BEM-VINDO AO WEBINAR APRESENTAÇÃO DE CASOS REAIS DE CORREÇÃO DE FATOR DE POTÊNCIA NA PRESENÇA DE FONTES HARMÔNICAS EM INSTALAÇÕES INDUSTRIAIS

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1 BEM-VINDO AO WEBINAR APRESENTAÇÃO DE CASOS REAIS DE CORREÇÃO DE FATOR DE POTÊNCIA NA PRESENÇA DE FONTES HARMÔNICAS EM INSTALAÇÕES INDUSTRIAIS Eng. José Starosta Ação Engenharia e Instalações Ltda

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4 PALESTRANTE: Eng. José Starosta - Especialista em Qualidade de Energia - Presidente da ABESCO - Associação Brasileira das Empresas de Serviços de Conservação de Energia - Diretor da Ação Engenharia.

5 APRESENTAÇÃO DE CASOS REAIS DE CORREÇÃO DE FATOR DE POTÊNCIA NA PRESENÇA DE FONTES HARMÔNICAS EM INSTALAÇÕES INDUSTRIAIS Eng. José Starosta Ação Engenharia e Instalações Ltda

6 Por que compensar os reativos??? Regulação de tensão/qualidade de energia Tarifação de reativos Uso racional de energia Melhora da eficiência dos processos conc M M ENERGIA REATIVA ENERGIA ATIVA MOTOR MOTOR conc M M MOTOR MOTOR CAPACITORES

7 A injeção de reativos e o FP Q (kvar) S1 (kva) Q1 S2 (kva) Q2=Q1-Qcap 1 2 Qcap P (kw)

8 Q [ k V A r ] I [ A ] V p t p [ V ] Q [ k V A r ] V p t p [ V ] Comportamento das cargas T O R Q UE -S E E S T AM P AR IA P E S ADA A Ç Ã O E N G E N H A R IA E IN S T A L A Ç Õ E S 470 L1 L2 L3 A v g / T o t Time [SS.m s ] T O R Q UE - S O L DA P O NT O A Ç Ã O E N G E N H A R IA E IN S T A L A Ç Õ E S L1 L2 L3 A v g / T o t T im e [SS.m s ]

9 Perfil de carga nervoso energia reativa Espectro das Harmônicas da carga 60 segundos

10 Como é o casamento das fontes e das cargas 13,2 kv 690 V 1500 kva 5 % 690 V 1200 kva 1005 Arms 6 pulsos Ztrafo 0,01587 ohm % A Ztrafo V rms 1005 I1 100% 926 0, ,41863 I5 39% 361 0, ,56633 I7 14% 130 0, ,91026 I11 8% 74 0, ,3684 I13 3% 28 0, , I17 5% 47 1, ,1898 I19 3% 23 2, ,51695 Irms/I 1, THD 42% 22,0% M

11 Quais as premissas iniciais e cuidados para um projeto adequado de compensação reativa? Conhecer as fontes: Potencia de CC (impedância), regime ou variação de tensão Conhecer as cargas: Comportamento, variação, regime, componentes harmônicas, tempo da carga, expansão da carga, sensibilidade a fenômenos associados a má Q.E. Existência de outros sistemas de compensação na instalação.

12 Q [kvar] P [kw] P.F Q [kvar] P [kw] P.F Outras definições para um sistema adequado Panama Ports Company de Elspec Engineering Ltd compensação reativa Consumo x Injeção de energia reativa Ressonância Harmônica Zrede: (Zrede +Zcap ) X correntes harmônicas da carga. Sistemas ressonantes ou antiressonantes. Filtro + compensação reativa? Transientes de manobra de capacitores e manobra estática Deseja-se melhorar a regulação de tensão? L1 L2 L3 Avg/Tot 10: 14: 52 10: 15: 00 10: 15: 09 10: 15: 17 10: 15: 25 10: 15: 33 10: 15: 41 10: 15: 49 10: 15: 57 10: 16: 05 10: 16: 13 10: 16: 21 10: 16: 29 10: 16: 37 10: 16: 46 10: 16: 54 Time [HH:MM:SS] Consumo Reativo = Injeção Energia Reativa 10: 14: 52 10: 15: 00 10: 15: 09 10: 15: 17 10: 15: 25 10: 15: 33 10: 15: 41 10: 15: 49 10: 15: 57 10: 16: 05 10: 16: 13 10: 16: 21 10: 16: 29 10: 16: 37 10: 16: 46 10: 16: 54 Time [HH:MM:SS]

13 Ressonância harmônica ocorre quando a frequência de ressonância (rede / capacitor) ~ frequência das correntes harmônicas presentes. Trafo de 1000 kva/5% 11 a 15 a Banco automático=busca pela ressonância Banco de 50 kvar: Hr=20 Banco de 100 kvar:hr=14 Banco de 200 kvar: Hr=10 5 a 7 a 13 a

14 As harmônicas possuem seus próprios perfis e geralmente acompanham a fundamental

15 ...em outras palavras; devemos definir: Quanto será o reativo a ser injetado, dependendo somente do controle do fator de potencia ou também da regulação de tensão. Se o sistema possuirá reatores e qual o dimensionamento dos mesmos. Se o sistema será convencional (manobra em segundos-minutos) ou tempo real (mili-segundos) Se os dispositivos de manobra serão contatores ou elementos estáticos.

16 ...zap na manga Se um sistema de compensação reativa existente é desligado e a distorção de tensão diminui; indícios de ressonância. Necessário estudar nova solução. Se a distorção de tensão é adequada, normalmente uma compensação anti-ressonante funciona bem. Se a distorção de tensão é alta, pode ser necessário uma solução sintonizada (em uma ou duas frequências harmônicas características, no caso de filtro passivo). Neste caso, o sistema compensará a energia reativa simultaneamente ao filtrar as harmônicas; portanto deve haver compatibilidade entre todas as variáveis envolvidas e na mudança da carga tudo pode mudar. Cargas rápidas, sistemas sensíveis a transientes, e que requerem melhoria da regulação de tensão, são indicações para manobra estática, especificada adequadamente

17 CASES COM COMPENSAÇÃO TEMPO REAL- MANOBRA ESTÁTICA

18 Compensação de energia reativa tempo real

19 Q [kvar] P [kw] P.F Q [kvar] P [kw] 0 Tipos de cargas atendidas pela comp. tempo real Automobilística (prensas, solda, borracha, injetoras, ferramentaria e outras) Elevadores, guindastes, pontes rolantes Industria gráficas e Têxteis Papel e celulose Plásticos Utilidades (compressores, bombas, ventiladores) Ar condicionado Panama Ports Company Elspec Engineering Ltd. L1 L2 L3 Avg/Tot 10: 14: 52 10: 15: 00 10: 15: 09 10: 15: 17 10: 15: 25 10: 15: 33 10: 15: 41 10: 15: 49 10: 15: 57 10: 16: 05 10: 16: 13 10: 16: 21 10: 16: 29 10: 16: 37 10: 16: 46 10: 16: 54 Time [HH:MM:SS] Consumo Reativo = Injeção Energia Reativa 10: 14: 52 10: 15: 00 10: 15: 09 10: 15: 17 10: 15: 25 10: 15: 33 10: 15: 41 10: 15: 49 10: 15: 57 10: 16: 05 10: 16: 13 10: 16: 21 10: 16: 29 10: 16: 37 10: 16: 46 10: 16: 54 Time [HH:MM:SS]

20 AUTOMOBILíSTICA SOLDA PONTO 1782kvar/440V

21 POTÊNCIA REATIVA SOLICITADA PELA CARGA E INJETADA PELO COMPENSADOR Kvar solicitado pela carga Kvar injetado pelo Equalizer

22 ZOOM 1 POTENCIA REATIVA SOLICITADA PELA CARGA E INJETADA Kvar solicitado pela carga Kvar injetado pelo Equalizer

23 SEM COMPENSAÇÃO COM COMPENSAÇÃO

24 CONCLUSÕES DO PROJETO A compensação do equipamento é praticamente espelhada ao consumo da carga (inclusive fase por fase) A distorção de tensão reduziu de 10% para 5% O perfil de potencia ativa e aparente é praticamente o mesmo; FP=100% Sensível melhora da regulação de tensão. A corrente média no transformador reduziu de 3000A para 2000A. Outras vantagens de operação certamente deverão ser consideradas, em função do aumento de produtividade

25

26 Guindastes

27 Q [ k V A r ] I [ A ] V p t p [ V ] 1 9 : 3 9 : : 3 8 : : 3 7 : : 3 7 : : 3 6 : : 3 5 : : 3 5 : : 3 4 : : 3 3 : : 3 2 : : 3 1 : : 3 0 : : 3 0 : : 2 9 : : 2 8 : : 2 8 : 0 5 T E C O N-P T 3-ST AR T -UP A ção En g en h aria e In stalaçõ es Ltd a L1 L2 L3 A vg/ T ot T im e [ H H : M M : S S ]

28 GUINDASTES PORTUÁRIOS - DN

29 T H D [ % ] V p t p Q [ k V A r P ] [ k W V ] p t p [ V P ]. F 1 6 : : : : : : : : : : : : : : : 2 1 CO SIPA-DN3-50% -SC /CC A Ç A O E N G E N H A R IA E IN S T A L A C O E S L T D A 2 L1 L2 L3 A v g/ T ot T im e [H H :M M ]

30

31 T H D [ % ] Q V p [ k t p V A I r [ ] A ] V p t p [ V ] L ib r a T e r m in a is - S t a r t u p - P T 0 2 A ç ã o E n g e n h a r i a e I n s t a l a ç õ e s L t d a Correntes de 500 A para 250 A : 3 0 : : 3 1 : : 3 2 : : 3 3 : : 3 4 : : 3 5 : : 3 6 : : 3 8 : : 3 9 : : 4 0 : : 4 1 : : 4 2 : : 4 3 : : 4 4 : : 4 5 : : 4 6 : 5 7 T im e [H H :M M :S S ]

32 Q [ k V A r ] L ib r a T e r m in a is - S t a r t u p - P T 0 2 A ç ã o E n g e n h a r i a e I n s t a l a ç õ e s L t d a : 3 8 : : 3 9 : : 3 9 : : 4 0 : : 4 1 : : 4 1 : : 4 2 : : 4 3 : : 4 3 : : 4 4 : : 4 5 : : 4 5 : : 4 6 : : 4 6 : : 4 7 : : 4 8 : 1 4 T im e [H H :M M :S S ]

33 T H D [ % ] V p t p L ib r a T e r m in a is - S t a r t u p - P T 0 2 A ç ã o E n g e n h a r i a e I n s t a l a ç õ e s L t d a 1 7,5 1 5,0 THDV de 8/10% para 5% 1 2,5 1 0,0 7,5 5,0 2,5 1 3 : 3 2 : : 3 3 : : 3 4 : : 3 4 : : 3 5 : : 3 5 : : 3 6 : : 3 6 : : 3 7 : : 3 8 : : 3 8 : : 3 9 : : 3 9 : : 4 0 : : 4 0 : : 4 1 : 2 6 T im e [H H :M M :S S ]

34 Q [ k V A r ] I [ A ] L ib r a T e r m in a is - S ta r t u p - P T 0 2 A ç ã o E n g e n h a r i a e I n s t a l a ç õ e s L t d a : 2 3 : : 2 3 : : 2 6 : : 2 8 : : 3 0 : : 3 2 : : 3 4 : : 3 6 : : 3 8 : : 4 0 : : 4 3 : : 4 5 : : 4 7 : : 4 9 : : 5 1 : : 5 3 : 2 7 T im e [H H :M M :S S ]

35 I : H 5 [ A ] L ib r a T e r m in a is - S ta r t u p - P T 0 2 A ç ã o E n g e n h a r i a e I n s t a l a ç õ e s L t d a Atenuação da 5ª harmônica na rede aprox. 50% : 2 3 : : 2 3 : : 2 6 : : 2 8 : : 3 0 : : 3 2 : : 3 4 : : 3 6 : : 3 8 : : 4 0 : : 4 3 : : 4 5 : : 4 7 : : 4 9 : : 5 1 : : 5 3 : 2 7 T im e [H H :M M :S S ]

36 Conclusões gerais aplicáveis As cargas devem ser classificadas em: lineares ou não lineares (quanto a especificação de indutores) Regime constante, variação lenta ou rápida (quanto ao tempo manobra) Sensibilidade a variações da alimentação (ETI) (quanto ao transiente de manobra) A definição do sistema de compensação deve considerar alem das premissas clássicas(v, Q, etc): Tipo de Reator anti-ressonante Tipo de manobra (elemento estático ou convencional) Tempo de manobra Premissas de Qualidade de Energia (harmônicas e transientes de manobra)

37 kw=kva FP =100% Banco de capacitores

38 kw=kva FP =100% Banco d de capacitores

39 That s All ZL0 Zrede Vf I5 I7 I1

40 Obrigado! José Starosta