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Qualidade da Energia Eléctrica

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Qualidade da Energia Eléctrica. ISR – Dep. de Engenharia Electrotécnica e de Computadores Universidade de Coimbra. Aníbal Traça de Almeida. 28 de Maio de 2007. Sumário. 1ª Parte Alguns conceitos sobre Qualidade da Energia Eléctrica (QEE). Evolução do conceito. 2ª Parte

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qualidade da energia el ctrica

Qualidade da Energia Eléctrica

ISR – Dep. de Engenharia Electrotécnica e de Computadores

Universidade de Coimbra

Aníbal Traça de Almeida

28 de Maio de 2007.

sum rio
Sumário

1ª Parte

  • Alguns conceitos sobre Qualidade da Energia Eléctrica (QEE).
  • Evolução do conceito.

2ª Parte

  • Avanços tecnológicos e alteração profunda da natureza das cargas.
  • Concorrência à escala global e margens de lucro em alguns sectores
  • Perturbações e “PQ Costs”
  • Economia Digital requer energia eléctrica com “Qualidade Digital”

3ª Parte

  • Clarificação dos deveres e direitos das partes.
  • O que fazer para maximizar a utilidade alcançável com a QEE actualmente atingível e disponível.
alguns conceitos sobre qee
Alguns conceitos sobre QEE
  • Qualidade na Onda
    • (designada também por Power Quality)
    • “Produto” energia eléctrica onde todos os parâmetros estão muito próximos dos valores nominais que o definem (nível de tensão, sistema equilibrado e simétrico, frequência, onda sinusoidal…).
  • Fiabilidade no Fornecimento
    • (designada também por Power Reliability)
    • Relacionada com a continuidade do fornecimento. A potência contratada deve estar “sempre” disponível e com qualidade na onda.
  • Qualidade Comercial
    • Engloba todos os serviços de interface com o cliente relacionados com o fornecimento deste produto particular.
natureza do processo
Natureza do processo.

Factores que interferem com a QEE no sistema que a disponibiliza.

  • Processo ainda assente maioritariamente em grandes centros produtores.
  • Funcionamento síncrono.
  • Oferta = procura em cada instante.
  • Sistema Distribuído de T&D até às cargas.
  • A QEE no local de geração.
  • Degradação introduzida pelo sistema de T&D.
  • Degradação introduzida pelas cargas.
caracteriza o da qualidade de servi o actual
Caracterização da Qualidade de Serviço actual
  • O sistema de T&D está sujeito a factores perturbadores (alguns inevitáveis):
    • Descargas atmosféricas,
    • Quedas de tensão (e sobretensões) entrada e saída de grandes cargas,
    • Contornamentos nos isoladores,
    • Agressões físicas (acidentes, animais, erros humanos…).
  • Podem-se mitigar estes factores mas não suprimi-los na totalidade.
  • É assim em todo o mundo
  • Estes factores provocam uma degradação cumulativa na QEE.
  • Qualidade de serviço no cliente é a resultante da robustez do sistema global aos factores perturbadores.
slide6

Curva CBEMA reflecte esta realidade

Base da EN 50160, do RQS, ...

Banda de variação permitida

87 – 106% Valor Nominal

Curva CBEMA -“Computer Business Equipment Manufactures Association”, definida pelo EPRI (Tom Key) em 1978.

partes envolvidas no processo
Partes envolvidas no processo.

“Stakeholders”

  • Empresas do sistema eléctrico que englobam:
    • Produção, Transporte, Distribuição.
  • Clientes
    • Residencial.
    • Comercial.
    • Industrial
  • Fornecedores de equipamentos
  • Entidade Reguladora
evolu o das exig ncias
Evolução das exigências

Grandes avanços tecnológicos e alteração profunda da natureza das cargas

    • Estas são simultaneamente mais sensíveis e mais perturbadoras da QEE
    • As cargas não lineares são já 100% em alguns sectores.
  • Concorrência à escala global
  • Margens de lucro marginais em alguns sectores
  • Perturbações causam quebra de produtividade - “PQ Costs”
  • EE factor crucial para a competitividade
  • “Economia Digital requer energia com “Qualidade Digital”
slide9

Fiabilidade atingível e exigências actuais

Desadequação entre a QEE disponibilizada e a QEE requerida pelas

cargas da nova economia.

registos da qee actualmente disponibilizada

Curva ITIC

Percentagem da tensão nominal

100

1

10

1000

Duração (ciclos)

Registos da QEE actualmente disponibilizada

Cavas, micro-interrupções, picos transitórios, desequilíbrios entre fases, distorção harmónica, sobretensões, interrupções longas.

Monitorização e registo da qualidade da energia eléctrica à entrada de uma fábrica, durante um ano.

perturba es evidenciada em mt em portugal
Perturbações evidenciada em MT em Portugal

Duração

Número de perturbações

Caracterização das perturbações à entrada de uma instalação industrial Região Centro de Portugal, ano de 2003.

consequ ncias da desadequa o
Consequências da desadequação
  • “PQ Costs” que são devidos a:
    • Perdas de informação,
    • Perdas de tempo de produção,
    • Perdas de material em vias de fabrico,
    • Custos de re-arranque e sintonia de processos,
    • Perigos acrescidos para a segurança de pessoas e bens,
    • Perda de credibilidade no mercado,
    • Aumento dos impactos sobre o meio ambiente.
  • Sectores mais críticos
    • Todas as indústrias de processo contínuo
    • Todas as indústrias intensivas em TIC (não devidamente protegidas)
como mitigar os problemas
Como mitigar os problemas
  • Regulamentar:
    • O nível mínimo de qualidade de serviço que as redes devem disponibilizar (RQS);
    • O nível de imunidade mínima que as cargas devem possuir “Ride Through Capability”;
    • A perturbação máxima admissível para todo o tipo de cargas sobre as redes.
ponto de situa o

1. Regulamento da Qualidade de Serviço

Ponto de situação
  • Regulamenta o nível mínimo de qualidade de serviço que as redes devem disponibilizar por região, por nível de tensão, etc…
    • Regulamento da Qualidade de Serviço (RQS) - adoptado em Portugal e em plena aplicação e supervisão pela ERSE.
slide15

2. Nível de imunidade mínima das cargas

Curva ITIC -“Information Technology Infrastructure Council”

definida em 1996 e revista em 2000.

Outras referênciasSEMI F45, SEMI F47…

Zona de robustez

das cargas

curva itic
Curva ITIC

(“Information Technology Infrastructure Council”)

Electrón. de Potência

Electrón. de Potência

Projecto dos equipam.

Armaz. de energia

Armaz. de energia

CUSTOS

Capacid. de geração

Diferentes tecnologias para implementação da “Ride Through Capability”

slide17

3. Máxima perturbação admissível para as cargas

  • Imposição de limites para a Poluição Harmónica (T. Ind. e THD)
    • Normas IEEE 519, IEC 61.xxx, etc.
  • Controlo da perturbação ao nível de cada componente individual
    • Actuação preventiva (novas topologias e novas tecnologias,
    • Actuação curativa

Sistemas de filtragem PASSIVA, ACTIVA e HÍBRIDA.

quando necess ria fiabilidade superior da rede
Quando é necessária fiabilidade superior à da rede

Uso de tecnologias reparadoras

  • “Ride Through Capability” pode ser efectuada:
    • Ao nível de um dado componente crítico,
    • De um determinado receptor específico,
    • De uma instalação completa,
    • De um grupo de instalações ou clientes (Subestação ou P.T.)
  • Envolve sempre investimentos – e custos – adicionais.
interrup es longas 2003 local e data no consumidores dura o e amplitude gw do corte
Interrupções Longas(2003)Local e Data, No Consumidores , Duração e Amplitude (GW) do Corte

•London(28-8-03)

•410.000

•47 minutes

•720 GW

•Birmingham(5-9-03)

•20.000

•11 minutes

•253 GW

•South of Sueden and East of Denmark (23-9-03)

•4.000.000

•2 hours

•6.600 GW

•Canada and USA (14-8-03)

•50.000.000

•24 hours

•61.800 GW

•Italy,except Sardinia (28-9-03)

•60.000.000

•20 hours

•27.702 GW

apag o na europa 4 novembro 2006
Apagão na Europa – 4/Novembro/2006
  • 15 milhões de consumidores afectados na Europa
  • Duração de uma hora com cortes substanciais:
  • França, 6,400 MW
  • Alemanha-Oeste 2,550 MW
  • Italia 2,250 MW,
  • Espanha 2,100 MW
  • Portugal 1,100 MW

http://www.ucte.org/pdf/Publications/2007/Final-Report-20070130.pdf

causa corte uma linha de 400 kv na alemanha sem respeitar regras de seguran a
Causa - Corte uma linha de 400 kV na Alemanha !(sem respeitar regras de segurança)

Às 22-10 a rede europeia partiu-se em 3 Zonas

conclus es
Conclusões
  • É fundamental possuir uma visão alargada e rigorosa sobre a problemática da QEE.
  • Não existe qualidade total e fiabilidade a 100% em nenhuma parte do mundo.
  • As medidas efectivas de melhoria devem traduzir-se numa atitude preventiva em torno dos seguintes domínios:
    • Adquirindo formação sobre novas metodologias e tecnologias ao serviço da QEE,
    • Maximizando a qualidade atingível com os sistemas de P&T&D tradicionais,
    • Efectuando uma selecção rigorosa dos novos equipamentos conversores:
      • Mais eficientes,
      • Menos poluidores,
      • Com maior imunidade (ou robustez!) aos fenómenos perturbadores.
  • A combinação destas medidas induz – de forma directa - grandes benefícios na melhoria da produtividade e do aumento da competitividade de todos os sectores onde sejam integradas.
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