Teoria da qualidade de energia

22 de junio de 2024 Luciano Bertene

A qualidade da energia é simplesmente a interação entre eletricidade e dispositivos elétricos. Diríamos que a fonte de alimentação está OK se os dispositivos eléctricos estiverem a funcionar correctamente e de forma fiável e não estiverem danificados ou sobrecarregados. Por outro lado, se os dispositivos eléctricos funcionarem mal, não forem fiáveis ou forem danificados durante a utilização normal, suspeitaríamos que a qualidade da energia é fraca.

Problemas de qualidade de energia e sistema elétrico

Em geral, qualquer desvio da fonte de alimentação convencional (corrente contínua ou alternada) é classificado como problema de qualidade. Problemas de qualidade são eventos extremamente rápidos, como pulsos/transientes de tensão, ruído de alta frequência, erros de forma de onda, aumentos e quedas de tensão e falha total de energia. Qualquer tipo de instrumento elétrico será afetado por problemas de qualidade de outras maneiras. Podemos determinar se há um problema de qualidade analisando o desempenho e avaliando os instrumentos ou a carga. Em “Eventos de Qualidade” você encontrará muitas descrições detalhadas de problemas de qualidade.

Causas e efeitos da sobretensão

A sobretensão ocorre quando a tensão em um sistema elétrico excede seu valor normal ou nominal. Isso pode ter um impacto significativo no design e nos dispositivos conectados.

Aqui estão algumas causas e consequências comuns de sobretensão

Queda de raios:

Quedas de raios perto de linhas de energia ou instalações públicas podem causar picos repentinos de alta tensão, resultando em picos de energia.

Operações de comutação

A comutação rápida de cargas elétricas, como ligar e desligar motores ou transformadores, pode causar picos de tensão e resultar em sobretensões.

Equipamento defeituoso

O mau funcionamento de dispositivos ou componentes do sistema elétrico, como reguladores de tensão defeituosos ou dispositivos de proteção defeituosos, pode causar sobretensões.

Desequilíbrio de potência reativa

O desequilíbrio entre a oferta e a demanda de energia reativa do sistema pode levar a surtos, especialmente durante tempos de baixa carga.

Interrupções de rede

Perturbações na rede elétrica, como curtos-circuitos ou mau funcionamento da rede, podem causar flutuações de tensão e resultar em sobretensões.

Efeitos da sobretensão

Danos ao dispositivo A sobretensão pode danificar seriamente dispositivos e sistemas eletrônicos sensíveis. Tensão excessiva pode levar à falha de componentes, quebra de isolamento ou até mesmo falha completa do equipamento.

Vida útil reduzida

Sobretensões contínuas podem reduzir significativamente a vida útil de dispositivos e sistemas elétricos. O aumento de cargas nos componentes e no isolamento pode acelerar o desgaste e levar a falhas prematuras.

Os riscos de incêndio

A sobretensão pode gerar calor excessivo nos sistemas elétricos, aumentando o risco de incêndio. Fios, cabos e componentes superaquecidos podem comprometer o isolamento e potencialmente causar incêndios elétricos.

Perda e corrupção de dados

Picos ou surtos de energia podem interromper dispositivos eletrônicos e sistemas de armazenamento de dados e resultar em perda ou corrupção de dados. Isto pode ter consequências graves para aplicações críticas ou ambientes sensíveis a dados.

Riscos de segurança

As sobretensões podem representar riscos de segurança para o pessoal que trabalha com equipamentos elétricos. Pode causar choques eléctricos, arcos eléctricos e outras situações perigosas e pôr em perigo o bem-estar das pessoas.

Prevenção e redução de danos

Para prevenir e mitigar os riscos associados à sobretensão, podem ser tomadas diversas medidas de proteção. Isto inclui a instalação de protetores contra surtos, reguladores de tensão e sistemas de monitoramento de tensão. O aterramento adequado e a manutenção regular dos sistemas elétricos também são essenciais para garantir a estabilidade da tensão e minimizar a ocorrência de surtos.

Níveis de tensão na estrutura da rede elétrica

Uma rede elétrica consiste em uma usina, uma rede de transmissão, uma rede de subtransmissão e uma rede de distribuição. Estes subsistemas são interligados através dos transformadores T1, T2 e T3. Vamos pensar um pouco no país e observar alguns níveis de tensão típicos para entender como funciona a rede elétrica. A energia elétrica é gerada em uma usina termelétrica com tensão típica de 22 KV. Para transmitir eletricidade, esta é aumentada para um nível de cerca de 400 KV pelo transformador de potência T1. O transformador de potência T2 converte esta tensão para 66 KV para fornecer energia através da linha de subtransmissão para cargas industriais que requerem mais energia em alta tensão. A maioria das principais cargas industriais possui seus próprios transformadores para reduzir o fornecimento de 66KV ao nível desejado. A razão para estas mudanças de tensão é reduzir o valor da linha de transmissão para um determinado nível de potência. As redes de distribuição são projetadas para muitos níveis de potência mais baixos e são alimentadas com tensões de nível médio.

Estrutura de tensão do sistema de energia no sistema elétrico 002-7919014

O sistema de distribuição de energia começa com o transformador de dispositivos elétricos T3 para reduzir o nível de tensão de 66 KV para 11 KV. A rede de distribuição inclui cargas de todos os tipos (como edifícios de escritórios, grandes complexos residenciais, hotéis, etc.) ou residências particulares. Normalmente, os clientes empresariais recebem uma tensão de 11 KV. Em contraste, os clientes residenciais recebem eletricidade de 400-440 V. Observe que o valor acima é assumido para tensões linha a linha. Como os clientes residenciais recebem alimentação monofásica, eles geralmente recebem alimentação de 230-250 V em seus pontos. Enquanto os clientes residenciais de baixo consumo de energia obtêm alimentação monofásica, os clientes industriais e comerciais obtêm alimentação trifásica, não apenas por causa de seu alto consumo, mas também porque muitos deles recebem alimentação monofásica. use motores trifásicos com eles. Por exemplo, o uso de motores de indução é extremamente comum entre clientes industriais que operam compressores, bombas, laminadores, etc.

Conclusão

A teoria da qualidade de energia desempenha um papel crítico na compreensão e manutenção da confiabilidade dos sistemas elétricos. Desvios do fornecimento de energia tradicional, seja na forma de corrente contínua ou alternada, podem levar a problemas de qualidade de energia com efeitos variados. Esses problemas incluem eventos de alta velocidade, como pulsos de tensão, transientes, ruído de alta frequência, erros de forma de onda, picos de tensão, quedas de tensão e falha completa de energia. Problemas de qualidade de energia podem impactar cada dispositivo elétrico ou carga de maneira diferente, destacando a importância da análise de energia e da instrumentação ou avaliação de equipamentos.