Baixe Manual de Orientação - Energia Reativa Excedente (1) e outras Manuais, Projetos, Pesquisas em PDF para Engenharia de Produção, somente na Docsity! MANUAL DE ORIENTAÇÃO AOS CONSUMIDORES ENERGIA REATIVA EXCEDENTE CODI COMITÊ DE DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA Energia Reativa Excedente 2 Criado em 18/02/04 09:08 PARTE 1 INTRODUÇÃO: Em conformidade com o estabelecido pelo Decreto nº 62.724, de 17 de maio de 1968, com a nova redação dada pelo Decreto nº 75.887, de 20 de j unho de 1975, as concessionárias de energia elét rica adotaram, desde então, o fator de potência de 0,85 como referência para limitar o fornecimento de energia reativa. O Decreto nº 479, de 20 de março de 1992, reiterou a obrigatoriedade de se manter o fator de potência o mais próximo possível da unidade (1,00), tanto pelas concessionárias, quanto pelos consumidores, recomendando, ainda, ao Órgão Regulador, o estabelecimento de um novo limite de referência para o fator de potência indut ivo e capacit ivo, bem como a forma de avaliação e de critério de faturamento da energia reativa excedente a esse novo limite. A nova legislação pert inente, estabelecida pelo Órgão Regulador, int roduz uma nova forma de abordagem do ajuste, pelo baixo fator de potência, com os seguintes aspectos relevantes: aumento do limite mínimo do fator de potência de 0,85 para 0,92; faturamento de energia reativa capacitiva excedente; redução do período de avaliação do fator de potência, de mensal para horário, a partir de 1996. O cont role mais apurado do uso de energia reat iva é mais uma medida adotada pelo Regulador, visando est imular o consumidor, at ravés da redução de perdas e melhor desempenho de suas instalações, como também para o setor elét rico nacional, pela melhoria das condições operacionais e a liberação do sistema para atendimento a novas cargas com investimentos menores. PARTE 2 POTÊNCIA ATIVA E REATIVA: CONCEITOS BÁSICOS A maioria das cargas das unidades consumidoras consome energia reat iva indut iva, como motores, transformadores, lâmpadas de descarga, fornos de indução, entre outros. As cargas indut ivas necessitam de campo elet romagnét ico para seu funcionamento, por isso sua operação requer dois tipos de potência: G RESISTÊNCIA LÂMPADA POTÊNCIA ATIVA (kW) Potência Ativa, medida em kW, que efetivamente realiza trabalho, gerando calor, luz, movimento, etc. G MOTOR CAMPOMAGNÉTICO INDUÇÃO DOS CONDUTORES POTÊNCIA REATIVA (kVAr) Potência reativa, medida em kVAr, usada apenas para criar e manter os campos eletromag- néticos das cargas indutivas 5 Manual de Orientação aos Consumidores C:\Documents and Settings\EC06247\Meus documentos\Programa de Trabalho\Manual de Orientação - Energia Reativa Excedente.doc Os invest imentos em ampliação das instalações estão relacionados, principalmente, aos t ransformadores e condutores necessários. O t ransformador a ser instalado deve atender à potência at iva total dos equipamentos utilizados, mas, devido à presença de potência reativa, a sua capacidade deve ser calculada com base na potência aparente das instalações. A tabela abaixo most ra a potência total que deve ter o transformador, para atender uma carga útil de 800 kW para fatores de potência crescentes. POTÊNCIA ÚTIL ABSORVIDA (kW) FATOR DE POTÊNCIA POTÊNCIA DO TRANSFORMADOR (kVA) 0,50 1.600 0,80 1.000800 1,00 800 Também o custo dos sistemas de comando, proteção e cont role dos equipamentos cresce com o aumento da energia reat iva. Da mesma forma, para t ransportar a mesma potência at iva sem aumento de perdas, a seção dos condutores deve aumentar à media em que o fator de potência diminui. A tabela seguinte ilust ra a variação da seção necessária de um condutor em função do fator de potência. Nota-se que a seção necessária, supondo-se um fator de potência 0,70, é o dobro da seção para o fator de potência 1,00. SEÇÃO RELATIVA FATOR DE POTÊNCIA 1,00 1,00 1,23 0,90 1,56 0,80 2,04 0,70 2,78 0,60 4,00 0,50 6,25 0,40 11,10 0,30 A correção do fator de potência por si só já libera capacidade para instalação de novos equipamentos, sem a necessidade de invest imentos em t ransformador ou subst ituição de condutores para esse f im específ ico. É o que most ra a tabela a seguir, ilust rando o aumento do fator de potência de 0,80 para 0,92 em uma instalação genérica, com potência de transformação de 315 kVA. SITUAÇÃO INICIAL SITUAÇÃO FINAL FATOR DE POTÊNCIA 0,80 0,92 POTÊNCIA DISPONÍVEL kW 252 290 AUMENTO DE POTÊNCIA kW 38 PARTE 5 FATOR DE POTÊNCIA: CORREÇÃO A primeira providência para corrigir o baixo fator de potência é a análise das causas que levam à ut ilização excessiva de energia reat iva. A eliminação dessas causas passa pela racionalização do uso de equipamentos – desligar motores em vazio, redimensionar equipamentos superdimensionados, redist ribuir Energia Reativa Excedente 6 Criado em 18/02/04 09:08 cargas pelos diversos circuitos, etc. – e pode, eventualmente, solucionar o problema de excesso de reativo nas instalações. A part ir destas providências, uma forma de reduzir a circulação de energia reat iva pelo sistema elét rico, consistem em “ produzí-la” o mais próximo possível da carga, ut ilizando um equipamento chamado capacitor. Instalando-se capacitores j unto às cargas indut ivas, a circulação de energia reat iva f ica limitada a estes equipamentos. Na prát ica, a energia reat iva passa ser fornecida pelos capacitores, liberando parte da capacidade do sistema elét rico e das instalações da unidade consumidora. Isso é comumente chamado de “compensação de energia reativa”. Quando está havendo consumo de energia reat iva, caracterizando uma situação de compensação insuficiente, o fator de potência é chamado de indut ivo. Quando está havendo um fornecimento de energia reat iva à rede, caracterizando uma situação de compensação excessiva, o fator de potência é chamado capacitivo. PARTE 6 COMPENSAÇÃO ATRAVÉS DE CAPACITORES Existem várias alternat ivas para a instalação de capacitores em uma instalação, cada uma delas apresentando vantagens e desvantagens. Nesse sent ido, a escolha da melhor alternat iva dependerá de análises técnicas de cada instalação com orientação de profissionais especializados. COMPENSAÇÃO INDIVIDUAL É efetuada instalando os capacitores j unto ao equipamento cuj o fator de potência se pretende melhorar. Representa, do ponto de vista técnico, a melhor solução, apresentando as seguintes vantagens: reduz as perdas energét icas em toda a instalação; diminui a carga nos circuitos de alimentação dos equipamentos compensados; melhora os níveis de tensão de toda a instalação; pode-se ut ilizar um sistema único de acionamento para a carga e o capacitor, economizando-se em equipamentos de manobra; gera reativos somente onde é necessário. Existem, contudo, algumas desvantagens dessa forma de compensação com relação às demais: muitos capacitores de pequena potência têm custo maior que capacitores concent rados de potência maior; pouca ut ilização dos capacitores, no caso do equipamento compensado não ser de uso constante; para motores, deve-se compensar no máximo 90% da energia reativa necessária. M MCO N C ES SI O N Á R IA CAPACITOR ENERGIA REATIVA ENERGIA REATIVA COM COMPENSAÇÃO SEM COMPENSAÇÃO ENERGIA ATIVA ENERGIA ATIVA M M Alta Tensão Transformador Capacitor Cargas Baixa Tensão 7 Manual de Orientação aos Consumidores C:\Documents and Settings\EC06247\Meus documentos\Programa de Trabalho\Manual de Orientação - Energia Reativa Excedente.doc COMPENSAÇÃO POR GRUPOS DE CARGAS O banco de capacitores é instalado de forma a compensar um setor ou um conj unto de máquinas. É colocado j unto ao quadro de distribuição que alimenta esses equipamentos. A potência necessária será menor que no caso da compensação individual, o que torna a instalação mais econômica. Tem como desvantagem o fato de não haver diminuição de corrente nos alimentadores de cada equipamento compensado. COMPENSAÇÃO GERAL O banco de capacitores é instalado na saída do t ransformador ou do quadro de dist ribuição geral, se a instalação for alimentada em baixa tensão. Ut iliza-se em instalações elét ricas com número elevado de cargas com potências diferentes e regimes de ut ilização pouco uniformes. Apresenta as seguintes vantagens principais: os capacitores instalados são mais utilizados; fácil supervisão; possibilidade de controle automático; melhoria geral do nível de tensão; instalações adicionais suplementares relativa-mente simples. A principal desvantagem consistem em não haver alívio sensível dos alimentadores de cada equipamento. COMPENSAÇÃO NA ENTRADA DA ENERGIA EM ALTA TENSÃO (AT) Não é muito freqüente a compensação no lado da alta tensão. Tal localização não alivia nem mesmo os t ransformadores e exige disposit ivos de comando e proteção dos capacitores com isolação para a tensão primária. Embora o preço por kVAr dos capacitores sej a menor para tensões mais elevadas, este t ipo de compensação, em geral, só é encont rada nas unidades consumidores que recebem grandes quant idades de energia elét rica e dispõem de subestações t ransformadoras. Neste caso, a diversidade da demanda ent re as subestações pode resultar em economia na quant idade de capacitores a instalar. M Alta Tensão Transformador Capacitores Cargas Baixa Tensão M Alta Tensão M M Transformador Capacitor Cargas Baixa Tensão Alta Tensão M M Transformador Capacitor Cargas Baixa Tensão Energia Reativa Excedente 10 Criado em 18/02/04 09:08 ser desligados, conforme se desat ivam as cargas indut ivas, de forma a manter uma compensação equilibrada entre reativo indutivo e capacitivo. A concessionária aplicará ao excedente de reat ivo capacit ivo os mesmos critérios de faturamento aplicados ao excedente indutivo. PERÍODOS DE MEDIÇÃO DE ENERGIA REATIVA INDUTIVA E CAPACITIVA A energia reat iva capacit iva será medida de 0 h às 6 h. A medição da energia reat iva indut iva será feita no intervalo entre 6 h e 24 h. Se a energia reat iva capacit iva não for medida, a medição da energia reat iva indut iva será efetuada durante as 24 horas do dia. CÁLCULO DO FATOR DE POTÊNCIA O cálculo do fator de potência será efetuado com base nos valores de energia ativa “kWh” e energia reat iva “ kVArh” , medidas durante o período de faturamento por posto tarifário. EXCEDENTE DE REATIVO FORMA DE AVALIAÇÃO A ocorrência de excedente de reat ivo será verif icada pela concessionária at ravés do fator de potência mensal ou do fator de potência horário. O fator de potência mensal é calculado com base nos valores mensais de energia at iva (“ kWh” ) e energia reat iva (“ kVArh” ). O fator de potência horário é calculado com base nos valores de energia at iva (“ kWh” ) e de energia reativa (“kVArh”) medidos de hora em hora. FATURAMENTO Fator de Potência Horário A demanda de potência e o consumo de energia reat iva excedentes, calculados at ravés do fator de potência horário, serão faturados pelas expressões: )()( 1 )( 92,0 max pp t t n t p TDADFf DAFDR kW kVAr arctgFP cos 0 6 24 HORA kVAr INDUTIVO CAPACITIVO Medição de Indutivo e Capacitivo 0 6 24 HORA kVAr INDUTIVO CAPACITIVO Medição só de Indutivo 11 Manual de Orientação aos Consumidores C:\Documents and Settings\EC06247\Meus documentos\Programa de Trabalho\Manual de Orientação - Energia Reativa Excedente.doc )( 1 )( 1 92,0 p n t t tp TCAf CAFER Faturamento da demanda de potência reativa excedente por posto tarifário. Demanda de potência ativa medida de hora em hora Demanda de potência ativa faturada em cada posto horário Tarifa de demanda de potência ativa. Faturamento do consumo de reativo excedente por posto tarifário Consumo de energia ativa medido em cada hora Tarifa de energia ativa. Fator de potência calculado de hora em hora. Soma dos excedentes de reativo calculados a cada hora Função que indica o maior valor da expressão ent re parênteses, calculada de hora em hora. Indica cada intervalo de uma hora. Indica o posto tarifário: ponta e fora de ponta, para as tarifas horo-sazonais, e único, para a tarifa convencional. Número de intervalos de uma hora, por posto horário, no período de faturamento. Fator de Potência Mensal A demanda de potência e o consumo de energia reat iva excedentes, calculados at ravés do fator de potência mensal, serão faturados pelas expressões: TDADF f DMFDR m 92,0 TCA f CAFER m 1 92,0 Faturamento da demanda de reativo excedente. Demanda ativa máxima registrada no mês (kW) Demanda ativa faturável no mês (kW) Tarifa de demanda ativa (R$ / kW) Faturamento do consumo de reativo excedente Consumo ativo do mês (kWh) Tarifa de consumo ativo (R$ / kWh) FDR(p) DAt DF(p) TDAp FER(p) CAt TCA(p) ft max t p n FDR DM DF TDA FER CA TCA Energia Reativa Excedente 12 Criado em 18/02/04 09:08 Fator de Potência médio mensal. VIGÊNCIA DA LEGISLAÇÃO A presente condição de faturamento do excedente de reat ivo são aplicadas desde os faturamentos correspondentes às leituras efetuadas a partir do mês de abril de 1994, inclusive. O fator de potência horário é aplicado aos consumidores com medição feita at ravés de regist radores digitais, desde as leituras efetuadas a partir do mês de abril de 1996, inclusive. fm