3
Universidade Federal de Uberlndia Faculdade de Engenharia
Eltrica
Projeto Interdisciplinar 2
Antnio de Oliveira Costa Neto 11011EEL049
Hlio Rubens Jacob da Silva11011EEL017
Guilherme Beraldo Silveira e Silva98097
Male Palma Veloso11011EEL048
Victor Hugo Pessoa Mapelli11011EEL045
Uberlndia2014
Sumrio
1
Objetivo............................................................................................................03
2
Introduo.......................................................................................................03
2.1 Fator de
Potencia.........................................................................................03
2.2 Regulao de tenso em sistemas na distribuio de energia
eltrica.....04
2.3 Dispositivos empregados na Regulao de
Tenso...................................05
3 Descrio do
Projeto....................................................................................10
3.1 Anlise dos nveis de tenso e fator de
Potencia.......................................12
3.4 Perdas no
Sistema.........................................................................................14
4 Melhorias
propostas....................................................................................22
4.1
Conceitos......................................................................................................22
4.2 Estudo de
Caso............................................................................................23
5 Aumento de potencia
ativa.........................................................................27
5.1 Potencia ativa e queda de
tenso..............................................................27
5.2 Anlise econmica do aumento da potencia
ativa...................................29
5.3 Tempo de retorno do investimento do banco de
capacitores.................32
5.4 Multa anual por violao de
tenso..........................................................33
6
Concluso....................................................................................................34
1-ObjetivoEste relatrio tem como objetivo demonstrar os
benefcios provenientes do controle do nvel de tenso de acordo com o
mdulo 8 do PRODIST. Buscando propor estratgias para tal controle,
sero utilizadas tcnicas de engenharia para elevao dos nveis de
tenso dos consumidores, promovendo, dessa forma, uma diminuio dos
gastos da companhia distribuidora devido a perdas tcnicas e
pagamento de multas. E em decorrncia desse fato, uma maximizao dos
lucros provenientes do aumento de energia
comercializada.2-Introduo
Nos dias atuais a preocupao com a Qualidade da Energia tem
aumentado muito. Entende-se por Qualidade de Energia o grau no qual
tanto a utilizao quanto a distribuio de energia eltrica afetam o
desempenho dos equipamentos eltricos. Qualquer variao na amplitude,
forma de onda ou frequncia, em relao aos valores ideais da tenso
senoidal, podem ser consideradas como distrbios na Qualidade da
Energia.
Em pases como Estados Unidos e tambm na Europa j existem normas
que visam melhorar a Qualidade da Energia estabelecendo limites
para o consumo de Energia Reativa e tambm limitando a Distoro
Harmnica que as cargas podem produzir na rede eltrica. Com isso,
possvel obter uma srie de benefcios, como por exemplo, a diminuio
de perdas, reduo no stress de transformadores devido ao aquecimento
excessivo, reduo da interferncia nos sistemas de telefonia e
comunicao, entre outros.
2.1-O fator de potncia
O FP utilizado para quantificar e tarifar a energia ativa e
reativa presentes no sistema eltrico em praticamente todo o
mundo.
O FP tambm um dos responsveis para a minimizao de perdas no
sistema eltrico, o que de grande utilidade no momento.
Como sabemos, o Fator de Potncia afetado tanto pela defasagem
angular entre a corrente e a tenso como pela presena de componentes
harmnicas na tenso e na corrente. Deste modo, necessrio ser
analisado qual dos problemas deve ser atacado quando se pensa em
uma soluo para os baixos valores de Fator de Potncia de uma
instalao eltrica.
De acordo com o mdulo 8 PRODIST para unidade consumidora ou
conexo entre distribuidoras com tenso inferior a 230 kV, o fator de
potncia no ponto de conexo deve estar compreendido entre 0,92
(noventa e dois centsimos) e 1,00 (um) indutivo ou 1,00 (um) e 0,92
(noventa e dois centsimos) capacitivo.
Para unidade consumidora com tenso igual ou superior a 230 kV os
padres devero seguir o determinado no Procedimento de Rede.Para
unidade produtora de energia, o fator de potncia deve estar
compreendido entre os valores estabelecidos nos Procedimentos de
Rede.
Quando o Fator de Potncia corrigido e elevado, a empresa passa a
utilizar energia da forma mais correta e econmica devido ao fato de
que:
Desaparecimento do acrscimo cobrado nas contas de energia
eltrica por conta de circulao de reativos na rede; Melhoria no
aproveitamento da energia eltrica para gerao de trabalho til;
Diminuio das variaes de tenso (oscilaes); Melhoria da eficincia dos
equipamentos com a reduo de consumo; Aumento da vida til dos
equipamentos; Diminuio das perdas jaulicas; Melhoria do
aproveitamento dos transformadores devido liberao de carga.2.2.
Regulao de tenso em sistemas na distribuio de energia eltrica
No Brasil, as concessionrias de distribuio de energia eltrica so
obrigadas a fornecer energia eltrica em nveis de tenso conforme
estabelece a ANEEL (Agncia Nacional de Energia Eltrica). Portanto,
o fornecimento desses nveis tem que estar dentro de certos limites
aceitveis para no comprometer o funcionamento correto dos
equipamentos pertencentes aos consumidores.So estabelecidos os
limites Adequados, Precrios e Crticos para os nveis de tenso em
regime permanente, os indicadores de qualidade, os critrios de
medio e registro, prazos para regularizao e de compensao ao
consumidor, caso os limites para o atendimento apropriado no sejam
obedecidos. Tendo isso em vista, fica clara a importncia de se
obter uma adequada regulao de tenso nos sistemas de distribuio de
energia eltrica para atender a tais legislaes.Os problemas
relativos ao perfil de tenso nas redes eltricas so um dos mais
severos relacionados qualidade de energia eltrica. Diferentes modos
e mtodos de controle de tenso sero apresentados a seguir.
2.3. Dispositivos empregados na Regulao de Tenso
As cargas ligadas rede de distribuio de energia eltrica variam
no decorrer do dia devido, principalmente, s manobras e oscilaes na
demanda de consumo. Juntamente com a carga, a tenso fornecida pela
empresa distribuidora tambm varia. Para resolver esse problema so
instalados alguns dispositivos para melhorar o perfil de tenso. Os
principais so: Bancos de Capacitores Reguladores de Tenso
Os dispositivos so usados em sistemas de distribuio de energia
eltrica visando reduo das perdas de potncia, minimizao dos efeitos
provocados pela queda de tenso ao longo do alimentador e/ou a
balano reativo. Alm disso, o funcionamento correto desses
dispositivos permite o atendimento s faixas de tenso exigidas pela
legislao. Outro fator relevante a interao entre esses dispositivos,
pois esta pode ser controlada em tempo real ou por meio de
pr-programao.
Banco de capacitoresEm sistemas de distribuio, os bancos de
capacitores promovem inmeras vantagens como, por exemplo, o
cancelamento do excedente de potncia reativa gerada pelas cargas
indutivas ou outras cargas com baixo fator de potncia.Os bancos de
capacitores diminuem a corrente no alimentador, fazendo o mesmo
suprir mais cargas. As perdas na linha tambm so significativamente
reduzidas uma vez que dependem do quadrado da corrente (RxI2). Esse
dispositivo tambm eleva a tenso no alimentador, reduzindo uma parte
das perdas produzidas pelas cargas do sistema.A aplicao correta dos
bancos de capacitores pode ampliar a eficincia do sistema e reduzir
a queda de tenso. No entanto, seu uso incorreto pode significar uma
maior perda e sobretenses. Geralmente, utiliza-se a compensao
reativa por meio de capacitores tanto por fatores econmicos, para
evitar penalidades, quanto por fatores de desempenho e qualidade de
energia fornecida pelo sistema, uma vez que se diminuem as perdas.
Nos sistemas de distribuio, o emprego dos bancos de capacitores
ocorre tanto na barra da subestao (Cshunt) quanto ao longo dos
alimentadores (C1), como pode ser visto na Figura 1.
Figura1De acordo com a figura, o Cshunt o banco de capacitores
conectado barra secundria da subestao, aplicado no controle de
reativos no sistema com o intuito de manter a tenso dentro dos
limites estabelecidos. So utilizados para melhorar o fator de
potncia. Os capacitores so postos em operao de acordo com a
necessidade do sistema, sendo que todos os bancos so raramente
chaveados em uma nica operao. As operaes de chaveamento de bancos
de capacitores em subestao so acompanhadas diariamente por sistemas
supervisrios remotos ou por controladores locais.Os capacitores
podem ser instalados ao longo dos circuitos de distribuio em
paralelo ou srie. Em paralelo, o local onde foi instalado o
capacitor passa a compensar reativos, elevando a tenso naquele
ponto conforme ilustra a Figura 2. J na configurao srie, o
capacitor passa a funcionar como um regulador de tenso automtico
comandado pela corrente, pois compensa a reatncia da linha.
Figura 2Os capacitores instalados em paralelo permitem uma
elevao constante da tenso no alimentador, bem como uma diminuio na
variao da mesma, uma vez que essa elevao independe da corrente de
carga. O chaveamento de capacitores permite reduzir perdas, pois
assim como o fluxo reativo muda, o estado do capacitor pode mudar
de ligado para desligado e acompanhar o fluxo. Em carga leve, a
presena de capacitores fixos pode elevar a tenso acima dos limites,
portanto faz-se necessrio a presena de bancos de capacitores
chaveados. Capacitores fixos so mais fceis de serem instalados e
dimensionados quando comparados com os chaveados, alm de serem mais
baratos. Devido s pesquisas recentes, j existem disponveis no
mercado diversos softwares para dimensionamento, alocao e
chaveamento adequado de bancos de capacitores. O controle local dos
capacitores pode ter como apoio tomada de deciso, diversas
estratgias, tais como:
Hora do dia: Os capacitores so chaveados em horrios previamente
programados;
Temperatura: Altera-se o estado dos capacitores de acordo com a
temperatura; Tenso: O controlador estabelece larguras de faixas,
limites e tempos para reduzir operaes de chaveamento, baseado na
medio da tenso.
Potncia Reativa: O capacitor se utiliza de medidas de reativos
para tomar a deciso de chaveamento; Fator de potncia: O controle do
capacitor faz medies do fator de potncia e as utiliza para decidir
por alterar seu estado. Essa metodologia dificilmente empregada;
Corrente: O capacitor faz medies da corrente na linha para tomar
deciso.Muitos controles oferecem algumas ou at mesmo todas essas
estratgias, utilizando-as at mesmo combinadas.
Devido diminuio dos custos das tecnologias, muitos sistemas
empregam bancos de capacitores com controle automatizado. As
principais estratgias para controle remoto de capacitores so:
Despacho realizado pelo operador; Despacho dirio programado;
Despacho mediante medies de reativos na subestao e Despacho
utilizando combinao entre medies de variveis na subestao e ao longo
do alimentador.
Reguladores de Tenso
Os reguladores de tenso so autotransformadores com ajuste
automtico de tap, que permitem elevar ou abaixar a tenso.
Normalmente, os reguladores possuem uma faixa de regulao de -10%
+10%. Esses tambm so conhecidos como autotransformadores, que so
equivalentes a transformadores com um enrolamento em srie com
outro. Os reguladores possuem vrias entradas, permitindo a
configurao do nmero de enrolamentos de acordo com a variao da tenso
de entrada. Esse ajuste feito por meio de uma chave rotatria. O
enrolamento escalonado e equipado com comutadores de tap que
permitem a mudana na relao de transformao. A utilizao desses
equipamentos em sistemas de distribuio tem por objetivo manter
constante a tenso no secundrio, compensando as variaes de tenses do
primrio e do secundrio. Geralmente, estes dispositivos so aplicados
em pontos ao longo do alimentador em que a tenso no consegue ser
regulada pela subestao. A Figura 3 ilustra reguladores instalados
ao longo dos alimentadores.
Figura 3Um regulador monofsico ANSI (American National Standards
Institute) possui trs buchas: Fonte, Carga e Fonte-Carga, conforme
pode ser visto na Figura 4. O enrolamento srie encontra-se entre a
Fonte e a Carga, com o tap do lado da carga.
Figura 4Os reguladores trifsicos, geralmente utilizados em
subestaes, controlam as trs fases simultaneamente. Eles podem ter
conexes Estrela com Terra, Tringulo Aberto e Tringulo Fechado,
conforme mostra na Figura 5.
Figura 5
3. DESCRIO DO PROJETOInicialmente, um sistema com um
transformador que fornece energia a 3 alimentadores idnticos,
formados por 9 transformadores cada um foi previamente simulado, e
dados como tenses de fase e de linha, correntes, fator de potncia,
entre outros, foram obtidos atravs deste estudo. partir desse
ponto, os dados foram coletados e ento o seguinte relatrio foi
gerado.Esse relatrio tem como um de seus objetivos mostrar a
melhoria de tenso e fator de potncia obtida em um estudo de caso
onde 4 situaes distintas foram propostas. Alm disso, ele discorre
sobre as perdas nos cabos e nos transformadores devido ao efeito
joule. Vale lembrar que o Mdulo 8 do PRODIST foi consultado para
que os valores precrios e crticos de tenso e corrente fossem
obtidos. As 4 situaes em que esse estudo foi realizado so citadas
abaixo: Primeira situao: Sistema praticamente sem carga e sem banco
de capacitores; Segunda situao: Sistema com carga e sem banco de
capacitores; Terceira situao: Sistema sem carga e com banco de
capacitores; Quarta situao: Sistema com carga e com banco de
capacitores;
Os dados obtido nos 4 casos a cima citados so mostrados
abaixo.
Tabela 1 - Sistema com carga leve e sem banco de capacitores
Tabela2 - Sistema com carga pesada sem banco de capacitores
Tabela3 - Sistema sem carga e com banco de capacitores
Tabela4 - Sistema com carga pesada e com banco de
capacitores
3.1. ANLISE DOS NVEIS DE TENSO E FATOR DE POTNCIAComeando a
anlise pela primeira situao, observa-se que os nveis de tenso no
saram da situao ideal proposta pelo Mdulo 8 do PRODIST, assim, a
concessionria de energia fica livre de multas e atende os
consumidores com o nvel ideal de tenso. Porm, j nesta situao,
nota-se que em alguns transformadores ouve violao dos nveis de
fator de potncia. Essas variaes foram pequenas e mesmo que fossem
grandes, no acarretariam em multa para concessionria em questo,
apenas diminuiriam a sua boa reputao.Na segunda situao, foi
observado que ouve violao dos nveis de tenso no secundrio de todos
os transformadores presentes nos alimentadores, e o nico que fugiu
dessa situao foi o transformador alimentador da subestao. Alm
disso, o fator de potncia apareceu fora dos limites definidos pelo
PRODIST. Como consequncia da transgresso da tenso, a concessionria
sofrer com uma multa, que ser apresentada mais adiante, no item
sobre retorno de investimento do banco de capacitores.No terceiro
caso, j com o banco de capacitores, o nvel de tenso que j estava
dentro dos limites, melhorou ainda mais, permitindo que mais cargas
pudessem ser acrescidas sem que houvesse extrapolao dos nveis
permitidos. O nico problema, neste caso, foi o fator de potncia,
que devido a falta de cargas indutivas e a presena do banco de
capacitores, tornou-se negativo e fugiu dos limites. Como j dito
anteriormente, a violao do fator de potncia no implica em multa,
mas uma boa soluo seria o chaveamento automtico desse banco, a fim
de garantir seu uso apenas em situaes necessrias.No quarto e ltimo
sistema, nem a tenso e nem o fator de potncia extrapolaram os
limites, garantindo assim, uma melhor qualidade da energia vendida,
ausncia de multa e melhoria da reputao da concessionria perante
ANEEL (Agncia Nacional de Energia Eltrica). Nota-se que o
dimensionamento do banco de capacitor atendeu as necessidades
encontradas e cumpriu bem o seu papel. Para finalizar a parte sobre
ganho de tenso com o banco de capacitores, a figura abaixo foi
criada.
Tabela5 - Aumento de tenso aps insero do banco de
capacitores
3.2. PERDAS NO SISTEMAExistem basicamente dois tipos de perdas
nesse sistema. As perdas localizadas nos transformadores, e as
perdas que ocorrem devido passagem de corrente nos cabos.O primeiro
tipo pode ser facilmente encontrado atravs da subtrao da potncia de
entrada dos transformadores da potncia de sada dos mesmos, como
mostra a equao 1.
Eq. (1)
Em posse dos dados obtidos atravs de simulao, as potncias de
entrada e sada dos nove transformadores foram coletadas e a equao 1
foi ento usada. Assim, as figuras abaixo foram criadas,
demonstrando a perda nos 4 casos.
Tabela 6 - Potncias dos trafos carga leve (sem capacitor)
Tabela 7 - Potncias dos trafos carga pesada (sem capacitor)
Tabela 8 - Potncias dos trafos carga leve (com capacitor)
Tabela 9 - Potncias dos trafos carga pesada (com capacitor)
Ainda analisando as quatro tabelas acima, a potncia dos trafos
foi somada e multiplicada por trs, pois so no total 3
alimentadores. Esse valor, ento, foi subtrado da potncia fornecida
pelo trafo alimentador. A potncia resultante dessa subtrao aparece
nas 4 tabelas como as perdas nos cabos. Dividindo esse valor por
27, que representam os 9 trechos em 3 alimentadores, obteve-se
tambm as perdas nos cabos por trecho. Assim, as figuras citadas
mostram tanto as perdas individuais em cada trafo, como tambm as
perdas totais nos cabos e as perdas por cada trecho de cabo.Uma
anlise mais detalhada das perdas nos cabos tambm pode ser
realizada. Observando o sistema com carga leve sem capacitor e com
capacitor, vimos que a perdas nos cabos aumentou. Esse fato
explicado pela corrente reativa que consumida pelo banco de
capacitores.Outra anlise nos dados mostrados pode ser feita nas
perdas nos cabos no sistema com carga com capacitor e com carga sem
capacitor. No sistema carga pesada sem capacitor, as perdas nos
cabos foram de 0,527 kW enquanto que no sistema carga pesada com
capacitor, as perdas nos cabos foram de 0,519 kW. Na primeira
vista, essas perdas decresceram devido a diminuio da circulao da
corrente reativa. Somente esse fato isolado representaria uma
diminuio maior do que a que foi encontrada, porm o acrscimo do
banco de capacitores no s diminuiu a circulao de reativos, como
tambm gerou um aumento de tenso. Esse aumento de tenso, fez com que
as cargas de potncia constante diminussem a corrente ativa
demandada, mas tambm aumentou o consumo de corrente ativa das
cargas de impedncia constante, fazendo assim que houvesse uma maior
perda por corrente ativa. Por fim, conclui-se que o aumento de
tenso representou um aumento das perdas por corrente ativa, o que
no final, gerou maiores receitas a concessionria.Para determinar a
porcentagem de perdas devido a corrente ativa, o seguinte
procedimento foi realizado:Primeiramente, foi considerado que cada
trecho possui uma mesma perda. Tal fato no ocorre na realidade,
pois os cabos possuem comprimentos distintos, e a corrente que
passa por eles no a mesma. Devido a impossibilidade de determinar
essa resistncia dos cabos atravs do desconhecimento de seu
comprimento, e considerando as perdas constantes por cada trecho, a
potncia devido as perdas foi dividida por cada trecho e um valor de
resistncia foi encontrado;Aps a determinao das resistncias por
trecho, a corrente foi divida em ativa e reativa, multiplicando o
seu valor pelo fator de potncia para obteno da primeira, e
multiplicando pelo seno do arco-cosseno do fator de potncia, para
obteno da segunda. Tais equaes so mostradas abaixo;Tanto a corrente
ativa quanto a reativa foram multiplicadas pela resistncia
anteriormente encontrada, e ento as perdas devido a elas foi
descoberta;Por fim, as perdas devido a corrente ativa foram dividas
pelas perdas totais por trecho, para ter uma idia de quantos por
cento era a sua contribuio;
Eq. (2)
Eq. (3)
As quatro primeiras figuras abaixo demonstram a determinao da
resistncia por trecho, enquanto que as 4 seguintes demonstram as
contribuies das correntes ativas e reativas.
Tabela 10 - Resistncia dos cabos. Sistema carga leve sem
capacitores
Tabela11 - Resistncia dos cabos. Sistema carga pesada sem
capacitores.
Tabela12 - Resistncia dos cabos. Sistema carga leve com
capacitores.
Tabela13 - Resistncia dos cabos. Sistema carga pesada com
capacitores.
Tabela14 - Correntes e perdas nos trechos. Sistema carga leve
sem capacitores.
Tabela15 - Correntes e perdas nos trechos. Sistema carga pesada
sem capacitores
Tabela16 - Correntes e perdas nos trechos. Sistema carga leve
com capacitores.
Tabela17 - Correntes e perdas nos trechos. Sistema carga pesada
com capacitores.
Atravs das 4 ltimas tabelas acima, possvel analisar o
comportamento do banco de capacitores em relao a proporo das perdas
devido a corrente ativa sobre as perdas totais por
trecho.Analisando o sistema sem capacitores, nota-se que o aumento
de carga faz com que a porcentagem de perdas devido corrente ativa
em relao s perdas totais diminui, pois mais reativos so injetados
na rede. Com a insero do banco de capacitores, ocorre o oposto.
medida que o sistema vai se tornando carregado, essa porcentagem
aumenta o que significa maior lucro para a concessionria de energia
eltrica, j que o banco de capacitores compensa os reativos
adicionados e eleva a tenso, fazendo com que cargas de impedncia
constante consumam mais.
4 Melhorias propostas4.1 Conceitos
Conforme mostrado no Grfico 1 pode-se observar que com o
acrscimo dos bancos de capacitores todos os transformadores esto
dentro da faixa adequada segundo o Mdulo 8 do PRODIST. Entretanto,
qualquer aumento sbito de carga ou at mesmo um aumento de demanda
normal com o aumento de consumo pode colocar novamente o nvel de
tenso em uma faixa precria gerando, dessa forma, prejuzos econmicos
por meio de multas por fornecimento de tenso em nveis inadequados e
uma deteriorao da imagem da empresa perante ANEEL.
Grfico 1De forma a garantir a segurana interessante elevar a
tenso para o centro da rea da faixa adequada chegando tal valor
entre 0,98 ou 0,99 da tenso de fornecimento.Sabe-se que as cargas
existentes na distribuio de energia eltrica so divididas em dois
grupos: Cargas de potncia constante onde o aumento de tenso causa
uma diminuio da corrente reduzindo as perdas joule nos condutores
do sistema, entretanto sem o aumento de entrega de uma maior
quantidade de potncia ativa. Cargas de impedncia constante onde o
acrscimo de tenso promove um acrscimo de potncia ativa a ser
entregue aos consumidores na ordem de duas vezes a variao de tenso
acrescida.Dessa forma, sabendo que o sistema formado por cerca de
30% de cargas de impedncia constante possvel realizar um pequeno
estudo para ilustrar como a elevao do nvel de tenso prximo nominal,
ou seja, no centro da rea da faixa adequada totalmente vivel em
termos de qualidade do produto e em retorno financeiro uma vez que
possvel distribuir mais potncia ativa.
4.2 Estudo de caso
Para exemplificar ser usado o sistema onde foi inserido o banco
de capacitores anteriormente. As tabelas 1 e 2 mostram o acrscimo
de tenso a ser inserido em cada transformador com a finalidade de
chegar no nvel de tenso prximo da nominal com o sistema em carga
pesada e em carga leve respectivamente.Carga pesada
TrafosV a ser inserido(pu)V mdio a ser inserido (pu)V mdio a ser
inserido (V)
T10,0590,05621,36
T20,054
T30,057
T40,056
T50,057
T60,055
T70,055
T80,057
T90,056
Tabela 18- Tenso a ser inserida no sistema com carga pesada
Carga leve
TrafosV a ser inserido(pu)V mdio a ser inserido (pu)V mdio a ser
inserido (V)
T10,0220,0228,30
T20,021
T30,023
T40,022
T50,023
T60,021
T70,021
T80,023
T90,022
Tabela 19- Tenso a ser inserida no sistema com carga
leveAnalisando os dois casos com carga pesada observado que o
acrscimo mdio de tenso a ser inserido de 21,36 volts e de 8,3 volts
para carga leve.Sendo assim, o clculo da potncia a ser acrescida
por meio das cargas de impedncia constante ser feito da seguinte
maneira:
Na tabela 3 seguem os valores do acrscimo de potncia ativa em
cada transformador nos dois casos:Carga pesadaCarga leve
TrafosPotncia ativa acrescida (kW)Potncia ativa acrescida
(kW)
T114,010,594
T29,610,422
T35,640,234
T414,000,594
T55,640,234
T69,610,422
T79,600,413
T85,630,234
T913,990,596
Tabela 20- Acrscimo de potncia ativa por transformador
mostrada nos grficos 3 e 4 a comparao entre as potncias antes e
depois do acrscimo de tenso.
Grfico 3
Grfico 4
Finalmente, considerando um regime de 30 dias com um
funcionamento de 4 horas para o sistema em carga pesada e 4 horas
para o sistema em carga leve e tomando como base um valor mdio do
quilowatt-hora de 34 centavos de real pode-se estimar o ganho com o
a elevao de tenso conforme o Grfico 5.
Grfico 5O Grfico 6 ilustra o percentual do faturamento de
energia com elevao de tenso em relao ao montante total.
Grfico 6
importante ressaltar que a introduo de banco capacitores
importante na correo do nvel de tenso nas redes de distribuio e no
fator de potncia. Entretanto, a potncia ativa obtida com esse
recurso pequena se comparada com outros meios de elevao de tenso,
alm disso, a insero excessiva de capacitores pode levar o sistema a
ter caractersticas capacitivas gerando perdas.Pode-se observar que
com esse procedimento no s o nvel de tenso est em um patamar
totalmente confivel, assim como houve um aumento na distribuio de
potncia ativa, gerando um aumento financeiro para a empresa.Sendo
assim, vivel trabalhar com uma tenso no somente dentro da faixa
considerada adequada como tambm, colocar o nvel de tenso prximo
nominal, cabendo ao corpo de planejamento estudar a melhor
tecnologia e forma de construo das redes de distribuio para
promover tal elevao.5 Aumento de potencia ativa 5.1 Potncia ativa e
queda de tenso
A introduo de banco de capacitores no sistema altera quantidade
de potencia reativa que transitando na rede, da seguinte
forma,quando se tem uma produo local de reativo no mais precisa se
absorver reativo vindo da rede eltrica, logo no condutor tem maior
transporte de correte ativa, portanto uma menor queda de tenso
devido ao a corrente reativa.Nas simulaes, observar-se tal variao
de potencia atravs da tabela 6 e 7 para carga leve e tabela 8 e 9
para carga pesada.A tabela 6 mostra os valores de potencia ativa e
reativa pra carga leve sem capacitor dos sistemas enquanto a tabela
8 mostra tambm valores de potencia ativa e reativa para carga leve
com capacitor. Podemos observar atravs do grfico 4, que a potencia
ativa no total aumenta para a situao com capacitor, consequncia da
gerao de reativos local. J para situao de carga pesada foi montado
s tabelas 8 e 9.A tabela 8 mostra os valores de potencia ativa e
reativa pra carga pesada sem capacitor do sistema enquanto a tabela
9 mostra tambm valores de potencia ativa e reativa para carga
pesada com capacitor. Podemos observar atravs do grfico 3, que a
potencia ativa no total aumenta .Podemos notar, utilizado as
tabelas 6 e 7 que as perdas tcnicas em cada trecho aumentaram, pois
a maior circulao de corrente ativa, que no foi seguindo nas tabelas
8 e 9, onde as perdas tcnicas diminuram devido menor parcela de
contribuio da parte reativa nas perdas.
5.2-Anlise econmica do aumento da potencia ativa
A energia que e realmente cobradas do consumidor e a energia
ativa, logo se conseguir abaixa o consumo de energia reativa e
aumentamos a energia ativa vendida pelo menos trecho, o faturamento
da concessionria de energia ser maior.Em nossas simulaes,
considerando 30% da carga como impedncia constante, temos que a
variao de tenso causada pelo banco causa o uma variao potencia
aproxima do dobrada da variao de tenso, o restantes da cargas so de
potencia constante logo no a variao de potencia.Utilizado os dados
das tabelas 6 e 8, equacionar o ganho real de potencia ativa
economizada da seguinte forma:
onde:De posse de tal equao conseguimos montar tabelas que
demonstram o ganho de cada transformador para carga leve e carga
pesada.
Tabela 21
Tabela22Pensado que apenas 4 horas por dias o sistema opera na
carga leve e mais 4 na carga pesada, consideramos que a tarifa
seria de 0,34 e perodo de 30 dias. O soma dos dois perodos temos a
aumento do faturamento somente um trecho igual a:
Porm so 3 trecho iguais a essa, logo a faturamento da
concessionria pode aumentar para:Total de economia mensal
(R$)5129,6616
5.3 Tempo de retorno do investimento do banco de capacitores
O tempo de retorno do investimento do banco de capacitor e dado
pelo valor total de dos bancos de capacitores sobre o faturamento
com esse banco.
Para tal necessrio saber a potencia de cada banco de
capacitores, a quantidade e o valor de mercado, que foi organizado
na tabela 8.
Tabela23Utilizado a equao2 e o total da tabela 23 e o valor do
investimento do item anterior temos:
5.4 Multa anual por violao de tenso
A multa por violao de tenso se da quando a concessionria de
energia ultra passa as faixas de tenses adequada de terminada pelo
modulo 8 do PRODIST:
Figura 6: Faixas de tenso em relao de referenciaOnde: Tenso de
Referncia (TR); Faixa Adequada de Tenso (); Faixa Precria de Tenso
(); Faixa Critica de Tenso();Pontos de conexo de tenso nominal
igual ou inferior 1 kV(380/220)
Tabela 24Utilizado dessa metodologia podemos escrever os
seguintes grficos para a simulao:
Tabela 25Podemos observar, com auxilio da tabela 25, que a
concessionria esta violando a tenso no perodo da carga pesada o que
acarreta a ela uma multa de 1000 reais anuais, por esta na faixa de
tenso precria.
6 Concluso
Depois de expor conceitualmente as definies de cada proposta
apresentada com o intuito de melhorar os nveis de tenso, observamos
atravs da coleta de dados que diversos fatores so de extrema
importncia na otimizao dos dados e maximizao do lucro. Observamos
tambm que com a adio dos bancos de capacitores, tivemos uma
diminuio das perdas, tanto nos transformadores quanto tambm nos
cabos. Observamos tambm as caractersticas das cargas na rede onde
ela possui cargas de potencia constante e impedncia constante, e em
cima dessa premissa foi proposto um estudo com 70% de contribuio
para cargas de potencia constante e apenas 30% de contribuio para
cargas de impedncia constante, fizemos e observamos que este
sistema vivel em termos de qualidade do produto e em rapidez do
retorno financeiro dentro de (mdio prazo).