Disponibilidade da Energia Eléctricaave.dee.isep.ipp.pt/~see/jornadas2010/Jornadas/images/Pdf/... · Fontes comutadas Equipamentos diversos (soldadura, corte, etc.) OrigemOrigemdas
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APC by Schneider Electric – Name – Date
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1.1.1.1. Apresentação APC Apresentação APC Apresentação APC Apresentação APC by by by by Schneider Schneider Schneider Schneider ElectricElectricElectricElectric2.2.2.2. Qualidade Qualidade Qualidade Qualidade da Energiada Energiada Energiada Energia3.3.3.3. Case Case Case Case StudyStudyStudyStudy Indústria AutomóvelIndústria AutomóvelIndústria AutomóvelIndústria Automóvel4.4.4.4. Case Case Case Case StudyStudyStudyStudy Indústria dos plásticosIndústria dos plásticosIndústria dos plásticosIndústria dos plásticos5.5.5.5. FimFimFimFim
AgendaAgendaAgendaAgenda
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A qualidade da energia depende da :
Disponibilidade
Fiabilidade
…
Qualidade
de EnergiaConceitos
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Fiabilidade é a capacidade que um sistema ou componente tem de executar as suas funções sob determinadas condições e durante um certo período de tempo [IEEE 90].
A Disponibilidade, por seu turno, é o grau a que um sistema ou componente está operacional e acessível, quando é necessária a sua utilização [IEEE 90].
�Quebras Quebras Quebras Quebras de tensãode tensãode tensãode tensão
�Falhas de aplicações
� CavasCavasCavasCavas
� Interrupções nos processos, perda de dados informáticos, perigo para a vida humana (aplicações médicas, sistemas de protecção contra incêndios, etc.)
�Degradação da Tensão da rede causada por uma carga não linear
Gerador de Harmónicos
Outras Cargas
Fonte de tensão
Causa Causa Causa Causa (cargas)(cargas)(cargas)(cargas) / Consequência / Consequência / Consequência / Consequência (fonte)(fonte)(fonte)(fonte) =>THDI/THDU=>THDI/THDU=>THDI/THDU=>THDI/THDU
Outubro /2009
HarmónicosHarmónicosHarmónicosHarmónicosQualidade
de Energia
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ANÁLISEANÁLISEANÁLISEANÁLISE
Auditoria à instalaçãoAuditoria à instalaçãoAuditoria à instalaçãoAuditoria à instalação eléctrica:eléctrica:eléctrica:eléctrica:
� THDI e THDUnos vários pontos da instalação.
� Factor de crista e elevadosK
� Verificar se o dimensionamento e selectividadeda instalação.
� Verificar se as baterias de condensadores estão preparadas paraambientesharmónicos.
� Quantificar e qualificar a presençade transitórios
� Controlar o potencial eléctrico das terras de serviçoe protecção
Outubro /2009
Qualidade
de Energia
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Os Os Os Os harmónicosharmónicosharmónicosharmónicos da instalaçãoda instalaçãoda instalaçãoda instalação
A A A A reactivareactivareactivareactiva solicitada ao fornecedorsolicitada ao fornecedorsolicitada ao fornecedorsolicitada ao fornecedor
As As As As falhasfalhasfalhasfalhas de energiade energiade energiade energia
CavasCavasCavasCavas e e e e transitóriostransitóriostransitóriostransitórios
Equacionar as soluçõesEquacionar as soluçõesEquacionar as soluçõesEquacionar as soluções
Outubro /2009
Qualidade
de Energia
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�Aplicação de Sistema de Alimentação Ininterrupta com autonomia
reduzida
� Filtragem harmónicaglobal ou parcial
�Aplicação de baterias de condensadores (solução condicionada pela
aplicação de filtragem harmónica)
�Aplicação de gerador ( solução complementar)
�Optimizar os equipamentos existentes no que respeita a filtros e tipos
�Maior investimento face à filtragem de harmónicos
�Prescinde de bateria de condensadores para montante*
� Torna a instalação imune a falhas e cavas de tensão
�Garantia de THDU < 2 %
*Quandoa UPS alimenta o QGBT
Aplicação de UPS
Outubro /2009
Soluções possíveis
Como não poluir
Qualidade
de Energia
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Aplicação de Sistemas de Alimentação ininterruptaAplicação de Sistemas de Alimentação ininterruptaAplicação de Sistemas de Alimentação ininterruptaAplicação de Sistemas de Alimentação ininterrupta
�Uma UPS também funciona como um filtro
THDITHDI
THDI da UPS THDI da UPS THDI da UPS THDI da UPS
de 3%de 3%de 3%de 3%THDI THDI THDI THDI das cargas das cargas das cargas das cargas informáticasinformáticasinformáticasinformáticas
de 70% a 100%de 70% a 100%de 70% a 100%de 70% a 100%
� Uma energia de boa qualidade, é a melhor garantia de bom funcionamento de qualquer equipamento.
Outubro /2009
Soluções possíveisSoluções possíveisSoluções possíveisSoluções possíveisComo não poluirComo não poluirComo não poluirComo não poluir
Qualidade
de Energia
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THDI
Aplicação de filtros activos SWAplicação de filtros activos SWAplicação de filtros activos SWAplicação de filtros activos SW
Outras soluções para:Outras soluções para:Outras soluções para:Outras soluções para:Qualidade
de Energia
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1.1.1.1. Apresentação APC Apresentação APC Apresentação APC Apresentação APC by by by by Schneider Schneider Schneider Schneider ElectricElectricElectricElectric
2.2.2.2. Qualidade Qualidade Qualidade Qualidade da Energiada Energiada Energiada Energia3.3.3.3. Case Case Case Case StudyStudyStudyStudy Indústria AutomóvelIndústria AutomóvelIndústria AutomóvelIndústria Automóvel4.4.4.4. Case Case Case Case StudyStudyStudyStudy Indústria dos plásticosIndústria dos plásticosIndústria dos plásticosIndústria dos plásticos5.5.5.5. FimFimFimFim
AgendaAgendaAgendaAgenda
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Case Case Case Case StudyStudyStudyStudy HufHufHufHuf
Problemas Existentes na Instalação
�Interrupção do fornecimento de Energia Eléctrica
�Micro-cortes de Tensão
�Elevados níveis de tensão durante o fim-de-semana
�Disparos de quadros eléctricos
�Avarias de equipamentos
� Elevado conteúdo harmónico nas correntes e tensões
� Subtensão (“Cava de Tensão”) e Sobretensão Momentânea
� Flutuação da tensão (“Flicker”)
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Case Case Case Case StudyStudyStudyStudy HufHufHufHuf
Efeitos
Avaria dos equipamentos utilizados e redução do seu tempo de vida útil
Interrupção ou Deterioração de processos produtivos
Re-arranque e set-up de processos
Perdas de tempo de produção
Impactos negativos sobre o meioambiente
Poluição da Rede eléctrica
Consequências
Aumento dos custos com energia
Custo de manutenção dos equipamentos
Custo de salários durante o períodonão-produtivo
Custo de mão-obra (horas extras)
Custos de transportes especiais
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Case Case Case Case StudyStudyStudyStudy HufHufHufHuf
Monitorização das Perturbações na Instalação
Caracterização das Perturbações na HUF Portuguesa, ano 2006
115
5 6 5 30
20
4060
80100
120140
< 1s 1 a 30s 30s a 1m 1 a 5m > 5m
Duração
Nú
mer
o d
e P
ertu
rbaç
ões
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Case Case Case Case StudyStudyStudyStudy HufHufHufHuf
Questionar para DECIDIR
�Qual ou quais as tecnologias reparadoras a implementar?
�Que retorno de investimento teremos usufruindo de uma boa
Qualidade de Energia Eléctrica?
�Que prioridade dar à implementação de sistemas de monitorização
da qualidade de energia e da onda de tensão?
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Case Case Case Case StudyStudyStudyStudy HufHufHufHuf
� Rendimento de 95% mesmo com baixa carga, mantém-se praticamente
constante de 25 a 100% de carga
� Topologia “on-line” dupla conversão: regeneração permanente da
tensão e da frequência
� THDU a jusante ≤ 3% F/N com 100% de carga não-linear
� THDI inferior a 4% independente do nivel de carga garantido pelo THM
� Variação da tensão de saída < 2% sobre impacto de carga de 100%
� Instalação em paralelo até 6 unidades de redundância ou aumento de
potência
� Pode ser sincronizada com qualquer outra fonte de energia (grupo
electrogéneo, UPS, transformador)
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Case Case Case Case StudyStudyStudyStudy HufHufHufHuf
Solução Implementada
UPS 1 UPS 1 UPS 1 UPS 1 UPS 2UPS 2UPS 2UPS 2
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Case Case Case Case StudyStudyStudyStudy HufHufHufHuf
Diagrama da Alimentação e Distribuição de Energia
UPS 1
500 kVA
UPS 2
500 kVA
TR.1 TR.2 TR.3
400/230V
630 kVA
15000V
400/230V
630 kVA
15000V
400/230V
630 kVA
15000V
Q.G.B.T.1 Q.G.B.T.2 Q.G.B.T.3
Q.G.UPS
Planta Produtiva Serviços Auxiliares
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Case Case Case Case StudyStudyStudyStudy HufHufHufHuf
Auditoria de Qualidade de Energia vs Resultados Obtidos
AntesAntesAntesAntes DepoisDepoisDepoisDepois
PT/QGBT 1
Distorção harmónica global da tensão THDV(R) ≥ 5% 1,94%
Distorção harmónica global das intensidades de corrente THDI(R) 16% 3.05%
Balanço de tensões 0,2% 0,2%
Factor de potência 0,98 0,99
Factor K > 2,0 1,21
PT/QGBT 2
Distorção harmónica global da tensão THDV(R) > 5% 1,95%
Distorção harmónica global das intensidades de corrente THDI(R) > 30% 2,73%
Balanço de tensões 0,2% 0,2%
Factor de potência 0,98 0,98
Factor K > 4,8 1,13
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Case Case Case Case StudyStudyStudyStudy HufHufHufHuf
Resultados Finais
�Qualidade da Forma de Onda de Tensão
� Rede de Energia Eléctrica
� Cargas da Instalação
�Eliminação de Micro-cortes
�Eliminação de Interrupções curtas (< 5m)
� Possibilidade de extensão vs sacrifício
�Eliminação das Cavas de tensão
�Eliminação da Variação dos níveis de Tensão (fim-de-semana)
�Eliminação de Flicker
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Case Case Case Case StudyStudyStudyStudy HufHufHufHuf
Resultados Finais
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1. Apresentação APC by Schneider Electric2. Qualidade da Energia3. Case Study Indústria Automóvel4. Case Study Indústria dos plásticos5. Fim
AgendaAgendaAgendaAgenda
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� Aplicações práticas
� Indústria de Plásticos
Empresa portuguesa, produtora de sistemas de tubagens para água em PVC, PP (Polipropileno), PE (Polietileno) e PVC.C.
Dispõe de um sistema de produção constituído por duas unidades produtivas (extrusão e injecção), onde são processados anualmente 30.000 toneladas de matéria-prima.
A unidade produtiva de extrusão é alimentada em parte por um posto de transformação de 1200 kVA. O consumo efectivo ronda os 850 kVA.
� Apresentação
Dezembro 2008Março 2009
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� Aplicações práticas
�Indústria de Plásticos
�A detecção das falhas
• Apesar da evidente folga em potência, as protecções actuavam sem razão aparente. Foi efectuada uma auditoria energética à instalação onde foram detectadas taxas de distorção em tensão (THDU) da ordem dos 15 %.
• As baterias de condensadores para compensação de potência reactiva não funcionavam mais do que 24 horas em continuo, após o que acabavam por avariar devido ao elevado teor harmónico da instalação.
• O factor de potência desta instalação é bastante baixo (0,6), o que provoca nesta situação elevados custos na facturação de energia reactiva.
Dezembro 2008Março 2009
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� Aplicações práticas
� Indústria de Plásticos
�A detecção das falhas • Os automatismos associados às linhas de produção tinham falhas frequentes de medida e funcionamento provocado pela componente harmónica da tensão que os alimentava.
• Em caso de falha de energia ou cavas de tensão, o reiniciar dos autómatos e PC´s, assim como as variações de velocidade não controladas dos tubos obrigava a parar as linhas, limpar as cabeças de injecção, perdendo horas de produção e sem qualquer garantia que após restabelecido o funcionamento não voltasse a acontecer.
• Mesmo sem falhas externas, a simultaneidade aleatória de algumas cargas que eram alimentadas directamente por este PT, transformavam-se em paragens de produção, davam origem ao disparo das protecções gerais do referido PT.
Em função dos valores medidos a correcção deverá ser efectuada por filtros activos de harmónicas de 120 A e 180 A, a aplicar respectivamente em cada extrusora.
Esta filtragem será indispensável para que seja possível o funcionamento das baterias de compensação reactiva já existentes.
Dezembro 2008Março 2009
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� Aplicações práticas
� Indústria de Plásticos
� Soluções propostas
•Aplicação de UPS
Em função dos valores medidos a UPS deveria ser de 1200 kVA com uma autonomia mínima (3 minutos)Inclui filtragem activa de harmónicos e rectificação de factor de potência.
Dezembro 2008Março 2009
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� Aplicações práticas
� Indústria de Plásticos
� Medidas no QGBT do PT2 após instalação do sistema UPS
Dezembro 2008Março 2009
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� Aplicações práticas
� Indústria de Plásticos
� Medidas no barramento de saída da UPS
Dezembro 2008Março 2009
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� Aplicações práticas
� Indústria de Plásticos
� Medidas no Q.G.Saída (a 100 metros da UPS)
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� Aplicações práticas
� Indústria de Plásticos
� Medidas no Q.G.Saída após aplicação do sistema UPSVoltage