mÓdulo: qualidade da energia e eficiÊncia … · causalidade de perturbações na rede com danos...

IX CIRCUITO NACIONAL DO SETOR ELÉTRICO MÓDULO: QUALIDADE DA ENERGIA E EFICIÊNCIA ENERGÉTICA

Universidade Federal de Uberlândia

Núcleo de Qualidade da Energia ElétricaCINASE – CONGRESSO E EXPOSIÇÃO

MÓDULO: QUALIDADE DA ENERGIA E EFICIÊNCIA ENERGÉTICA



Núcleo de Qualidade da Energia Elétrica

1. Relevância do Tema

2. Regulamentação da Matéria

3. Sistematização do Processo de Análise e Parecer sobre PID

4. Determinação dos Esforços Dielétricos e Térmicos

5. Estratégia para a Modelagem dos Equipamentos

6. Estratégia para a obtenção dos limites de Suportabilidade Dielétrica

7. Estratégia para a obtenção dos limites de Suportabilidade Térmica

8. Estudos de Casos

Sumário




Aumento considerável do número de pedidos de indenização por danos elétricos

formulados no país nos últimos anos com taxa de crescimento em elevação;

Altos valores financeiros envolvidos visto os custos dos equipamentos mais

sensíveis;

Dificuldades para se averiguar o nexo causal entre eventual perturbação do

sistema elétrico e o dano ocasionado ao consumidor (ausência de método

desenvolvido através de critérios técnicos e científicos reconhecido pela ANEEL

e pelo judiciário);

Aumento dos conflitos existentes entre consumidores e as concessionárias de

energia elétrica.

RELEVÂNCIA DO TEMA

RESSARCIMENTO POR DANOS ELÉTRICOS




AUMENTO DO CONSUMO DA ENERGIA ELÉTRICA E DIVERSIFICAÇÃO

PRODUTOS PARA AS UNIDADES CONSUMIDORAS

MAIOR CONSCIENTIZAÇÃO DOS CONSUMIDORES ACERCA DOS SEUS

DIREITOS E DEVERES

RELEVÂNCIA DO TEMA




Núcleo de Qualidade da Energia ElétricaRELEVÂNCIA DO TEMA

PROCON (ÓRGÃO DE PROTEÇÃO E DEFESA DO

CONSUMIDOR)

PODER JUDICIÁRIO (análise dos PIDsconsoante as leis

vigentes)

ANEEL(RESOLUÇÃO 414/2010 E MÓDULO 9 DO PRODIST)

ConsumidorConcessionáriaPIDs

Ouvidoria

PIDs

PIDs

PIDs

Total de PIDs de todas as distribuidoras brasileiras (2010 – 2015)

0%

5%

10%

15%

20%

25%

30%

35%

40%

45%

50%

0

50

100

150

200

250

300

2010 2011 2012 2013 2014 2015

Porc

enta

gem

de

Pro

ced

ente

s

Qu

anti

dad

es d

e So

licit

açõ

es

x(10

00)

Anos

Solicitações Procedentes





(a) (b)

Indicações dos valores médios de DEC e FEC para todas as distribuidoras

brasileiras nos últimos seis anos – Fonte ANEEL

DEC FEC

Constatação: Não obstante as melhorias nas redes, os números de PIDs continuamcrescentes!

RELEVÂNCIA DO TEMA





Principais produtos reclamados para uma única distribuidora num período de 11 meses

RELEVÂNCIA DO TEMA





DIFICULDADE DE SE AFERIR A RESPONSABILIDADE DA

CONCESSIONÁRIA (DISTRIBUIDORA)

CONTRADICÕES EXISTENTES ENTRE LEGISLACÃO VIGENTE E AS RESOLUCÕES NORMATIVAS

DIFICULDADE DE INTERPRETAÇÃO DAS EXCLUDENTES DE RESPONSABILIDADE

FALTA DE APARATOS TÉCNICOS E RECURSOS HUMANOS ENVOLVIDOS

REGULAMENTAÇÃO DA MATÉRIA





Diretrizes normativas

RESOLUÇÃO 61/2004 EDITADA PELA ANEEL

ALTERADA PELA 360/09

REVOGAGA PELA 414/10 (VIGENTE) MÓDULO 9 PRODIST JULHO 2012

VARIAS LACUNAS EXISTENTES






Indicativos que apontam para a necessidade do estabelecimento de meios para PIDs de

acordo com o PRODIST – MÓDULO 9

• Seção 9.0 – Introdução – 5.1 – (b):

“Análise: é a investigação das causas dos danos elétricos com vistas a indicar se oressarcimento é devido pela distribuidora. Nesta etapa, é facultado à distribuidora arealização da Verificação.”

• Seção 9.1 – Análise – 6.1:

“O exame de nexo causal consiste em averiguar se houve perturbação no sistema elétricoe se a perturbação registrada poderia ter causado o dano reclamado.”






• Seção 9.1 – Análise – 6.2.2:

“Se pelo menos um dos relatórios listados indicar que houve perturbação que possa ter afetadoa unidade consumidora do reclamante na data e hora aproximadas para ocorrênciado dano,considera-se que efetivamente houve perturbação, devendo ser averiguada se a mesmapoderia ter causado o dano reclamado.”

• Seção 9.3 – Resposta e Ressarcimento – 3.1 – (f) e (g):

f) “Não há registro de perturbação no sistema elétrico que possa ter afetado a unidadeconsumidora para a data e hora aproximadas da ocorrência do dano.”

g) “Foi encontrado registro de perturbação no sistema elétrico que afetou a unidadeconsumidora, mas esta não poderia ter causado dano em equipamento resistivo.”



Indicativos que apontam para a necessidade do estabelecimento de meios para PIDs de

acordo com o PRODIST – MÓDULO 9




Manifestação da ANEEL, através do processo 48500.006342/2014-32 – Reunião da

Diretoria ocorrida em 5 de maio de 2015:

“Simulações computacionais não são suficientes para afastar a presunção de nexo de causalidade de perturbações na rede com danos elétricos em equipamentos de

consumidores e não eximem a distribuidora da responsabilidade pelo ressarcimento”

“Todavia, reconhece-se que simulações computacionais têm potencial para deixar a análise dos pedidos de ressarcimento de danos mais completa. Contudo, deve-se cuidar para que essa

ferramenta não seja utilizada de forma inadequada por empresas que queiram esquivar-se indevidamente de suas obrigações. Nesse sentido, as simulações podem ser utilizadas como

ferramentas de análise para auxiliar as distribuidoras a selecionarem quais solicitações devem ser prontamente atendidas e quais devem ser objeto de Laudo de Oficina ou de Verificação”






Desenvolver uma metodologia para subsidiar a análise técnica de pedidos de

ressarcimento alicerçada em dados técnicos/científicos que primem pela

coerência e justiça;

Implementar todos procedimentos desenvolvidos em um aplicativo

computacional exclusivamente dedicado à análise de consistência dos

pedidos de ressarcimento a consumidores.

A Necessidade de Mecanismos Sistematizados para a Análise dos Pedidos de

Ressarcimento

SISTEMATIZAÇÃO DO PROCESSO DE ANÁLISE E PARECER SOBRE PID





Origem do problema



Eletroeletrônico

danificado




Consumidor

A visão física da complexidade envolvida com a análise de um PID



• Tensão no ponto de conexão

• Corrente no equipamento

127V

N

A

B

C

220V220V

EquipamentosDanificados

OUESFORÇO DIELÉTRICO

ESFORÇO TÉRMICO




Pedido de Ressarcimento

Parecer Técnico Final

Identificaçãoda anomalia

Representação dodiagrama unifilar da rede

no APR e do produto reclamado

Simulação da ocorrência e propagação do distúrbio

até o equipamento danificado

Solicitações dielétricas e térmicas impostas

versussuportabilidade

do produto reclamado

Estratégia para a Desenvolvimento de uma Metodologia Sistematizada






PEDIDO DE RESSARCIMENTO

IDENTIFICAÇÃO DO CONSUMIDOR,

DA REDE

Código do Cliente Alimentador Endereço

XXXXXXXX ULAS634 Rua xxxxxx, 295

IDENTIFICAÇÃONO BANCO DE DADOS

REPRESENTAÇÃONO SISTEMA

SOLICITAÇÕES VERSUS

SUPORTABILIDADEDOS EQUIPAMENTOS

Limite de Suportabilidade do Equipamento

Dano ImprovávelLocalização do Distúrbio

Dano Provável

Localização do Distúrbio

PARECER TÉCNICO FINAL






Solicitações Dielétricas e Térmicas Impostos aos Equipamentos e Advindos dos

Distúrbios Registrados

A figura ilustra um fenômeno hipotético, o qual, como se constata, manifesta-se

na forma de um transitório oscilatório;

Durante o mencionado intervalo de tempo, os valores apresentam variações

bastante acentuadas de amplitude;

Para a conversão do fenômeno mostrado em uma curva indicativa do

comportamento da tensão ao longo do tempo, o procedimento adotado

consiste em discretizar o período de duração do distúrbio e calcular, para cada

intervalo de tempo, uma grandeza representativa do efeito equivalente à

tensão e corrente;

O processo encontra sustentação nos procedimentos tradicionais de cálculo

aplicáveis aos valores eficazes, todavia, determinados em intervalos de tempo

contínuos aos longo da manifestação do distúrbio.

DETERMINAÇÃO DOS ESFORÇOS DIELÉTRICOS E TÉRMICOS





n

I

I

n

i

i

k

1

2- Valor da solicitação dielétrica para um

instante de tempo qualquer;

- Valor instantâneo da tensão para um


- número de amostrasn

kI

iI- Valor instantâneo da tensão para um instante de

tempo qualquer;

n

V

V

n

i

i

k

1

2k

V

iV

- Valor da solicitação dielétrica para um


- número de amostrasn

DETERMINAÇÃO DOS ESFORÇOS DIELÉTRICOS E TÉRMICOS


Solicitação Dielétrica Solicitação Térmica




Correlação das solicitações dielétricas e térmicas calculadas com os limites de

suportabilidade próprios dos equipamentos

Solicitação dielétrica x suportabilidade dielétrica Solicitação térmica x suportabilidade térmica

Violação dos limites de suportabilidade para os

primeiros instantes de tempo, portanto:

Há possibilidade de danos físicos na forma de

rompimento da isolação do equipamento.

Em nenhum momento se verifica uma Violação dos

limites tolerados pelo equipamento, portanto:

Não há possibilidade de danos físicos na forma

sobreaquecimentos.

METODOLOGIA PARA ANÁLISE DOS PEDIDOS DE RESSARCIMENTO





Exemplo de Desenvolvimento de Modelo no Domínio do Tempo: Televisor a LED

Equipamento

utilizado

Detalhes internos com os

principais componentesPlaca da fonte do televisor

Principal componente danificado???

ESTRATÉGIA PARA A MODELAGEM DOS EQUIPAMENTOS





Circuito Equivalente Completo de um Televisor a LED

Ícone representativono ATPDraw






Validação do modelo sob condições ideais e não-ideais para o suprimento

CASOS DESCRIÇÃO CARACTERÍSTICAS

Caso 01Tensão de fornecimento sob condições

nominais e ideais

Tensão nominal trifásica equilibrada de 220 V,

fase-fase - 60 Hz;

Puramente Senoidal.

Caso 02Distorção harmônica superposta à tensão

fundamental

Tensão fundamental de 220 V - 60 Hz;

Distorção Harmônica Total - DHT = 20%;

Sinal constante ao longo do tempo.

Caso 03 Tensão com flutuação

Tensão fundamental de 220 V - 60 Hz e Pst =

5,0pu;

Sinal constante ao longo do tempo.

Caso 04 Afundamento da tensão

Tensão nominal de 220 V - 60 Hz;

Afundamento para 60% da tensão nominal;

Duração do evento de 10 ciclos.

Caso 05 Interrupção


Interrupção da tensão (0,0 V);


Caso 06 Elevação da tensão


Elevação para 120% da tensão nominal;







Validação do modelo computacional sob suprimento ideal – caso 1

Resultado Experimental Resultado Computacional






Validação do modelo computacional sob suprimento ideal – caso 1

0

20

40

60

80

100

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29

In/I

1 [%

]

Ordem Harmônica

Experimental Computacional

LOCAL GRANDEZA EXPERIMENTAL COMPUTACIONAL ERRO

Entrada Corrente

Valor eficaz [mA] 463 502 8,42 %

Harmônicas mais

Significativas [%]

3ª 92,63 90,15 2,68 %

5ª 85,62 80,54 5,93 %

DTI [%] 178,20 157,12 11,82 %

Valor de pico [A] 1,72 1,77 2,90 %

Barramento CC Tensão Valor médio [V] 298,81 301,20 0,79 %






Validação do modelo computacional sob suprimento distorcido – caso 2


OBS: A tensão aplicada possui DTT = 20%, enquanto que a corrente resultante em torno de DTI = 120%.






Validação do modelo computacional sob suprimento distorcido – caso 2

0

20

40

60

80

100

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29

In/I

1 [%

]

Ordem Harmônica

Experimental Computacional

LOCAL GRANDEZA EXPERIMENTAL COMPUTACIONAL ERRO

Entrada Corrente

Valor eficaz [mA] 397 454 14,35 %

Harmônicas mais

Significativas [%]

3ª 65,18 59,91 8,08 %

7ª 48,99 39,99 18,37 %

DTI [%] 118,39 123,27 4,12 %

Valor de pico [A] 1,38 1,42 2,89 %

Barramento CC Tensão Valor médio [V] 283,81 280,6 0,79 %






Validação do modelo computacional sob suprimento com flutuação – caso 3


OBS: A tensão aplicada possui uma flutuação com nível de PST = 5 e frequência moduladora de 13,5 Hz.






Validação do modelo computacional sob suprimento com afundamento – caso 4


OBS: A corrente se anula nos 7 primeiros ciclos e alcança 5,5 vezes o valor nominal após o restabelecimento datensão.







OBS: A corrente se anula, desligando o equipamento. O mesmo é religado de forma automática norestabelecimento da tensão, com uma corrente atingindo 13 vezes seu valor nominal.



Validação do modelo computacional sob suprimento com interrupção – caso 5





OBS: A corrente chega a 4 vezes o valor nominal, durante o primeiro clico da elevação da tensão aplicada.



Validação do modelo computacional sob suprimento com elevação – caso 6




Suportabilidade Dielétrica: Esforços relacionados com os limites de suportabilidade da isolação diante da manifestação de tensões anômalas nos equipamentos

ESTRATÉGIA PARA A OBTENÇÃO DOS LIMITES DE SUPORTABILIDADE DIELÉTRICA


• Sobretensões Impulsivas:

• Sobretensões de Curta Duração:

• Sobretensões de Longa Duração:

11 log)( ttY

22 log)( ttY

ttV log)( 12

12

loglog

)()(

tt

tVtV

11 log)( ttV 33 log)( ttY




Exemplos de limites de suportabilidade de tensão disponibilizados pela literatura

Curva de suportabilidade dielétrica CBEMA; Curva de suportabilidade dielétrica ITIC;






Exemplos de limites de suportabilidade de tensão disponibilizados pela literatura

Curva de suportabilidade dielétrica LACTEC; Curva de suportabilidade dielétrica AES SUL;

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0,0001667 0,001 0,003 0,003 0,02 0,5

Tempo (s)

Su

po

rta

bil

ida

de

Die

létr

ica

(p

u)

10-4

10-3

10-2

10-1

100

101

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

5

Tempo (s)

Su

po

rtab

ilid

ad

e D

ielé

tric

a (

pu

)






Análise Comparativa das Curvas de Suportabilidade dielétrica para televisores






Arranjo Laboratorial: Sobretensões Impulsivas



Gerador de Impulso Axos 8

Eletrodomésticos de diferentes marcas

Osciloscópio Tektronix TDS3014




REDE

CAB

C

AA

Ponteiras de tensão

Ponteiras de Corrente

000015689

kWh

Medidor de Indução

50

40B

ATerra

X0 X1

TRAFO

Ociloscópio

Resistor – 3,3 KOhm

Resistor – 92,3 KOhm

DIVISOR

RESISTIVO

Disjuntor Tripolar 50 A

Disjuntor Bipolar 40 A

H1

Blue-ray

14:35

PC

Ensaio

Computador Ensaiado

Contator

Botoeira

Arranjo Laboratorial: Sobretensões de Curta Duração






Arranjo Laboratorial: Sobretensões de Longa Duração






Sobretensões de Longa Duração

Te

nsã

o (

V)

e C

orr

en

te (

A)

Tempo (s)






Suportabilidade Térmica: Esforços relacionados com os limites de suportabilidade térmicos impostos pelas perdas Joule diante damanifestação de correntes anômalas nos equipamentos.

ESTRATÉGIA PARA A OBTENÇÃO DOS LIMITES DE SUPORTABILIDADE TÉRMICA


Duração

Energia máxima admissível pelo equipamento

Ocorrência do dano físico

Qual a energia suportada envolvida? Energia (J) = 0𝑇𝐷 𝑖 𝑡 2 ∙ 𝑑𝑡

J = 0𝑇𝐷 𝑖 𝑡 2 ∙ 𝑑𝑡 = 𝑐𝑡𝑒. 𝐽 = 𝐼2 ∙ 𝑇𝐷 i 𝑡 =

𝐽

𝑡




Caso 1 – PID associado com um televisor - Descarga atmosférica

“PID associado com um aparelho televisor, o qual, supostamente, estaria vinculado com a abertura de uma

chave fusível devido a uma descarga atmosférica”

ESTUDOS DE CASOS





Código do

TransformadorAlimentador Cliente

XXXX YYYY Rua ZZZZ

ESTUDOS DE CASOS






SOLICITAÇÃO PROCEDENTE

ESTUDOS DE CASOS






Caso 2 – PID associado com um televisor - Religamento tripolar automático

“PID associado com um aparelho televisor, o qual, supostamente, estaria vinculado com uma ocorrência

registrada na forma de um religamento tripolar”

ESTUDOS DE CASOS





Código do

TransformadorAlimentador Cliente

XXXX YYYY Rua ZZZZ

ESTUDOS DE CASOS






SOLICITAÇÃO IMPROCEDENTE

ESTUDOS DE CASOS






Obrigado!

José Carlos de Oliveira – UFU

[email protected]


mailto:[email protected]

mÓdulo: qualidade da energia e eficiÊncia … · causalidade de perturbações na rede com danos...

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