Flutuação de tensão (flicker)

Edição 72 / Janeiro de 2012
Por José Starosta

O fenômeno tratado pelo módulo 8 do PRODIST – procedimento da distribuição da Agência Nacional de Energia Elétrica (Aneel) – como “flutuação de tensão”, também conhecido na terminologia internacional como flicker, pode ser definido como variações de tensão do valor eficaz da tensão. O próprio módulo 8 define o fenômeno como “uma variação aleatória, repetitiva ou esporádica do valor eficaz da tensão”.

Apesar de as medições e as avaliações poderem ser feitas em qualquer ponto da instalação elétrica, deve-se tomar cuidado com as interpretações dos resultados, uma vez que as referências são normalmente relacionadas ao PAC (ponto de acoplamento comum entre a concessionária e o consumidor).

Ocorrência

Pelas fontes consultadas, a origem do estudo e o tratamento deste problema parecem estar relacionados à cintilação luminosa causada em sistemas de iluminação incandescente por variações de tensão de fornecimento, sobretudo por parte dos sistemas de distribuição da concessionária. O curioso é que, apesar de se prever para muito em breve, o fim da utilização destes sistemas de iluminação incandescentes, o “flicker” (como é tratado na maioria das vezes nos ambientes da indústria), ou flutuação (nas concessionárias), deverá continuar a ser estudado em função dos problemas causados em outras cargas em sistemas de automação, controle e tecnologia da informação. No entanto, mesmo sistemas de iluminação fluorescentes ou de vapor também apresentam problemas de operação devido ao fenômeno.

As razões mais conhecidas para a ocorrência destes fenômenos são causadas por grandes cargas que consomem grandes volumes de energia reativa que, não suportadas adequadamente pela potência de curto-circuito das redes, acabam por causar seguidos afundamentos na tensão de alimentação. Outra situação clássica ocorre quando existe mudança de fonte de alimentação, como a operação de uma mesma carga por geradores de “back-up” que possuem impedâncias típicas bem maiores (e menores potências de curto-circuito) que os transformadores que eles substituem em regime de geração de emergência.

A Figura 1 apresenta o comportamento de tensão de alimentação de conjunto de cargas industriais alimentadas pela rede da concessionária (no primeiro instante) e por geradores de emergência na sequência em que se pretendia executar geração em horário de ponta. O comportamento da tensão impossibilita a operação adequada. O que se verificou nesta situação foi um efeito “pisca-pisca” do sistema de iluminação existente (fluorescente e de vapor), além de má operação de sistemas de controle e automação instalados.

Figura 1 – Comportamento de tensão de alimentação de conjunto de cargas industriais alimentadas pela rede da concessionária e por geradores de emergência.

Esta situação é também típica em localidades (mesmo em cidades) que possuem siderúrgicas com fornos a arco ou indústrias que possuem em seus processos sistemas de solda a ponto e outras cargas com elevado consumo de energia reativa. A solução para estes fenômenos é o reforço da rede (elevação da potencia de curto-circuito) ou a adequada compensação dos reativos.

Terminologia e quantificação

O módulo 8 do Prodist define, a exemplo da IEC 61000-4-15, os indicadores:

• Plt (severidade de tempo longo): 2 horas

• Pst (severidade de tempo curto): 10 minutos

São ainda definidos os mesmos indicadores, com tolerância de ocorrência de 5% do período, definidos como:

• PstD95% – Valor diário do indicador Pst que foi superado em apenas 5% dos registros obtidos no período de 24 horas.

• PltS95% – Valor semanal do indicador Plt que foi superado em apenas 5% dos registros obtidos no período de sete dias completos e consecutivos.

O modelo para o cálculo dos assim definidos Plt e Pst são expressos na IEC 61000-4-15 e seguem um modelo estatístico de ocorrência de valores de tensões que são processados e traduzidos em níveis de sensação de cintilação luminosa e taxas de probabilidade de ocorrência. Os instrumentos tratam então de medir os valores estabelecidos.

Os valores de referência e limites são apresentados na tabela 1. Ainda, estes valores de severidade da flutuação de tensão são adimensionais (por unidade).

Tabela 1 – Valores de referência de flutuação de tensão

Fonte: Tabela 7 do capítulo 6 do módulo 8 do Prodist.

A classificação apresentada e os valores de referência requerem ainda uma regulamentação específica a ser desenvolvida no âmbito brasileiro. Contudo, servem para indicação da situação da qualidade de energia na alimentação das cargas elétricas.

Os fatores de transferência (FT), presentes na Tabela 1, podem ser avaliados conforme a Tabela 2.

Fonte: Tabela 8 do capitulo 6 – módulo 8 do Prodist.

Medição de flutuação em cabine de entrada

A Figura 2 apresenta a medição de flutuação tomada em cabine de entrada de energia subterrânea, BT no sistema de suprimento reticulado da distribuidora AES Eletropaulo em São Paulo, durante um período de 15 dias. O que se nota é que o indicador PLT apresentou um bom comportamento, atingindo valores máximos na ocorrência de afundamentos de tensão. Mesmo assim, são apresentados valores dentro dos limites estabelecidos pela referência no módulo 8.

Figura 2 – Registro contínuo de tensões eficazes e flutuação em cabina de barramento de entrada em prédio comercial durante 15 dias. Fonte: Ação Engenharia e Instala&c

cedil;ões Ltda.

Conclusão

A avaliação e a medição da severidade da flutuação de tensão ou flicker é uma boa ferramenta para a mitigação de fenômenos de qualidade de energia e interferências operacionais em plantas industriais, prédios comerciais e mesmo em residências.

Sua avaliação requer o uso de instrumentação adequada às prescrições da IEC 61000-4-15.

As soluções corretivas podem ser tomadas nas fontes, nas cargas ou na instalação de dispositivos que compensem o fenômeno, como filtros, compensadores estáticos e outros.