Soluções em Serviços
Assistência Técnica Autorizada;
Manutenção preventiva e corretiva de Fontes e UPS’s;
Start–Up,Testes, Laudos e Treinamentos;
Logística de movimentação de equipamentos;
Avaliação das Distorções Harmônicas e
Fator de Potência
ETE Barueri
Rua João da Silva de Moraes, 183 - Campo Grande – São Paulo – SP
Site: http://www.grothec.com.br
Tel.: 0xx11 5632-0034 Fax.:0xx11 5631-4459
email: [email protected]
Prevenindo riscos de ressonância, queima de capacitores e equipamentos
elétricos através da análise da qualidade da energia da ETE Barueri.
Everaldo Luiz Grothe
Engenheiro Eletricista com habilitação em eletrônica, eletrotécnica e telecomunicações pela
Faculdade de Engenharia de Barretos (1985) e pós-graduado em mecatrônica, pela Universidade
São Judas Tadeu (2002) atuando há 20 anos na área. Elaborou projetos, desenvolveu produtos e
prestou serviços de consultoria e treinamento para equipamentos de energia no Brasil, México,
Equador e Espanha. Atual Diretor Técnico da Grothec Comércio e Serviços Ltda.
Endereço: Rua João da Silva de Moraes, 183 – Jd. Ernestina – São Paulo/SP – CEP 04677-050 –
Brasil – Tel: (11) 5632-0034 – [email protected]
Resumo
O presente trabalho mostra os níveis de potencia, fator de potência e distorção harmônica dos
diversos locais dentro da ETE Barueri com o propósito de determinar os melhores pontos para
iniciar um processo de mitigação com base na ANEEL/ONS e IEEE-519 bem como avaliar os
impactos dos mesmos em futura ampliação de banco de capacitores para correção do Fator de
Potência ali existente e o estudo do fenômeno de ressonância associado.
Palavras-Chave: Fluxo de potência, Estudos de Fluxo Harmônico, Fator de potência, Distorção
harmônica, Simulação Computacional, Ressonância, Filtro de harmônicos.
Introdução
A ETE Barueri possui dois Bancos de Capacitores com 6 elementos cada. Esses Bancos são
responsáveis pela compensação de energia reativa indutiva consumida na ETE que se reflete em um
índice chamado Fator de Potência (FP). Por regulamentação da ANEEL, o FP mínimo dos
consumidores de energia de categoria idêntica ao da ETE Barueri é de 0,92 (92%). Atualmente, o
processo da ETE exige a operação dos dois Bancos de Capacitores para que seja atingido um FP
médio de 0,945 (94,5%). Dessa forma, qualquer tipo de ocorrência, seja de efeito natural
(intempéries) ou forçado (manutenção), a compensação é reduzida pela metade e a ETE deve
efetuar o desligamento de equipamentos, provocando a queda de produção, para que o índice de
Fator de Potência não seja afetado. Situação semelhante ocorre se houver aumento de vazão a ser
tratada, pois será exigida a operação de mais equipamentos o que pode comprometer o FP da ETE.
Por outro lado, um fenômeno elétrico conhecido como ressonância pode ocorrer com aplicação de
cargas não lineares (como exemplo inversores de freqüência) e capacitores gerando níveis de
distorção na tensão e na corrente que prejudicam a operação e a vida útil das cargas instaladas.
Esse fenômeno é conseqüência da interação entre o sistema elétrico (transformadores, motores,
etc.) com a reatância capacitiva do banco de capacitores em uma ou mais freqüências que se forem
excitadas pelas harmônicas geradas em cargas não lineares levam a amplificação das correntes e
tensões nos barramentos onde os mesmos estão conectados. Tal situação é danosa ao sistema
elétrico e aos capacitores e deve ser prevista e evitada através de estudos preliminares chamados
“Estudos de Fluxo Harmônico”, que garantirão o bom funcionamento da solução a ser adotada para
a correção do fator de potência.
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Objetivo
O objetivo principal deste trabalho é o de apresentar os serviços de engenharia realizados para a
prevenção riscos de ressonância e queima de capacitores e equipamentos elétricos através da
análise da qualidade da energia da ETE Barueri. Esse serviço é necessário para que a futura
ampliação da capacidade de correção do fator de potência da ETE Barueri não comprometa as
instalações e equipamentos existentes. A ampliação do sistema visa atender o aumento da
capacidade de tratamento da ETE. A avaliação será efetuada a partir dos estudos especializados de
engenharia e medições em campo verificando os níveis de harmônicos existentes e avaliar, através
de programas computacionais específicos, os possíveis efeitos da instalação de bancos de
capacitores adicionais e aumento de cargas geradoras de harmônicas (cargas especiais).
Metodologia Adotada:
Medição no secundário do transformador principal de 33 MVA 88KV/23KV das instalações da ETE
Barueri por um período mínimo de 24 horas com capacitores de correção de fator de potencia.
Medição no secundário do transformador principal de 33 MVA 88KV/23KV das instalações da ETE
Barueri por um período mínimo de 24 horas sem capacitores de correção de fator de potencia (*).
Medição nos secundário dos transformadores abaixadores de 23KV/6,9KV das instalações da ETE
Barueri por um período mínimo de 24 horas tanto para operação plena como para operação leve.
Medição nos secundário dos transformadores abaixadores de 23KV/0,46KV das instalações da ETE
Barueri por um período mínimo de 24 horas tanto para operação plena como para operação leve.
Simulação computacional do fluxo de carga futuro do sistema elétrico da ETE Barueri para
determinação da futura necessidade de compensação de reativos.
Simulação computacional do fluxo de carga futuro do sistema elétrico da ETE Barueri para
determinação do fluxo harmônico futuro
Equipamentos Utilizados:
Os equipamentos utilizados para a elaboração desde relatório foram os seguintes:
Descrição
Analisador de Energia
Alicate Flexível 3000 A
Multímetro Digital - Minipa
Multímetro Digital - Fluke
Modelo
Marca
Aferiçã
o
OK
OK
OK
OK
MARH-21
Flex Probe
ET 3200A
83-IV
RMS
Chauvin Arnoux
Minipa
Fluke
Formação
Engenheiro Eletricista
Engenheiro Eletricista
Técnico Eletrotécnico
Técnico Eletroténico
Nome
Everaldo Luiz Grothe
Robson Ribeiro Gonçalves
Roberson Liberi Silva
Lucas Barreto
Equipe Técnica:
Função
Coordenador de Projeto
Coletar dados em Campo
Projetista
Técnico
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No Série
992200240
117788
EN 61010-1
70460063
Dados do Site:
Início da Operação: 11 de Maio de 1988
População Equivalente de Projeto: 4,4 milhões de habitantes
Área da Planta: 864.000 m²
Vazão Média de Projeto: 9,5 mil litros por segundo
Vazão Atual: 7 mil litros por segundo
Tipo de Planta: O processo de tratamento é de lodo ativado convencional e em nível secundário,
com grau de eficiência de 90% de remoção de carga orgânica medida em DBO.
Sistema de Esgotamento Sanitário: Os esgotos são transportados para a estação através de um
sistema de esgotamento constituído por interceptores, sifões, travessias, emissários, totalizando 73
km de extensão com diâmetros entre 0,60 m e 4,50 m.
Limites da legislação:
DBO: 60 mg/L média mensal, ou 80% de remoção
SS: 0,1 ml/L, média mensal
pH: 5,0 a 9,0
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Localização: A Estação está localizada no município de Barueri e serve a maior parte da cidade de
São Paulo, além de Jandira, Itapevi, Barueri, Carapicuíba, Osasco, Taboão da Serra e partes de
Cotia e Embu.
Histórico: A ETE Barueri foi projetada na década de 70 e está em operação desde 1988. É uma
estação de lodo ativado por mistura completa. A estação de tratamento foi projetada originalmente
para uma vazão média máxima de 63 m³/s. A divisão, em fases de expansão da estação, exigiu
nove módulos, cada um dimensionado para tratar 7,0 m³/s.
Em 1985, na Revisão e Atualização do Plano Diretor de Esgotos da RMSP - COPLADES, a vazão
máxima planejada foi reduzida para 28,5 m³/s e cada módulo teve sua capacidade máxima
recalculada. O módulo existente foi então adequado e hoje apresenta capacidade nominal de 9,5
m³/s (vazão média). A estação deverá ser implementada visando atingir a capacidade final de 28,5
m³/s.
Atualmente a capacidade da estação é de 9,5 mil litros por segundo e a vazão média que hoje aflui
à estação é igual a 7,0 mil litros por segundo
O efluente final da estação é lançado no Rio Tietê.
Descrição dos Processos Unitários
Unidades da Fase Líquida
4
4
4
4
4
4
Poço Distribuidor e Elevatória Final
Grades Médias Mecanizadas
Caixas de Areia
Decantadores Primário
Tanque de Aeração
Decantadores Secundários
Unidades da Fase Sólida
4
4
4
4
4
Adensadores por Gravidade
Adensadores por Flotação
Digestores
Condicionamento Químico dos Lodos
Desidratação Mecânica
Sistemas de Apoio
4
4
4
4
4
Edifício dos Compressores
Gasômetro/ Queimadores
Edifício das Caldeiras
Sistema de Água de Utilidades
Sistema Elétrico
Dados da subestação
•
•
•
ƒ
Potência Nominal
33/55 MVA
Banco de Capacitores
2.400kVAr/23kV
Principais cargas:
04 Motores de 3500 HP 6,9 kV partida direta
04 Motores de 3100 HP 6,9 kV cascata sub-síncrona
Consumo Médio 6.400.000 kWh
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Referências Bibliográficas
Para a elaboração deste relatório foram observadas as normas técnicas, resoluções, códigos e
recomendações dos órgãos oficiais competentes em nível Federal, Estadual e Municipal, vigentes no
País, entre as quais citamos:
NORMAS BRASILEIRAS:
NBR 5410 - Instalações Elétricas de Baixa Tensão;
NBR 14039 - Instalações elétricas de Alta tensão;
NBR 5419 - Proteção de Estruturas contra Descargas Atmosféricas;
NR10 - Norma Regulamentadora Nº 10 – Segurança em Instalações e Serviços em Eletricidade.
RESOLUÇÕES:
RESOLUÇÃO Nº 456, DE 29 DE NOVEMBRO DE 2000 - Estabelece, de forma atualizada e
consolidada, as Condições Gerais de Fornecimento de Energia Elétrica.
RESOLUÇÃO ANEEL NO 505, DE 26 DE NOVEMBRO DE 2001 - Estabelece de forma atualizada e
consolidada, as disposições relativas à conformidade dos níveis de tensão de energia elétrica em
regime permanente.
ÓRGÃOS / INSTITUTOS INTERNACIONAIS:
National Electrical Manufactures Association NEMA
International Electrotechnical Commission IEC
American National Standards Institute ANSI
Institute of Electrical and Electronics Engineers IEEE
European Committee for Electrotechnical Standardization CENELEC
NORMAS INTERNACIONAIS:
IEEE Std 519-1992 – Recommended Practices and Requirements for Harmonic Control in Electrical
Power Systems.
IEC 61000-3-4: Electromagnetic compatibility (EMC) – Part 3-4 Limits – Limitation of emission of
harmonic currents in low-voltage power supply systems for equipment with rated current greater
than 16A.
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