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Qual é o tipo de curto-circuito mais comum em Sistemas de Distribuição de Energia Elétrica?

Escrito por celula-admin em 11 de setembro de 2020. Postado em Artigos.

Foto: Torres de transmissão na entrada da Subestação Itatiba 500kV/138kV, entre as cidades de Itatiba e Valinhos-SP

Os sistemas de distribuição de energia elétrica estão constantemente sujeitos a eventos indesejados que causam perturbações em seu estado normal de operação. Esses eventos impactam diretamente o sistema de potência e alteram, significativamente, as grandezas elétricas (tensão, corrente, frequência e resistência) que estão presentes nestes sistemas, provocando alterações de parametrização do sistema elétrico e colocando em risco a segurança dos equipamentos eletrônicos, eletromecânicos e partes da rede de distribuição.

Os curtos-circuitos são os eventos indesejados mais comuns em sistemas de potência. Um curto-circuito consiste em um contato entre condutores sob potenciais diferentes. Este contato pode ser direto (entre os condutores ou através de impedância) ou indireto (através de arco voltaico).

Abaixo, apresentamos mais detalhes para cada tipo de curto-circuito e as frequências de ocorrências na rede elétrica através de um estudo estatístico.

*Frequências típicas de ocorrências de curtos-circuitos. Fonte: Análise de Curto-Circuito e Princípios de Proteção em Sistemas de Energia Elétrica.*

• Curtos-circuitos trifásicos ou simétricos: 5%

Menor Frequência;
Fases igualmente solicitadas;
Cálculo por fase, considerando apenas o circuito equivalente de sequência positiva.

• Curtos-circuitos dupla-fase (bifásico): 15%;

Curto-circuito assimétrico, isto é desequilibrado;
Correntes desequilibradas;
Cálculo utilizando componentes simétricas.

• Curtos-circuitos dupla-fase-terra (bifásico-terra): 10%;

Curto-circuito assimétrico, isto é desequilibrado;
Cálculo utilizando componentes simétricas.

• Curtos-circuitos fase-terra: 70%;

Maior ocorrência;
Curto-circuito assimétrico, isto é desequilibrado;
Cálculo utilizando componentes simétricas.

Outra ilustração interessante de observar os curtos-circuitos é com relação ao comportamento dos ângulos de defasagem dos circuitos trifásico, bifásico e monofásico e sua condição normal em função da tensão (V).

*Figura 1: Fasores de tensões e correntes durante os curtos-circuitos. Fonte: Análise de* *Curto-Circuito e Princípios de Proteção em Sistemas de Energia Elétrica.*

Podemos considerar, normalmente, que os curtos-circuitos ocorrem em:

• Barramentos das Subestações, quadros elétricos, geralmente devido à ação de elementos externos;

• Linhas aéreas, devido a sobre-tensões de descargas atmosféricas ou ação de elementos externos (aves, ramos de árvores, etc.), ruptura de condutores, isoladores e apoios;

• Cabos subterrâneos, transformadores e máquinas rotativas e aparelhagem de corte, devidos a falhas de isolamento (aquecimento, efeitos mecânicos, envelhecimento, campos elétricos elevados).

Os curtos-circuitos podem gerar consequências e provocar grandes danos na rede de distribuição, afetando os equipamentos eletrônicos, cabos, equipamentos eletromecânicos, geradores e podem até causar incêndios, ocasionando queda de tensão, dissipação de corrente nos cabos de distribuição elétrica, conhecido como “Efeito Joule”, sobretensões, sobrecargas e sobre frequências.

E como principais causas dos curtos-circuitos com maior frequência de ocorrência em sistemas de potência, destacamos os seguintes:

Descargas atmosféricas;
Falhas de isolação;
Envelhecimento dos componentes elétricos;
Ventos e tempestades;
Queimadas;
Queda de árvore sobre as linhas de transmissão aéreas;
A presença de animais silvestres em quadros elétricos;
Manobras incorretas.

Todos os sistemas elétricos são desenvolvidos para permitir a limitação dos curtos-circuitos à área mais restrita possível, utilizando-se de equipamentos de proteções apropriados que podem ser operados em condições extremas de curto-circuito sem sofrer degradação dos seus parâmetros e estruturas físicas, e da própria impedância dos elementos que compõem o mesmo, como transformadores, linhas de transmissão, entre outros, que tem o efeito de diminuir a corrente de curto circuito.

Entretanto, se o curto-circuito não for extinto de forma rápida, as alterações da corrente e tensão na rede podem afetar consideravelmente todos os equipamentos que estarão conectados.

Referências Bibliográficas:

MAMEDE, JOÃO. Instalações Elétricas Industriais. Curto-Circuito nas instalações elétricas. 7ª Edição

Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL), Procedimento de Distribuição de Energia Elétrica no Sistema Elétrico Nacional (PRODIST) – Módulo 8: Qualidade da Energia Elétrica, 2008, https://www.aneel.gov.br/modulo-8

Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL), Fator de potência, 2018.

CARDOSO, Fábio Lamothe. Correção do Fator de Potência. Eletro-Estudos Engenharia. UERJ. 2007.

DAZA, Eric Fernando Boeck; SPERANDIO, Mauricio. Sistema de Armazenamento de Energia Desafios Regulatórios e Econômicos para sua Inserção em Sistemas de Potência. 2019. Eric Fernando Boeck Daza.

F. Sato, W. Freitas Análise de curto-circuito e princípios de proteção em sistemas de energia elétrica. – 1. ed. – Rio de Janeiro: Elsevier, 2015.

G. Barreto, C.A. Castro, C.A.F. Murari, F. Sato, Circuitos de corrente alternada: fundamentos e prática, Oficina de Textos, 2012.

MEDEIROS, JUNQUEIRA. Análise do Impacto de Religamentos nos Pedidos de Ressarcimento por Danos Elétricos Uberlândia, Universidade Federal de Uberlândia, Brasil-2018. Disponível em: https://repositorio.ufu.br/bitstream/123456789/23442/1/AnaliseImpactoReligamentos.pdf. Acesso em: 21/06/2020

Sobre o autor:

Prof. Esp. William Cambuhi de Oliveira

Fundador da Célula Energia Cursos e Treinamentos, Engenheiro de Controle e Automação e Pós-Graduado em Sistema de Potência pelo UNISAL. Possui mais de 10 anos de experiência com projetos elétricos em distribuição conforme a ABNT NBR 5410:2004, ABNT NBR 5419:2015 e ABNT NBR 16690:2019. Professor e palestrante na área de energia solar fotovoltaica e projeto elétrico de distribuição e dimensionamento de componentes elétricos.

Palestra: O Processo de Fabricação de Módulos Fotovoltaicos

Escrito por celula-admin em 10 de setembro de 2020. Postado em Webinar.

Inscreva-se, participe e conheça sobre o processo de fabricação dos módulos fotovoltaicos.

🗓️ Data: 22 de setembro de 2020 ⏰ Horário: às 19h30 🖥️ Plataforma: Microsoft Teams

✅ Vagas limitadas!

EVENTO GRATUITO

>> ATENÇÃO: No dia do evento mandaremos o link de acesso do webinar! Fique atento(a) a sua caixa de e-mail e whatsapp!

Sobre o Palestrante:

Prof. Eng. Esp. William Cambuhi de Oliveira

Sobre a Estácio:

Com quase cinco décadas e mais de 500 mil alunos, a Estácio é um dos maiores e mais respeitados grupos do setor educacional do Brasil. No ensino presencial, atua em 23 estados e no Distrito Federal, totalizando cerca de 90 Unidades. Já no Ensino a Distância, estamos em todo o Brasil por meio de nossos mais de 600 polos de EaD. Nossas instituições e cursos são reconhecidos pelo MEC com elevados conceitos de qualidade.

Saiba mais: https://portal.estacio.br/

Cabine Primária para Sistema Fotovoltaico conectado com a Rede Elétrica

Escrito por celula-admin em 11 de agosto de 2020. Postado em Curso on-line.

Inscreva-se no curso de Cabine Primária para Sistema Fotovoltaico conectado com a Rede Elétrica☀️⚡, ministrado pelo Prof. Esp. Eng. Emmanuel Ribeiro Chaves e saiba quais são os conceitos básicos necessários para a função de proteção.

Neste momento delicado, queremos ajudar você a crescer profissionalmente. Aqui na Célula Energia, não medimos esforços para te surpreender com um ensino de excelência, afinal, “formação de qualidade ao alcance de todos” é o nosso lema!

Você vai aprender sobre:

Estudo das normas da ANEEL e das concessionárias;
Introdução ao curto circuito e seletividade – Usinas Fotovoltaicas com a rede elétrica;
Conceito de software para parametrização do relé com a rede elétrica;
Conceituação de proteções para cabine primária e todos os componentes elétricos conforme normas;
TC de proteção;
Projeto de cabine primária e dimensionamento de disjuntor de média tensão, relé de proteção e todas as funções conforme norma da rede elétrica;
Conceito dos estudos de ajustes das proteções intrínsecas da central FOTOVOLTAICA, considerando os compromissos de coordenação com as proteções sistêmicas.

🗓️ Data: 31/08 a 04/09/2020

⏰ Horário: das 19h às 22h

🖥️ Plataforma: Google Meet

☑️ Local: em sua casa, afinal o curso tem modalidade on-line e ao vivo⁣⁣.

VAGAS LIMITADAS!

Mais informações:

(19) 99379-5832

contato@celulaenergia.com

Introdução à Energia Solar FV: Dimensionamento de Sistemas Off-Grid e Grid-Tie

Escrito por celula-admin em 11 de agosto de 2020. Postado em Curso on-line.

✔️ Inscreva-se no curso de Introdução à Energia Solar FV: Dimensionamento de Sistemas Off-Grid e Grid-Tie ☀️⚡, ministrado pelo Prof. Esp. Eng. William Cambuhi e Prof. Me. Murillo Franco e aprenda sobre o processo de fabricação dos módulos fotovoltaicos, os conceitos fundamentais de energia x eletricidade e o dimensionamento do sistema On-Grid e Off-Grid.

Você vai aprender sobre:

Conceitos fundamentais da energia x eletricidade;
Conhecimento aos semicondutores fotovoltaicos;
Diferença entre aquecedores solares e energia solar fotovoltaica;
Analise geometria solar;
Irradiação e insolação;
Funcionamento das células fotovoltaicas, novas tecnologias e módulos fotovoltaicos e suas características técnicas;
Aplicação de módulos fotovoltaicos, inversores fotovoltaicos Off-Grid, regulador de carga, baterias e leitura dos datasheets;
Aplicação dos módulos fotovoltaicos, inversores fotovoltaicos Grid-Tie e leitura dos datasheets;
Componentes elétricos DC e CA para sistemas Off-Grid e Grid-Tie;
Conceitos das normas: NBR 5410, NBR 16690 e NBR 5419;
Cálculo da energia produzida pela célula fotovoltaica, módulos fotovoltaicos e sistema fotovoltaicos Off-Grid e Grid-Tie;
Componentes elétricos dos sistemas fotovoltaicos isolado da rede elétrica – Off-Grid;
Componentes elétricos dos sistemas fotovoltaicos conectados com a rede elétrica – Grid-Tie;
Resolução Normativa 482/2012 e 687/2015 da Aneel e suas características à rede e requisitos técnicos das concessionárias;
Simulações reais dos sistemas fotovoltaicos exposto ao sol Off-Grid e Grid-Tie.

Carga Horária do Curso: 16 horas

🗓️ Data: de 24 a 28/08/2020

⏰ Horário: das 19h às 22h

🖥️ Plataforma: Google Meet

☑️ Local: em sua casa, afinal o curso tem modalidade on-line e ao vivo⁣⁣.

VAGAS LIMITADAS!

Mais informações:

(19) 99379-5832

contato@celulaenergia.com

Empreendedorismo no Setor Fotovoltaico

Escrito por celula-admin em 10 de agosto de 2020. Postado em Curso on-line.

✔️ Inscreva-se no curso de Empreendedorismo no Setor Fotovoltaico ☀️⚡, ministrado peloProf. Pós-Doutor Nasser Mahmoud Hasan e obtenha o entendimento do empreendedorismo para o desenvolvimento sustentável e de geração de renda num mundo em constante aceleração tecnológica.

Você vai aprender sobre:

Os vetores de desenvolvimento econômico e social: Empreendedorismo e inovação;
O empreendedorismo como oportunidade ou necessidade;
Empreendedorismo frente à mudança tecnológica: A quarta revolução industrial;
O aumento da competitividade e do desenvolvimento sustentável;
A compreensão da importância da análise de mercado;
O desenvolvimento de novos negócios e estratégias para a III década do século XXI;
Desenvolvimento de competências empreendedoras;
Identificação de oportunidades;
Processo empreendedor;
Plano de negócios e modelo de negócios;
Empreendedorismo no mundo exponencial e escalável.

Carga Horária do Curso: 24 horas

?️ Data: 29/08, 05 e 12/09 – aos sábados.

⏰ Horário: das 8h às 17h

?️ Plataforma: Google Meet

☑️ Local: em sua casa, afinal o curso tem modalidade on-line e ao vivo⁣⁣.

VAGAS LIMITADAS!

Mais informações:

? (19) 99379-5832

? contato@celulaenergia.com

A Importância do Processo de Fabricação de Módulos Fotovoltaicos e o Futuro da Indústria Nacional

Escrito por celula-admin em 23 de julho de 2020. Postado em Webinar.

Quer saber qual a Importância do Processo de Fabricação dos Módulos Fotovoltaicos e o Futuro da Indústria Nacional?

Inscreva-se, participe e descubra o que há por trás deste processo e o que esperar das mudanças propostas com relação ao ex-tarifário.

>> ATENÇÃO: No dia do evento mandaremos o link de acesso do webinar! Fique atento(a) a sua caixa de e-mail e whatsapp!

🗓️ Data: 30 de julho de 2020

⏰ Horário: às 10h

🖥️ Local: Google Meet

✅ VAGAS LIMITADAS! EVENTO GRATUITO!

SOBRE OS PALESTRANTES:

Senador Major Olimpio

Major Olimpio é paulista de Presidente Venceslau. Ingressou na Polícia Militar em 1978. É bacharel em ciências jurídicas e sociais, jornalista, professor de educação física, técnico em defesa pessoal, instrutor de tiro e autor de livros voltados para a questão da segurança. Eleito Deputado Estadual em 2006 e 2010, e em 2015 assumiu seu primeiro mandato como deputado federal após ser eleito no pleito de 2014 com 179.196 votos. Em março de 2018 Olimpio filiou-se ao PSL, em abril assumiu a executiva Estadual do Partido e em outubro foi o Senador eleito com maior número de votos.

Prof. Esp. William Cambuhi de Oliveira

SOBRE A EMPRESA PATROCINADORA:

Globo Brasil – A Primeira Grande Indústria de Painéis Solares do País

Inaugurada em agosto de 2015, surgiu da iniciativa de Manuel Figueiredo Coelho, que antevendo uma das maiores necessidades atuais do país no setor energético, decidiu investir para contribuir com a necessária ampliação de fontes de energias renováveis no Brasil.

🌐 Acesse: www.paineisglobobrasil.com.br

O que são as usinas de energia renovável?

Escrito por celula-admin em 6 de maio de 2020. Postado em Notícias.

Grande parte da energia elétrica que consumimos vem de usinas de energia. De modo geral, essas usinas são grandes instalações que transformam outros tipos de energia em energia elétrica. No Brasil, as usinas de energia renovável têm ganhado cada vez mais espaço. Segundo a Aneel, essas fontes representam cerca de 84% da energia elétrica produzida internamente e utilizada no país.

Fontes de energia sustentáveis

A energia gerada por meio de biomassa é uma das fontes sustentáveis mais explorada no país. Um de seus produtos é o biogás, um gás proveniente da decomposição de matéria orgânica. Esse processo pode ocorrer de forma natural, com ajuda de

bactérias, ou de forma artificial, por meio de um biodigestor anaeróbio. Esse gás funciona como combustível para fogões, motores e na geração de energia elétrica.

Um outro tipo de energia renovável que tem ganhado espaço no país é a energia eólica, que transforma a força dos ventos em energia elétrica. Segundo a Aneel, essa modalidade já representa 8% da matriz energética brasileira, mas assim como a hidrelétrica também causa grande impacto ambiental, já que afeta todas as espécies de aves locais. Além disso, as hélices utilizadas na produção de energia fazem bastante barulho, o que pode incomodar moradores da área.

A energia solar é uma das modalidades que menos gera impactos ambientais, além de ser uma fonte limpa e renovável. Uma de suas particularidades interessantes é que pode ser gerada tanto por usinas quanto por microssistemas, geralmente instalados em residências ou empresas para consumo próprio.

Usina Solar

Usinas solares são sistemas fotovoltaicos de grande porte. A maior diferença entre elas e sistemas menores é que a eletricidade produzida pelas usinas de energia solar é entregue ao consumidor pelas distribuidoras de energia, enquanto a energia produzida por microssistemas é consumida no mesmo local em que é gerada. Uma grande vantagem de consumir energia dessas usinas, também chamadas de Fazendas Solares, é que essa modalidade energética é limpa e renovável, além de não causar grandes impactos ambientais, diferente das usinas hidrelétricas.

Geração centralizada x geração distribuída

Na geração centralizada, o modelo mais comum no Brasil, as grandes usinas produzem energia e os consumidores a recebem em suas casas por meio das distribuidoras locais. Apesar de esse sistema funcionar bem, segundo um estudo feito pela Firjan (Federação das Indústrias do Rio de Janeiro), a tarifa energética do nosso país é uma das mais caras do mundo. Por isso, se você está procurando formas de diminuir seus gastos, fugir desse modelo talvez seja uma boa ideia.

Geração distribuída: uma boa saída

Geração distribuída é o termo utilizado para falar sobre a energia elétrica que é gerada em locais próximos ou na própria unidade consumidora, e que são ligados à rede elétrica pública. Em outras palavras, isso significa que há vários imóveis que produzem sua própria energia por meio de variados tipos de geradores, e assim conseguem uma certa independência das concessionárias energéticas. A energia solar fotovoltaica se enquadra nessa modalidade. Esse modelo de produção energética apresenta várias vantagens, e por isso tem crescido bastante no Brasil. Segundo a Aneel, dos 10.385 micro e minigeradores instalados no país até 2017, 10.280 eram solares.

Quais são as vantagens da geração distribuída?

A economia é uma das maiores vantagens em gerar sua própria energia. Dependendo do consumo energético da residência, o sistema de energia solar pode suprir 100% da necessidade da casa. Isso resultaria em um desconto de 95% na conta de luz, já que a unidade não estaria usando a energia da rede elétrica. Esse desconto só não chega a 100% porque mesmo que os moradores da casa não consumam a energia da rede elétrica é preciso pagar a chamada “taxa de disponibilidade”, destinadas às distribuidoras para manutenção do sistema.

Além de ajudar o meio ambiente, a energia solar é uma ótima aliada na hora de reduzir o orçamento, tanto da sua casa como do seu negócio!

Inversor Fotovoltaico e Geradores à diesel – Procedimento de Segurança

Escrito por celula-admin em 27 de fevereiro de 2020. Postado em Artigos.

Este artigo teve iniciativa quando observamos muitas dúvidas de colegas engenheiros e em inspeções realizadas que possuíam sistema fotovoltaico interligado com gerador à diesel na mesma unidade. Com isso, fomos motivados no desenvolvimento dessa explicação, para que se possa evitar problemas entre gerador fotovoltaico conectado à rede elétrica e o gerador de emergência.

Quando é aplicado um sistema de energia solar fotovoltaica em uma unidade que já existe um gerador à diesel, é necessário no mesmo barramento R, S, T, que esteja alimentando o gerador à diesel, desenvolvermos alguns ajustes inteligentes.

R – Fase 1 do painel de distribuição do sistema de potência AC

S – Fase 2 do painel de distribuição do sistema de potência AC

T – Fase 3 do painel de distribuição do sistema de potência AC

O sistema de energia solar fotovoltaica Grid-Tie e o Gerador à diesel no mesmo barramento podem ser interligados juntos?

Não! O sistema fotovoltaico Grid-Tie é conectado com a rede elétrica e trabalha sincronizado com a mesma e quando tem uma queda de energia ou a falta de transmissão da concessionária, o inversor fotovoltaico não gera energia. O gerador de emergência à diesel supre a falta de energia da concessionária, porém, quando o gerador de energia solar e o gerador à diesel estiverem no mesmo barramento e sem comandos elétricos, o inversor fotovoltaico estará gerando energia.

Quais os efeitos quando dois geradores estiverem ligados na mesma unidade?

1. Corrente reversa:

A corrente reversa (A) é um fluxo de corrente (A) que trabalha no sentido contrário ao fluxo de operação normalizado.

2. Sobre-tensão na rede, ocasionando grandes problemas:

A sobre tensão é maior que a tensão nominal (V) – a que um determinado equipamento deve ser ligado para operar de forma estável e corretamente. A sobre tensão pode danificar os equipamentos energizados.

3. Afundamento de tensão:

Afundamento de tensão é a variação de tensão (V) que ocorre momentaneamente. Essa variação pode ser maior ou menor que a tensão nominal.

O correto nesses estudos é aplicar os contatores de comandos para que quando o sistema fotovoltaico Grid-Tie estiver ligado com a rede elétrica o gerador à diesel estará desligado e vice-versa, conforme figura 1.

Figura 1: Diagrama elétrico do gerador à diesel x gerador fotovoltaico Grid-Tie

Explicando o funcionamento com contatores elétricos que acionará por meio de comandos o gerador à diesel e desligará o sistema fotovoltaico na ausência de energia da rede elétrica.

Quando K1 (contator do gerador à diesel está acionado), o K2 (contator do gerador fotovoltaico (Grid-Tie) NÃO estará acionado). Se K2 (contator do gerador fotovoltaico estiver acionado), então K1 (contator do gerador à diesel NÃO estará acionado).

Comportamento da linha de transmissão.

Comportamento de uma linha de transmissão de uma tensão de 13,8 kV. Logo teremos um pico de tensão se aplicarmos:

Aplicando os cálculos no software ATP DRAW, logo teremos a simulação de uma rede trifásica em corrente (A), conforme figura 2.

Figura 2: Simulação de chaveamento transitórios trifásico – ATP DRAW

Conclusão:

Com isso, recomenda-se que para todas às aplicações de energia solar fotovoltaica – Grid-Tie seja aplicado esse estudo para evitar problemas como sobre-tensão, corrente reversa e afundamento de tensão. Todas as obras antes da implantação fotovoltaica, devem ser vistoriadas e analisadas e se existir um gerador à diesel no local, recomenda-se aplicar esse estudo.

Referências:

Costa, C. A. et al., 2012. Estratégias de Controle Digital Aplicado em PLL Trifásico para Sincronismo Eficiente de Conversores Estáticos Utilizados em Sistemas de Geração de Energia. Campina Grande.

NASCIMENTO, Klaus V. Do. Metodologia de Analise de Variações de Tensão Causadas pela Proteção Anti-Ilhamento de Geradores Síncronos Distribuídos. Dissertação apresentada para a obtenção do título de Mestre em Engenharia Elétrica a Escola de Engenharia de São Carlos. 2013.

Jia, Y., Zhao, J. & Fu, X., 2014. Direct Grid Current Control of LCL-Filtered Grid-Connected Inverter Mitigating Grid Voltage Disturbance. IEEE TRANSCTIONS ON POWER ELECTRONICS.

Yazdani, A. & Iravani, R., 2010. Voltage-Sourced Converters in Power Systems: modeling, control, and applications.

Sobre o autor:

Prof. Esp. William Cambuhi de Oliveira

Fundador da Célula Energia Cursos e Treinamentos, Engenheiro de Controle e Automação e Pós-Graduado em Engenharia Eletrotécnica e Sistemas de Potência pelo UNISAL. Possui mais de 10 anos de experiência com projetos elétricos em distribuição conforme a ABNT NBR´s: 5410:2004, 5419:2015, 16690:2019 e 16274:2014 . Professor e palestrante na área de energia solar fotovoltaica e projeto elétrico de distribuição e dimensionamento de componentes elétricos.