Banco Capacitor
Publicado em 08 de abril de 2011 por Paulo Pereira Lima
Paulo Pereira Lima
Engenheiro Eletricista Técnico em Mecânica
RESUMO
O presente estudo tem como objetivo a correção do fator de potência da instalação, para promover a redução do consumo de energia reativa indutiva que provoca sobrecarga no sistema elétrico da instalação, aumento da corrente elétrica, a correção do baixo fator de potência é uma das soluções para reduzir as perdas de energia elétrica, e diminuir os riscos com acidentes elétricos por superaquecimento e, também, para evitar acréscimo na fatura de energia. E evitar a multa por um baixo fator de potência, pois o baixo fator de potência indica que você não está utilizando plenamente a energia paga.
INTRODUÇÃO
A Correção do fator de potência através, principalmente, da instalação de capacitores tem sido alvo de muita atenção das áreas de projeto, manutenção e finanças de empresas interessadas em racionalizar seus equipamentos elétricos. Objetivando otimizar o uso da energia elétrica gerada no país, o DNAEE (Departamento acional de Águas e Energia Elétrica) através do Decreto Nº. 479 de 20 de março de 1992 estabeleceu que o fator de potência mínimo deva ser 0,92.
Fundamentos do fator de potência O fator de potência é a relação entre potência ativa e potência reativa. Ele indica a eficiência com a qual a energia está sendo usada. Um alto fator de potência indica uma eficiência alta e inversamente um fator de potência baixo indica baixa eficiência.
Para determinar o fator de potência (FP) divida a potência ativa (kW) pela potência aparente (kVA):
kw FP = ----- kVA METODOLIGIA DE MEDIÇÃO Para a medição foi utilizado o analisador de qualidade de energia PowerNet P600, que se encontra devidamente calibrado e aferido.
Tendo em vista que o fornecimento de instalação é do tipo trifásico com o neutro (4 fios) utilizaram-se quatro garras de tensão, conectadas nas fases R, S, T e neutro, A instalação provisória do equipamento de medição pode ser observada na foto abaixo.
Foto-1. Detalhe instalação do equipamento.
O equipamento foi configurado para registro dos dados a cada cinco minutos, tendo sido obtido 821 medições no período de observação aproveitando-se a oportunidade, decidiu-se por medir também as correntes, podendo se obter as medidas de potência (ativa, reativa e aparente) e fator de potência, bem como a energia e demanda.
Resolução ANEEL 505 Objetivo desta resolução é avaliar a qualidade de energia do ponto de vista do nível de tensão fornecida, não são definidos limites para harmônicos, flicker ou outros distúrbios de qualidade de energia, como afundamentos momentâneos (voltage disp) e elevações momentâneas (swell).
Com base nesta norma, a instalação em questão é classificada como uma unidade consumidora atendida em baixa tensão, possuindo tensão nominal (TN) de 220/127 V. Com base nesta tensão nominal, são definidos os limites de fornecimentos, conforme tabela abaixo:
Tabela 1. Tabela de comparação das tensões.
Os parâmetros listados acima são os mais atualizados, baseados na tabela 4 da última revisão da disponível da Resolução 505.
O comportamento da tensão durante o período de observação pode ser observado no gráfico abaixo.
Utilizando os critérios definidos na tabela anterior, puderam se observar as seguintes ocorrências:
Fase Adequado Precário Crítico 2-3 821 0 0 3-1 821 0 0 1-2 821 0 0 Tabela 2. Tabela de comparação.
Com base nestes dados, foi obtido um índice DRP (duração relativa da transmissão de transgressão de tensão precária) de aproximadamente 0% e um índice de DRC (duração relativa de transgressão de tensão crítica) de 0%. Os limites para estes parâmetros são, respectivamente, de 3% e 0,5%. Estas transgressões acima dos limites são passíveis de compensação financeira por parte da concessionária, conforme artigo 20 da resolução 505.
Analise dos Índices de harmônicas de Tensão Foram observado entre o período das 04h30min as
07:00h um THD de tensão superior de 5% que é considerado como crítico para este tipo de instalação, porém neste período não há regime de trabalho, sendo assim podemos concluir que estes valores de harmônica estão sendo gerados devido à rede estar em vazio com baixo consumo, portanto não é necessário nenhuma ação corretiva do sistema. THD (distorção harmônica total) no gráfico acima estão expressa em percentual de fundamental (60Hz).
Analise dos Índices de harmônicas de Corrente Foi observado entre o período das 22:00 as 06:00 h um THD de tensão superior de 5% que é considerado como crítico para este tipo de instalação, porém neste período não há regime de trabalho, sendo assim podemos concluir que estes valores de harmônica estão sendo gerados devido à rede estar em vazio com baixo consumo, portanto não é necessária nenhuma ação corretiva do sistema. THD (distorção harmônica total) no gráfico acima estão expressa em percentual de fundamental (60Hz).
Tensão fase-fase (Vca) Tensão faseneutro (Vca) Normal 220 127 Faixa adequada 201 a 231 116 a 133 Faixa precária 189 a 201 231 a 233 109 a 116 133 a 140 Faixa crítica Abaixo de 189 Acima de 233 Abaixo de 109 Acima de 140 Gráfico da Corrente Eficaz A corrente possui variação cíclica dentro do período, estando à proteção existente e condutor adequado aos níveis medidos. Não se verifica grande desequilíbrio nas correntes, o que poderia ocasionar uma considerável e indesejável corrente de neutro.
Gráfico da Potência Reativa (KVAR) Mesmo pequeno desbalanceamento observado nas correntes também é observado nas potências, conforme esperado. Na análise de potência reativa, observa-se que a carga é de natureza reativa indutiva (Q>0). A presença de reativos está diretamente relacionada à presença de cargas não resistivas, como no-braks, lâmpadas fluorescentes, motores etc.
Gráfico da Demanda Para fins de estimativa de demanda, sugere-se considerar um valor de 250KVA e 190KW, com certa margem de segurança.
Gráfico do Fator de Potência Conforme pode ser observado na maior parte do tempo o fator de potência fica abaixo de 0, 92, valor limite para inicio da cobrança de excedente de reativo quando o faturamento está na modalidade verde ou azul, conclui-se que o valor médio coletado no analisador ficou em 0,76.
Para correção do fator de potência, deve ser aplicado banco de capacitores, pela a simulação realizada um banco de capacitores 3Ø maior que 90 KVAr serão suficiente para a correção do fator de potência, devendo este se acionado, preferencialmente, por um controlador automático.
Montagem do Painel dos Bancos Capacitores Foto 1- Instalação dos bancos capacitores de 90kVAr Foram instalados três bancos de 30kVAr cada com potência total 90kVAr conforme foto.
Mostrador do Controlador Automático ABB Foto 2 - Controlador automático marca ABB Após a instalação do banco o visor do controlador nos mostra o fator de potência dentro do limite recomenda do pela concessionária de energia elétrica.
Gráfico da Demanda Veja no gráfico da os resultados de todo esse estudo em questão.
Com instalação do banco observou-se um aumento da capacidade do sistema conforme o gráfico para fins de estimativa sugere-se considerar um valor de 260 KVA e 240kW, com certa segurança.
Gráfico da Demanda Gráfico do Fator de Potência Conforme podemos observar, na maior parte do tempo o fator de potência fica acima de 0, 92, valor limite para inicio da cobrança de excedente de reativo quando o faturamento está na modalidade verde ou azul.
Conclusões
Com isso melhoramos as condições das instalações elétrica redução no consumo de energia reativa indutiva que provocava sobrecarga no sistema, eliminando a cobrança de excedente reativo na conta da empresa foi um investimento que se pagou com a economia na conta de energia. Depois de todo esse processo foi acompanhado e verificou-se que todo este estudo foi compensador
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ABB WEG Centro Universitário Estácio Uni-Radial.
Eletricidade Moderna ABRAMAN.
IRW Automação Industrial.
PowerNet P600 Instalações Elétricas industriais-Autor João Mamede filho
Engenheiro Eletricista Técnico em Mecânica
RESUMO
O presente estudo tem como objetivo a correção do fator de potência da instalação, para promover a redução do consumo de energia reativa indutiva que provoca sobrecarga no sistema elétrico da instalação, aumento da corrente elétrica, a correção do baixo fator de potência é uma das soluções para reduzir as perdas de energia elétrica, e diminuir os riscos com acidentes elétricos por superaquecimento e, também, para evitar acréscimo na fatura de energia. E evitar a multa por um baixo fator de potência, pois o baixo fator de potência indica que você não está utilizando plenamente a energia paga.
INTRODUÇÃO
A Correção do fator de potência através, principalmente, da instalação de capacitores tem sido alvo de muita atenção das áreas de projeto, manutenção e finanças de empresas interessadas em racionalizar seus equipamentos elétricos. Objetivando otimizar o uso da energia elétrica gerada no país, o DNAEE (Departamento acional de Águas e Energia Elétrica) através do Decreto Nº. 479 de 20 de março de 1992 estabeleceu que o fator de potência mínimo deva ser 0,92.
Fundamentos do fator de potência O fator de potência é a relação entre potência ativa e potência reativa. Ele indica a eficiência com a qual a energia está sendo usada. Um alto fator de potência indica uma eficiência alta e inversamente um fator de potência baixo indica baixa eficiência.
Para determinar o fator de potência (FP) divida a potência ativa (kW) pela potência aparente (kVA):
kw FP = ----- kVA METODOLIGIA DE MEDIÇÃO Para a medição foi utilizado o analisador de qualidade de energia PowerNet P600, que se encontra devidamente calibrado e aferido.
Tendo em vista que o fornecimento de instalação é do tipo trifásico com o neutro (4 fios) utilizaram-se quatro garras de tensão, conectadas nas fases R, S, T e neutro, A instalação provisória do equipamento de medição pode ser observada na foto abaixo.
Foto-1. Detalhe instalação do equipamento.
O equipamento foi configurado para registro dos dados a cada cinco minutos, tendo sido obtido 821 medições no período de observação aproveitando-se a oportunidade, decidiu-se por medir também as correntes, podendo se obter as medidas de potência (ativa, reativa e aparente) e fator de potência, bem como a energia e demanda.
Resolução ANEEL 505 Objetivo desta resolução é avaliar a qualidade de energia do ponto de vista do nível de tensão fornecida, não são definidos limites para harmônicos, flicker ou outros distúrbios de qualidade de energia, como afundamentos momentâneos (voltage disp) e elevações momentâneas (swell).
Com base nesta norma, a instalação em questão é classificada como uma unidade consumidora atendida em baixa tensão, possuindo tensão nominal (TN) de 220/127 V. Com base nesta tensão nominal, são definidos os limites de fornecimentos, conforme tabela abaixo:
Tabela 1. Tabela de comparação das tensões.
Os parâmetros listados acima são os mais atualizados, baseados na tabela 4 da última revisão da disponível da Resolução 505.
O comportamento da tensão durante o período de observação pode ser observado no gráfico abaixo.
Utilizando os critérios definidos na tabela anterior, puderam se observar as seguintes ocorrências:
Fase Adequado Precário Crítico 2-3 821 0 0 3-1 821 0 0 1-2 821 0 0 Tabela 2. Tabela de comparação.
Com base nestes dados, foi obtido um índice DRP (duração relativa da transmissão de transgressão de tensão precária) de aproximadamente 0% e um índice de DRC (duração relativa de transgressão de tensão crítica) de 0%. Os limites para estes parâmetros são, respectivamente, de 3% e 0,5%. Estas transgressões acima dos limites são passíveis de compensação financeira por parte da concessionária, conforme artigo 20 da resolução 505.
Analise dos Índices de harmônicas de Tensão Foram observado entre o período das 04h30min as
07:00h um THD de tensão superior de 5% que é considerado como crítico para este tipo de instalação, porém neste período não há regime de trabalho, sendo assim podemos concluir que estes valores de harmônica estão sendo gerados devido à rede estar em vazio com baixo consumo, portanto não é necessário nenhuma ação corretiva do sistema. THD (distorção harmônica total) no gráfico acima estão expressa em percentual de fundamental (60Hz).
Analise dos Índices de harmônicas de Corrente Foi observado entre o período das 22:00 as 06:00 h um THD de tensão superior de 5% que é considerado como crítico para este tipo de instalação, porém neste período não há regime de trabalho, sendo assim podemos concluir que estes valores de harmônica estão sendo gerados devido à rede estar em vazio com baixo consumo, portanto não é necessária nenhuma ação corretiva do sistema. THD (distorção harmônica total) no gráfico acima estão expressa em percentual de fundamental (60Hz).
Tensão fase-fase (Vca) Tensão faseneutro (Vca) Normal 220 127 Faixa adequada 201 a 231 116 a 133 Faixa precária 189 a 201 231 a 233 109 a 116 133 a 140 Faixa crítica Abaixo de 189 Acima de 233 Abaixo de 109 Acima de 140 Gráfico da Corrente Eficaz A corrente possui variação cíclica dentro do período, estando à proteção existente e condutor adequado aos níveis medidos. Não se verifica grande desequilíbrio nas correntes, o que poderia ocasionar uma considerável e indesejável corrente de neutro.
Gráfico da Potência Reativa (KVAR) Mesmo pequeno desbalanceamento observado nas correntes também é observado nas potências, conforme esperado. Na análise de potência reativa, observa-se que a carga é de natureza reativa indutiva (Q>0). A presença de reativos está diretamente relacionada à presença de cargas não resistivas, como no-braks, lâmpadas fluorescentes, motores etc.
Gráfico da Demanda Para fins de estimativa de demanda, sugere-se considerar um valor de 250KVA e 190KW, com certa margem de segurança.
Gráfico do Fator de Potência Conforme pode ser observado na maior parte do tempo o fator de potência fica abaixo de 0, 92, valor limite para inicio da cobrança de excedente de reativo quando o faturamento está na modalidade verde ou azul, conclui-se que o valor médio coletado no analisador ficou em 0,76.
Para correção do fator de potência, deve ser aplicado banco de capacitores, pela a simulação realizada um banco de capacitores 3Ø maior que 90 KVAr serão suficiente para a correção do fator de potência, devendo este se acionado, preferencialmente, por um controlador automático.
Montagem do Painel dos Bancos Capacitores Foto 1- Instalação dos bancos capacitores de 90kVAr Foram instalados três bancos de 30kVAr cada com potência total 90kVAr conforme foto.
Mostrador do Controlador Automático ABB Foto 2 - Controlador automático marca ABB Após a instalação do banco o visor do controlador nos mostra o fator de potência dentro do limite recomenda do pela concessionária de energia elétrica.
Gráfico da Demanda Veja no gráfico da os resultados de todo esse estudo em questão.
Com instalação do banco observou-se um aumento da capacidade do sistema conforme o gráfico para fins de estimativa sugere-se considerar um valor de 260 KVA e 240kW, com certa segurança.
Gráfico da Demanda Gráfico do Fator de Potência Conforme podemos observar, na maior parte do tempo o fator de potência fica acima de 0, 92, valor limite para inicio da cobrança de excedente de reativo quando o faturamento está na modalidade verde ou azul.
Conclusões
Com isso melhoramos as condições das instalações elétrica redução no consumo de energia reativa indutiva que provocava sobrecarga no sistema, eliminando a cobrança de excedente reativo na conta da empresa foi um investimento que se pagou com a economia na conta de energia. Depois de todo esse processo foi acompanhado e verificou-se que todo este estudo foi compensador
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ABB WEG Centro Universitário Estácio Uni-Radial.
Eletricidade Moderna ABRAMAN.
IRW Automação Industrial.
PowerNet P600 Instalações Elétricas industriais-Autor João Mamede filho