Conceitos básicos de eletrotécnica aplicada – 5ª parte Cargas das instalações e modelos de operação

Como visto, as curvas de cargas apresentam modelos de operação característicos e dependem da conjunção temporal das cargas, essas, por sua vez, podem ser classificadas em “constantes”, “variáveis” ou “muito variáveis”. Este aspecto pode ser complementado pela referência [1], onde se define que as cargas podem também ser classificadas como transitórias cíclicas e transitórias acíclicas (em função do ciclo se periódico ou aperiódico) e cargas constantes que não apresentam variação significativa. As cargas variáveis, muito variáveis, que se aproximam das definidas como transitórias, podem impor ao sistema elétrico de alimentação impactos produzindo perturbações indesejáveis e merecem cuidados especiais.

Essas definições objetivam classificar a tipicidade da curva de carga e dependem das características do conjunto de cargas alimentadas por uma fonte e o local onde esses perfis são analisados, podendo variar entre um quadro terminal de alimentação de determinada carga ou em um transformador alimentando um conjunto de cargas semelhantes ou mesmo não semelhantes. Essas constatações dependem dos modelos operacionais e cenários onde estas cargas estão instaladas e podem representar também o consumo da energia considerando os períodos definidos de integração e os aspectos da qualidade da energia com a consideração dos efeitos da variação da carga na qualidade da tensão de operação. É possível ainda se entender o aspecto operacional do sistema onde as cargas são inseridas, tornando essas avaliações bem interessantes. Outro ponto que deve ser considerado é a precisão da medição efetuada para a obtenção e os propósitos do perfil de carga.

As Figuras 1 e 2 apresentam o comportamento da potência ativa de uma estação de metrô da mesma carga no mesmo período. A Figura 1 possui registros dos valores rms com integração a cada ciclo (16 milissegundos) e a Figura 2 possui período de integração a cada 15 minutos. E a simples observação das duas curvas nos remete aos pontos:

Figura 1 – Registro de potência ativa diária – integração 1 ciclo.

 

Figura 2 – Registro de potência ativa diária – integração 15 minutos.

 

  1. O pico de potência ativa da Figura 1 é superior a 5 MW, enquanto na Figura 2 é da ordem de 800 kW, de onde se conclui que a informação do período de integração é fundamental para a análise;
  2. Enquanto a Figura 1 deve ser utilizada para possível análise dos efeitos da qualidade de energia, a Figura 2 deve ser aplicada para a avaliação da energia consumida;
  3. Em função do tempo de ocorrência do pico de potência (ativa e reativa) poderão ocorrer atuações das proteções, caso o projeto considere apenas o perfil de carga médio da Figura 2;
  4. A carga pode ser considerada transitória cíclica, pois os ciclos se repetem na medida em que os trens se aproximam ou se distanciam da estação e do ponto de medição. Os ciclos podem ser percebidos nas duas figuras.

As Figuras 3, 4 e 5 são referentes a um intervalo menor, com apresentação do comportamento das potências ativa e reativa, além do comportamento da tensão com integração a cada ciclo onde se nota o impacto da carga na tensão da fonte (picos de potência ativa e reativa e comportamento/variação instantânea da tensão). As figuras laterais apresentam detalhamento de duração dos picos de carga com período da ordem de 15 segundos.

A observação da Figura 5 possibilita a visualização dos ciclos e comportamento da carga e pode servir a outros propósitos além da avaliação das variáveis elétricas, como a avaliação do fluxo e frequência de composições pelas estações como as paradas, tempo de espera e novas partidas.

Figura 3 – Comportamento das tensões de linha e detalhe da influência da carga.

 

Figura 4 – Comportamento da potência reativa total e detalhe de pico de carga.

 

Figura 5 – Comportamento da potência ativa total e detalhe de pico de carga.

 

Na próxima edição continuaremos com esse tema.

Referência

[1]: Introdução aos sistemas de distribuição de energia elétrica: Nelson Kagan, Carlos Barione de Oliveira e Ernesto João Robba

Atualizado em 4 de agosto de 2021 por Maria Elisa Vaiser

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