos[1]. Entretanto, nos últimos anos, esses problemas têm sido agravados e, consequentemente mais estudados, pelos seguintes motivos: As cargas estão mais sensíveis, resultado da digitalização dos processos e da modernização dos dispositivos conversores; Os processos estão cada vez mais interdependentes e a perda de um elemento causa a interrupção de toda uma planta; Os equipamentos de monitoração estão mais acessíveis, o que facilita a investigação, a análise e a comprovação dos diversos fenômenos. Não são raras as perdas de carga devido a paradas de produção em consumidores durante perturbações no sistema elétrico das concessionárias. Essas variações na curva de carga, além do prejuízo aos consumidores, também trazem transtornos às concessionárias, pois causam perda de faturamento e, na maioria das vezes, dificuldades no controle de tensão. Algumas dessas perdas de carga não têm como * Av. Barbacena, CEP Belo Horizonte MG BRASIL Tel.: +55 (031) FAX: +55 (031) jeder@cemig.com.br

2 370 ser evitadas por serem causadas por perturbações bastante severas no sistema elétrico. Entretanto, o que se percebe é que, na maioria das vezes, elas poderiam ser minimizadas caso houvesse, pelo lado dos consumidores, mais conhecimento do comportamento do sistema elétrico. Para que essas perdas de cargas desnecessárias sejam minimizadas, os consumidores precisam conhecer melhor o comportamento do sistema elétrico sendo que esse objetivo pode ser alcançado se as concessionárias disponibilizarem determinadas informações que seriam as Características de Desempenho Operacional de seus sistemas CARACTERÍSTICAS DE DESEMPENHO OPERACIONAL As Características de Desempenho Operacional são um conjunto de informações sobre os sistema elétrico, compreendendo os regimes permanente e transitório e dados estatísticos de faltas, descargas atmosféricas e operação das proteções. São informações que estão disponíveis nas empresas mas que, na maioria das vezes, estão armazenadas de forma bruta e/ou separadas em diversos departamentos e áreas, o que acaba causando dificuldades no envio dessas informações aos consumidores. Também é comum o fato de que grande parte das informações é enviada em formatos e meios diferentes, muitas vezes de forma isolada e quase sempre com periodicidade diferente. A solução para esses problemas é centralizar a elaboração de um relatório em uma determinada área da empresa e emitir um documento único com as informações das diversas áreas. Essa área ou departamento escolhido, normalmente de Operação, fica responsável por receber os dados dos demais setores e reuni-los em um único documento que será repassado aos consumidores. De uma forma geral, as informações que a Cemig vem fornecendo a seus consumidores são descritas nos itens seguintes. 3.1 Configuração do Sistema de Atendimento Os diagramas do sistema elétrico apresentam a topologia da rede onde está ligado o consumidor, com as características principais das subestações e linhas de transmissão, incluindo seus comprimentos e condutores utilizados. Esses diagramas permitem que o consumidor conheça as subestações e linhas de transmissão que são a sua principal fonte de energia e que não são, necessariamente, aquelas onde ele está ligado. A figura 1 mostra um exemplo de um diagrama com a configuração do sistema de atendimento de um consumidor. Figura 1 Configuração do Sistema de Atendimento

3 Diagramas Simplificados das SEs Supridoras Esses diagramas, como exemplificado na figura 2, mostram a situação das subestações que alimentam o consumidor. O arranjo dos barramentos, o números de operação dos equipamentos e suas principais características fazem parte desses diagramas. Através desses diagramas os consumidores podem entender melhor situações de serviços programados e também ocorrências nas subestações. Figura 2 Diagrama Unifilar Simplificado de uma Subestação 3.3 Operação em Regime Permanente Os estudos de regime permanente são efetuados pelas áreas de planejamento operativo. Apesar dos consumidores acompanharem diariamente e terem bom conhecimento sobre o comportamento de sua tensão de fornecimento, não há informações sobre o perfil dessa tensão nas situações de contingência. Dessa forma, são simuladas e informadas as principais contingências que podem afetar o consumidor bem como os valores de tensão que podem ocorrer e também possíveis restrições no atendimento de sua demanda. 3.4 Níveis de curto-circuito São informados aos consumidores os valores de curto-circuito trifásico e fase-terra, bem como as impedâncias equivalentes no barramento de entrada. Além dos valores de curto-circuito da configuração atual, são informados os valores da configuração futura que irão permitir ao consumidor prever se será necessário ou não

4 372 refazer estudos de seletividade em sua planta industrial. 3.5 Densidade de Descargas Atmosféricas na Região Sendo as descargas atmosféricas as principais causas de curtos-circuitos e desligamentos no sistema elétrico, é extremamente importante informar como tem sido a variação do número de descargas na região do consumidor. Esses números são importante para que o consumidor possa entender porque o número de distúrbios em um ano é, as vezes, muito superior ao de outros anos. As informações sobre as descargas atmosféricas são obtidas junto à área de Planejamento hidrometeorológico. A Cemig tem desenvolvido extensas pesquisas relacionadas aos fenômenos das descargas atmosféricas [2]. Tabela 1. Quantidade de Descargas Atmosféricas na Região próxima a um Consumidor Ano N o. de Descargas Desempenho de Linhas de Transmissão Além do desempenho dos últimos anos de suas linhas de suprimento, são informadas as estatísticas de outras linhas de transmissão que causam grandes variações de tensão no barramento de entrada do consumidor. Essa estatística também serve para viabilizar parcerias entre os concessionária e consumidores para execução de melhorias nas linhas de transmissão de pior desempenho. 3.7 Tensões Esperadas no Barramento de Entrada do Consumidor durante Curtos-circuitos em Linhas de Transmissão da Região Dentre os tipos de ocorrências no sistema elétrico que podem afetar os consumidores, os que têm mais influência são as Variações de Tensão de Curta Duração VTCD. Essas variações de tensão, também denominadas dips de tensão, voltage sags ou Afundamentos Momentâneos de Tensão, são provocadas por curtos-circuitos em linhas de transmissão próximas ao consumidor de transmissão. Devido às VTCD, os consumidores têm cargas desligadas por subtensão em um instante inicial e/ou sobretensão após o religamento automático da LT que estava sob falta. As características mais importantes dessas VTCD são sua duração e a quantidade de fases envolvidas [3]. Para que o consumidor possa conhecer bem esse fenômeno são efetuadas diversas simulações, utilizando programas de curto-circuito [4], variando a localização e o tipo falta em diversas LTs. A tabela 2 apresenta, de forma parcial, as tensões esperadas no barramento de entrada do consumidor para os principais tipos de falta na saída de duas subestações A e B. Para cada um desses curtos-circuitos também são informados seus tempos de eliminação pelas proteções. Tabela 2. Tensões Esperadas no Barramento de Entrada do Consumidor Tipo de Perturbação Va (%) Vb(%) Vc(%) Curto-circuito Trifásico próximo à SE A Curto-circuito Bifásico (B e C) próximo à SE A Curto-circuito Fase A-terra próximo à SE A Curto-circuito Trifásico próximo à SE B Curto-circuito Bifásico (B e C) próximo à SE B Curto-circuito Fase A-terra próximo à SE B CONCLUSÕES 61,6 61,6 61,6 95,1 71,4 71,4 70,3 90,0 90,0 72,7 72,7 72,7 95,1 79,6 79,6 80,2 91,9 92,3 Para que os consumidores de transmissão possam entender melhor o problema da Qualidade de Energia evitando que os processos produtivos sejam prejudicados é necessário que o comportamento do sistema elétrico seja bem conhecido. É dever das concessionárias fazer um trabalho de esclarecimento aos consumidores fornecendo informações sobre seu sistema elétrico e sobre os diversos fenômenos que podem afetá-lo. A compilação das diversas informações disponíveis na concessionária em um relatório conciso e que pode ser facilmente interpretado pelos consumidores e seus consultores deve fazer parte dos programas de Qualidade de Energia das empresas. Além do envio dos relatórios, é imprescindível a realização de reuniões, com os consumidores e seus consultores, para apresentação e esclarecimentos adicionais sobre o documento.

5 373 O fornecimento das Características de Desempenho Operacional fez com que alguns consumidores industriais reduzissem significativamente o número de desligamentos desnecessários em partes de sua planta industrial, reduzindo perdas de produção e prejuízos financeiros REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS [1] McGranaham,M.F., Mueller,D.R., Samotyj, M., Voltage Sags in Industrial Systems, IEEE Transactions on Industry Applications, v.29, n.2,p , mar./apr., [2] Diniz, J.H et allie. Lightning Research Carried out by Companhia Energética de Minas Gerais- International Conference on Lightning Protection (ICPL), Italy,1996. [3] Operador Nacional do Sistema Procedimentos de Rede Rio de Janeiro, Disponível em [4] Chan, Sherman, et allie ASPEN Oneliner Reference Manual - San Mateo CA 1999.