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# Apostila Fator de Potência

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Apostila FATOR de POTÊNCIA

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• 1. CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO........................................................................ 04CAPÍTULO 2 POTÊNCIA ATIVA E REATIVA- CONCEITOS BÁSICOS ..................... 05CAPÍTULO 3 PRINCIPAIS CAUSAS DO BAIXO FATOR DE POTÊNCIA ................... 07CAPÍTULO 4 EFEITOS DO EXCEDENTE REATIVO NAS REDES E INSTALAÇÕES... 07 4.1 PERDAS NA REDE.................................................................... 07 4.2 POTÊNCIA ATIVA E REATIVA- CONCEITOS BÁSICOS 04 4.3 INTRODUÇÃO............................................................ 04CAPÍTULO 4 INTRODUÇÃO............................................................. 04CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO.................................................................... 04CAPÍTULO 2 POTÊNCIA ATIVA E REATIVA- CONCEITOS BÁSICOS 04CAPÍTULO 3 INTRODUÇÃO..................................................................... 04CAPÍTULO 4 INTRODUÇÃO..................................................................... 04CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO................................................................................................. 04CAPÍTULO 2 POTÊNCIA ATIVA E REATIVA- CONCEITOS BÁSICOS .............................. 04CAPÍTULO 3 INTRODUÇÃO..................................................................... 04CAPÍTULO 4 INTRODUÇÃO..................................................................... 04 4.1 - PERDAS NA REDE ................................................................................................... 07 4.2 – QUEDAS DE TENSÃO ............................................................................................. 08 4.3 – SUB UTILIZAÇÃO DA CAPACIDADE INSTALADA ............................................... 08PARTE 5 – FATOR DE POTÊNCIA – CORREÇÃO ........................................................ 10PARTE 6 – COMPENSAÇÃO – ATRAVÉS DE CAPACITORES .....................................10LEVANTAMENTO TÉCNICO DAS INSTALAÇÕES ELÉTRICAS PARA CORREÇÃO DOFATOR DE POTÊNCIA .................................................................................................... 11 6.1 – COMPENSAÇÃO INDIVIDUAL ................................................................................ 12 6.2 – COMPENSAÇÃO POR GRUPOS DE CARGAS ......................................................13 6.3 – COMPENSAÇÃO GERAL ........................................................................................ 13 6.4 – COMPENSAÇÃO NA ENTRADA DA ENERGIA EM ALTA TENSÃO (AT) ............ 14 1
• 2. 6.5 – COMPENSAÇÃO AUTOMÁTICA ............................................................................14 6.6 – COMPENSAÇÃO COMBINADA .............................................................................. 14 6.7 – COMO CALCULAR A CAPACITÂNCIA NECESSÁRIA ..........................................15 6.7.1 – 1º CASO: SE VOCÊ NÃO SABE O REGIME DE TRABALHO .............................. 15 6.7.2 – CÁLCULO DA CAPACITÂNCIA: Aplicar a Formula ............................................. 15 6.7.3 – 2º CASO: SE VOCÊ NÃO CONHECE A DEMANDA .............................................. 16 6.7.4 – CÁLCULO DA DEMANDA MÉDIA .......................................................................... 16 6.7.5 – CÁLCULO DA CAPACITÂNCIA: Aplicar a Formula ............................................. 16 6.7.6 – EXEMPLO 1 ............................................................................................................. 16 6.7.7 – EXEMPLO 2.............................................................................................................. 16 6.8 – PRECAUÇÕES NA INSTALAÇÃO E OPERAÇÃO DE CAPACITORES ................ 18 6.9 – HARMÔNICAS...........................................................................................................18PARTE 7 – LEGISLAÇÃO SOBRE EXCEDENTE DE REATIVO .....................................19Resolução Nº 456, de Novembro de 2000 - DO FATURAMENTO DE ENERGIA EDEMANDAS REATIVAS ...................................................................................................20 7.1 – FATOR DE POTÊNCIA .............................................................................................23 7.2 – PERIODOS DE MEDIÇÃO DE ENERGIA REATIVA, INDUTIVA E CAPACITIVA .. 24 7.3 – CÁLCULO DO FATOR DE POTÊNCIA ....................................................................24 7.4 – EXCEDENTE DE REATIVO ......................................................................................24 FORMA DE AVALIAÇÃO .................................................................................................... 24 FATURAMENTO ..................................................................................................................25CAPITULO 2 - MANUAL DE ORIENTAÇÃO AO CLIENTE SOBRE VÁRIAS OPÇÕES DEMODALIDADE DE FATURAMENTO ................................................................................26INTRODUÇÃO ..................................................................................................................27CONCEITOS BÁSICOS ................................................................................................... 27OBSERVAÇÃO ................................................................................................................ 283 - MODALIDADES TARIFÁRIAS QUE ESSA EMPRESA PODERÁ OPTAR ...............30 3.1. FATURAMENTO PELA TARIFA MONÔMIA DO GRUPO B ..................................... 30 3.1.1. CALCULO DO FATURAMENTO ............................................................................... 30 2
• 3. 3.2. FATURAMENTO PELA TARIFA BINOMIA DO GRUPO A ....................................... 31 3.3. TARIFAS HORO-SAZONAIS ..................................................................................... 31 3.3.1. FATURAMENTO PELA TARIFA HOROSAZONAL AZUL ....................................... 31 3.3.2. FATURAMENTO PELA TARIFA HOROSAZONAL VERDE .................................... 32 3.3.3. RETORNO À ESTRUTURA TARIFÁRIA CONVENCIONAL .................................... 324 - PERÍODO DE TESTES ............................................................................................... 325 - IMPLANTAÇÕES DECORRENTES DA NÃO CONTROLADA DA DEMANDA ........ 326 - ENQUADRAMENTO NA SAZONALIDADE ............................................................... 32GLOSSÁRIO .................................................................................................................... 34 PARTE 1 - INTRODUÇÃO Em conformidade com o estabelecido pelo Decreto n° 62724 de 17 de maio de1968, com a nova redação dada pelo Decreto n° 75887, de 20 de junho de 1975 ásconcessionárias de energia elétrica adotaram o Fator de Potência 0,85 como referenciapara limitar o fornecimento de energia reativa. O Decreto n° 479 de 20 de marco de 1992 reiterou a obrigatoriedade de se mantero Fator de Potência o mais próximo possível da unidade (1,00) tanto pelasconcessionárias quanto pelos consumidores, recomendando, ainda, ao Departamentonacional de Águas e Energia Elétrica – DNAEE, o estabelecimento de um novo limite dereferencia para Fator de Potência indutivo e capacitivo, bem como, a forma de avaliaçãoe de critério de faturamento da energia reativa excedente a esse novo limite. A nova legislação pertinente, estabelecida pelo Departamento Nacional de Águas eEnergia Elétrica – DNAEE , introduz uma nova forma de abordagem do ajuste, pelo baixoFator de Potência, com os seguintes aspectos relevantes: • Aumento do limite mínimo do Fator de Potência de 0,85 para 0,92. • Faturamento de energia reativa capacitiva excedente. • Redução do período de avaliação do Fator de Potência, mensal para horário a partir de 1996. 3
• 4. Obs.: portanto qualquer um dos consumidores pode ser medido o reativo excedente, pelo novo critério, ou seja ,horário.Decisão esta que cabe a concessionária. Mais recentemente através da resolução 456- art.68 (PAG. 16), de Novembro de2000, a recém criada ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica, autorizou acobrança de Reativos Excedentes, detectados através de medições transitórias emconsumidores do Grupo B.O controle mais apurado de energia reativa é mais uma medida adotada pelo DNAEE, visando estimular o consumidor a melhorar o fator de potência de suas instalações elétricas, com benefícios imediatos tanto para o próprio consumidor , através da redução de perdas e melhor desempenho de suas instalações, como também para o setor elétrico nacional, pela melhoria das condições operacionais e a liberação do sistema para atendimento a novas cargas com investimentos menores. PARTE 2 – POTÊNCIA ATIVA E REATIVA CONCEITOS BÁSICOS As maiorias das cargas das unidades consumidoras, utilizam energia reativaindutiva, como motores, transformadores, lâmpadas de descargas, fornos de indução,entre outros. As cargas indutivas necessitam de campos eletromagnéticos para seufuncionamento, por isso sua operação requer dois tipos de potência:* Potência ativa medida em kw, que efetivamente realiza trabalho, gerando calor, luz,movimento, etc. 4
• 5. * Potência reativa medida em kvar, usada apenas para criar e manter os camposeletromagnéticos das cargas indutivas. Assim, enquanto a potência ativa é sempre consumida na execução de trabalho, apotência reativa, ale de não produzir trabalho, circula entre a carga e a fonte dealimentação ocupando um “espaço” no sistema elétrico que poderia ser utilizado parafornecer mais energia ativa.A potência ativa e a potência reativa se juntam, constitui apotência aparente, medida em KVA, que é a potência total gerada e transmitida à carga. A razão entre a potência ativa e a potência aparente de qualquer instalação seconstitui no Fator de Potência. FP = kW = cos (ϕ); ϕ = arc cos ( kW ) kVA (kVA) O Fator de Potência indica qual porcentagem da potência total fornecida (kVA) éefetivamente utilizada como potência ativa (kW). Assim, o Fator de Potência mostra ograu de eficiência do uso do sistema elétrico. Valores altos de Fator de Potência , 5
• 6. próximos de 1,00 , indicam uso eficiente da energia elétrica, enquanto baixos evidenciamseu mau aproveitamento, alem de representar uma sobrecarga para todo o sistemaelétrico. Por exemplo, para alimentar uma carga de 100 kW com Fator de Potência igual a0,70, são necessários 143 KVA . Para a mesma carga de 100 KW, com Fator de Potênciaigual a 0,92, são necessários apenas 109 KVA, o que representa uma diferença de 24%no fornecimento de KVA. 100 kW 100 kW 143 kVA 109 kVA FP = 0,70 FP = 0,92 PARTE 3 – BAIXO FATOR DE POTÊNCIA PRINCIPAIS CAUSAS • Motores e transformadores operando “em vazio” ou com pequenas cargas; • Motores e transformadores super dimensionados; • Grande quantidade de motores de pequena potência ; • Máquina de solda; • Lâmpadas de descarga - fluorescentes, vapor de mercúrio, vapor de sódio – sem reatores de alto fator de potência ; • Excesso de energia reativa capacitiva. PARTE 4 – EXCEDENTE REATIVO EFEITOS NAS REDES E INSTALAÇÕES Baixos valores de fator de potência são decorrentes de quantidades elevadas deenergia reativa. Essa condição resulta em aumento na corrente total que circula nasredes de distribuição de energia elétrica da Concessionária e das unidadesconsumidoras, podendo sobrecarregar as subestações, as linhas de transmissão edistribuição, prejudicando a estabilidade e as condições de aproveitamento dos sistemaselétricos, trazendo inconvenientes diversos, tais como: 6
• 7. 4.1 - PERDAS NA REDE As perdas de energia elétrica ocorrem em forma de calor e são proporcionais aoquadrado da corrente total. Como essa corrente cresce com o excesso de energiareativa,estabelece-se uma relação direta entre o incremento das perdas e o baixo fator depotência, provocando o aumento do aquecimento de condutores e equipamentos. 12 10 8 6 perdas(%) 4 2 0 A tabela seguinte mostra a diminuição das perdas anuais em energia elétrica de 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0uma instalação com consumo anual da ordem de 100 MWh, quando se eleva o fator depotência de 0,78 para 0,92. de Potência Fator SITUAÇÃO SITUAÇÃO INICIAL FINAL FATOR DE POTÊNCIA 0,78 0,92 PERDAS GLOBAIS 5% 3,59% 5 MWh/ANO 3,59 MWh/ANO REDUÇÃO DE PERDAS 28,1% REDUÇÃO DAS PERDAS(%) = (1 - FPi² ) x 100 FPf² 4.2 – QUEDAS DE TENSÃO O aumento da corrente devido ao excesso de reativo leva a queda de tensãoacentuada, podendo ocasionar a interrupção do fornecimento de energia elétrica e asobrecarga em certos elementos de rede. Esse risco é, sobretudo acentuado durante osperíodos nos quais a rede é fortemente solicitada. As quedas de tensão podem provocar,ainda, diminuição da intensidade luminosa nas lâmpadas e aumento da corrente nosmotores. 4.3 – SUB UTILIZAÇÃO DA CAPACIDADE INSTALADA 7
• 9. SEÇÃO FATOR DE RELATIVA POTÊNCIA 1,00 1,00 1,23 0,90 1,56 0,80 2,04 0,70 2,78 0,60 4,00 0,50 6,25 0,40 11,10 0,30 PARTE 5 – FATOR DE POTÊNCIA - CORREÇÃO A primeira providencia para corrigir o baixo Fator de Potência é a analise dascausas que levam à utilização excessiva de energia reativa. A eliminação dessas causaspassa pela racionalização do uso de equipamento – desligar motores em vazio,redimensionar equipamentos superdimensionados, redistribuir cargas pelos diversoscircuitos, etc – e pode, eventualmente, solucionar o problema de excesso de reativo nasinstalações. A partir destas providencias, uma forma de reduzir a circulação de energia reativapelo sistema elétrico, consiste em “produzi-la” o mais próximo possível da carga,utilizando um equipamento chamado capacitor. SITUAÇÃO SITUAÇÃO INICIAL DESEJADA FATOR DE POTÊNCIA 0,80 0,92 POTÊNCIA DISPONIVEL Kw 252 290 AUMENTO DE POTÊNCIA kW 38 9
• 12. Existem, contudo, algumas desvantagens dessa forma de compensação comrelação às demais: • Muitos capacitores de pequena potência têm custo maior que capacitores concentrados de potência maior; • Pouca utilização dos capacitores, no caso do equipamento compensado não ser de uso constante; • Para motores, deve-se compensar no máximo 90% da energia reativa necessária. 6.2 – COMPENSAÇÃO POR GRUPOS DE CARGAS O banco de capacitores é instalado de forma a compensar um setor ou umconjunto de maquinas. É colocado junto ao quadro de distribuição que alimenta essesequipamentos. A potência necessária será menor que no caso da compensação individual, o quetorna a instalação mais econômica. Tem como desvantagem o fato de não haverdiminuição de corrente nos alimentadores de cada equipamento compensado. 12
• 13. 6.3 – COMPENSAÇÃO GERAL O banco de capacitores é instalado na saída do transformador ou do quadro dedistribuição geral, se a instalação for alimentada em baixa tensão. Utiliza-se em instalações elétricas com numero elevado de cargas com potênciasdiferentes e regimes de utilização pouco uniformes. Apresenta as seguintes vantagensprincipais: • Os capacitores instalados são mais utilizados; • Fácil supervisão; • Possibilidade de controle automático; • melhoria geral do nível de tensão; • Instalações adicionais suplementares relativamente simples. 13
• 15. 6.7 – COMO CALCULAR A CAPACITÂNCIA NECESSÁRIA À CORREÇÃO DO FATOR DE POTÊNCIA O princípio é um só porém dependendo dos dados disponíveis será necessário autilização do Fator de Carga ou Horas Trabalhadas.DADOS NECESSÁRIOS: * DEMANDA; * CONSUMO; * FATOR DE POTÊNCIA; * REG. DE TRABALHO - HORAS TRABALHADAS AO MÊS; 6.7.1. - 1º CASO: SE VOCÊ NÃO SABE O REGIME DE TRABALHO; A PARTIR DOS DADOS ESTABELECER: 1º FATOR DE MULTIPLICAÇÃO: Com o fator de potência em mãos estabeleceratravés da tabela o Fator de Multiplicação ( Exemplo 1 – Pág. 16) 2º FATOR DE CARGA: Dividir o consumo pela demanda multiplicada por 730;ou seja:Fc= Demanda Média Demanda Máxima X 730 horas/mêsFc= kWh . kW x 730 hOBS: VER MAIORES DETALHES PÁG. 27 ITEM 3.1.1C= D.*(Fator de Multiplicação)* F.C 6.7.1 - 2º CASO: SE VOCÊ NÃO CONHECE A DEMANDA: 15
• 17. Fator de FATOR DE POTÊNCIA DESEJADOPotência 0.85 0.86 0.87 0.88 0.89 0.90 0.91 0.92 0.93 0.94 0.95 0.96 0.97 0.98 0.99 1.00Original 0.01 99.375 99.402 99.428 99.455 99.483 99.511 99.539 55.569 99.600 99.632 99.666 99.703 99.744 99.792 99.853 99.995 0.02 49.370 49.397 49.423 49.450 49.478 49.506 49.534 49.564 49.595 49.627 49.661 49.698 49.739 49.787 49.848 49.990 0.03 32.699 32.725 32.752 32.779 32.806 32.834 32.863 32.892 32.923 32.955 32.990 33.027 33.068 33.115 33.176 33.318 0.04 24.360 24.387 24.413 24.440 24.468 24.496 24.524 24.554 24.585 24.617 24.651 24.688 24.729 24.777 24.837 24.980 0.05 19.355 19.382 19.408 19.435 19.463 19.491 19.519 19.549 19.580 19.612 19.646 19.683 19.724 19.772 19.832 19.975 0.06 16.017 16.043 16.070 16.097 16.124 16.152 16.181 16.211 16.241 16.274 16.308 16.345 16.386 16.434 16.494 16.637 0.07 13.631 13.657 13.684 13.711 13.738 13.766 13.795 13.825 13.855 13.888 13.992 13.959 14.000 14.048 14.108 14.251 0.08 11.840 11.867 11.893 11.920 11.948 11.976 12.004 12.034 12.065 12.097 12.131 12.168 12.209 12.257 12.317 12.460 0.09 10.446 10.473 10.499 10.526 10.554 10.582 10.610 10.640 10.671 10.703 10.737 10.774 10.815 10.863 10.924 11.066 0.10 9.330 9.357 9.383 9.410 9.438 9.466 9.494 9.524 9.555 9.587 9.621 9.658 9.699 9.747 9.807 9.950 0.11 8.416 8.442 8.469 8.496 8.523 8.551 8.580 8.610 8.641 8.673 8.707 8.744 8.785 8.833 8.893 9.036 0.12 7.653 7.680 7.706 7.733 7.761 7.789 7.818 7.847 7.878 7.910 7.944 7.981 8.022 8.070 8.131 8.273 0.13 7.007 7.034 7.060 7.087 7.115 7.143 7.171 7.201 7.232 7.264 7.298 7.335 7.376 7.424 7.485 7.627 0.14 6.453 6.479 6.506 6.533 6.560 6.588 6.617 6.647 6.677 6.710 6.744 6.781 6.822 6.869 6.930 7.073 0.15 5.971 5.998 6.025 6.051 6.079 6.107 6.136 6.165 6.196 6.228 6.263 6.300 6.341 6.388 6.449 6.591 0.16 5.550 5.576 5.603 5.630 5.657 5.685 5.714 5.743 5.774 5.807 5.841 5.878 5.919 5.966 6.027 6.169 0.17 5.177 5.203 5.230 5.257 5.284 5.312 5.341 5.371 5.402 5.434 5.468 5.505 5.546 5.594 5.654 5.797 0.18 4.845 4.871 4.898 4.925 4.952 4.980 5.009 5.039 5.070 5.102 5.136 5.173 5.214 5.262 5.322 5.465 0.19 4.548 4.574 4.601 4.628 4.655 4.683 4.712 4.741 4.772 4.804 4.839 4.876 4.917 4.964 5.025 5.167 0.20 4.279 4.306 4.332 4.359 4.387 4.415 4.443 4.473 4.504 4.536 4.570 4.607 4.648 4.696 4.756 7.899 0.21 4.036 4.062 4.089 4.116 4.143 4.171 4.200 4.230 4.260 4.293 4.327 4.364 4.405 4.453 4.513 4.656 0.22 3.814 3.841 3.867 3.894 3.922 3.950 3.978 4.008 4.039 4.071 4.105 4.142 4.183 4.231 4.292 4.434 0.23 3.612 3.638 3.665 3.692 3.719 3.747 3.776 3.805 3.836 3.868 3.903 3.940 3.981 4.028 4.089 4.321 0.24 3.425 3.452 3.478 3.505 3.533 3.561 3.589 3.619 3.650 3.682 3.716 3.753 3.794 3.842 3.902 4.045 0.25 3.253 3.280 3.306 3.333 3.361 3.389 3.417 3.447 3.478 3.510 3.544 3.581 3.622 3.670 3.730 3.873 0.26 3.094 3.121 3.147 3.174 3.202 3.230 3.258 3.288 3.319 3.351 3.385 3.422 3.463 3.511 3.571 3.714 0.27 2.946 2.973 2.999 3.026 3.054 3.082 3.111 3.140 3.171 3.203 3.237 3.274 3.316 3.363 3.424 3.566 0.28 2.809 2.835 2.862 2.889 2.916 2.944 2.973 3.003 3.033 3.066 3.100 3.137 3.178 3.226 3.286 3.429 0.29 2.680 2.707 2.733 2.760 2.788 2.816 2.844 2.874 2.905 2.937 2.971 3.008 3.049 3.097 3.158 3.300 0.30 2.560 2.586 2.613 2.640 2.667 2.695 2.724 2.754 2.785 2.817 2.851 2.888 2.929 2.977 3.037 3.180 0.31 2.447 2.474 2.500 2.527 2.555 2.583 2.611 2.641 2.672 2.704 2.738 2.775 2.816 2.864 2.924 3.067 0.32 2.341 2.364 2.394 2.421 2.448 2.476 2.505 2.535 2.565 2.598 2.632 2.669 2.710 2.758 2.818 2.961 0.33 2.241 2.267 2.294 2.321 2.348 2.376 2.405 2.435 2.465 2.498 2.532 2.569 2.610 2.657 2.718 2.861 0.34 2.146 2.173 2.199 2.226 2.254 2.282 2.310 2.340 2.371 2.403 2.437 2.474 2.515 2.563 2.623 2.766 0.35 2.057 2.083 2.110 2.137 2.164 2.192 2.221 2.250 2.281 2.313 2.348 2.385 2.426 2.473 2.534 2.676 0.36 1.972 1.998 2.025 2.052 2.079 2.107 2.136 2.166 2.196 2.229 2.263 2.300 2.341 2.388 2.449 2.592 0.37 1.891 1.918 1.944 1.971 1.999 2.027 2.055 2.085 2.116 2.148 2.182 2.219 2.260 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