O M UTFORDRINGER VED SELVBESTEMMELSE

A análise de sistemas elétricos não se pode ficar apenas por uma análise transitória. Para um completo conhecimento de qualquer sistema elétrico é necessário proceder à recolha das suas grandezas mais importantes, com intervalos de tempo maiores. Esta análise é vulgarmente efetuada pelos analisadores de energia. É neste contexto que esta secção 4.3 se desenvolve. Hoje em dia encontram-se no mercado uma grande variedade de equipamentos vocacionados para a medição e diagnóstico de grandezas elétricas existentes nas redes de energia. Estes equipamentos de uma forma genérica permitem medir a frequência da alimentação da instalação, o consumo das correntes e valores das respetivas tensões, quer de fase, quer compostas, identificando no caso das correntes, desequilíbrios no consumo da carga.

Com estas medições e através de algoritmos matemáticos, estes equipamentos têm a capacidade de calcular o fator de potência da instalação, incluindo o deslocamento de fases (e consequentemente a respetiva tangente), a taxa de distorção harmónica (THD), para a corrente e para a tensão e as potências (ativa, aparente e reativa). Paralelamente existe ainda a

REDE DE TRAÇÃO DE TROLEICARROS DA CIDADE DE COIMBRA MELHORIA DA EFICIÊNCIA ENERGÉTICA, PROPOSTAS E A SUA VIABILIDADE TÉCNICO-ECONÓMICA

possibilidade de serem utilizados como osciloscópios, para visualização das formas de onda, como por exemplo, das tensões e correntes envolvidas.

Estes equipamentos são dotados ainda de memória interna, para registo das grandezas lidas e calculadas, permitindo posteriormente, através de software desenvolvido pela marca destes equipamentos, o download do ficheiro gerado e que de uma forma geral é editável através do programa da Microsoft Office, Excel, por meio de uma porta RS232 ou USB, que variam consoante a marca e o modelo.

4.3.1. Características dos Equipamentos de Medição utilizados

O equipamento de monitorização utilizado, foi o analisador de redes elétricas da Chauvin Arnoux-QualiSTAR CA 8334B, apresentado na figura 4.10.

Figura 4.10 – Equipamento Analisador da Chauvin Arnoux C.A.8334B

Este analisador de redes elétricas tem uma memória interna para gravação de dados de 2MB e

permite a medição das seguintes grandezas mais significativas26;

• Medição de frequência da tensão da instalação (de 40 a 69 Hz);

• Medição de potências (W, VA, var);

• Medição do fator de potência e da respetiva tangente;

• Taxa de distorção harmónica (THD) (até à 50ª ordem);

CAPÍTULO 4 – ANÁLISE DA OPERAÇÃO DAS SUBESTAÇÕES RETIFICADORAS

4.18

Para se efetuar estas medições, cada analisador é composto ainda pelos seguintes equipamentos auxiliares de medição:

• 4 Pinças de tensão até 960 V; (de 6 a 960V fase-fase e de 6 a 480V fase-neutro)

• 3 Pinças de corrente MN93A: (0,005 AAC a 5 AAC / 0,1 AAC a 120 AAC)

Figura 4.11 – Pinça de medição de correntes AC – ref ª. MN93A

O equipamento permite que se efetuem quaisquer tipos de medições, independentemente do tipo de conexão da instalação podendo a instalação elétrica ser monofásica, bifásica, trifásica, com ou sem neutro, em estrela ou em triângulo. Os algoritmos de cálculo utilizado por este equipamento estão descritos no Anexo 2.

4.3.2. Metodologia

As subestações de retificação são alimentadas em média tensão, conforme já apresentado, sendo a alimentação de Montarroio efetuada a 6 kV e do Calhabé a 15 kV. Deste modo e de uma forma direta, tornava-se impossível proceder às medições necessárias. Por conseguinte, socorremo-nos dos quadros, onde se encontram instalados os sistemas de contagem do comercializador de energia.

Nestes quadros temos disponíveis as respetivas tensões e correntes de fase, de cada uma das instalações. Estas tensões e correntes relacionam-se com as originais por meio de uma razão de transformação resultante dos transformadores de medidas (tensão e correntes) existentes na

instalação27. Contudo nos acessórios que tínhamos disponíveis, para esta monitorização, mais

concretamente as pinças amperimétricas, não permitiam efetuar a medição de correntes

contínuas (IDC).

27 _{A instalação de contagem da subestação de Montarroio tem as seguintes relações de transformação;}

i) Transformadores de tensão (TT) 6000/110 V

ii) Transformadores de corrente (TI) 200/5A

A instalação de contagem da subestação do Calhabé tem as seguintes relações de transformação;

i) Transformadores de tensão (TT) 15000/100V

REDE DE TRAÇÃO DE TROLEICARROS DA CIDADE DE COIMBRA MELHORIA DA EFICIÊNCIA ENERGÉTICA, PROPOSTAS E A SUA VIABILIDADE TÉCNICO-ECONÓMICA

Deste modo, foi delineado uma estratégia que permitisse efetuar esta medição. Neste sentido,

recorremos a uma pinça amperimétrica28, existente no Laboratório de Acionamentos

Eletromecânicos, do Departamento de Engenharia Eletrotécnica, do Instituto Superior de Engenharia de Coimbra, que nos permite medir intensidades (em corrente alternada – AC – ou corrente contínua – DC –) com a consequente geração de sinal em tensão.

Esta pinça mede até 2 000 A (AC ou DC), gerando uma diferença de potencial com uma

relação de 1 A/1 mV (AC ou DC) e pode ser visualizada nas figuras (4.12 a)) e (4.12 b)).

a) b)

Figura 4.12 – a) Pinça de medição utilizada para medição de corrente AC ou DC b) Relação de medição de 1A / 1mV até um máximo de 2 000A

Este valor, não deixa de ser um valor pequeno e fora da escala de leitura do aparelho que no caso de tensão, recorde-se têm a capacidade de receber diferenças de potencial entre 6 e 960 V (AC ou DC).

Face a este requisito, dimensionou-se um amplificador operacional somador, não inversor que, neste caso, vai amplificar o valor de tensão gerado pela leitura da pinça amperimétrica, transformando este sinal num sinal que possa ser lido pelo aparelho de monitorização.

Figura 4.13 – Amplificador somador não inversor de duas entradas

As equações de funcionamento, deste tipo de amplificador, são dadas pelas duas seguintes equações:

CAPÍTULO 4 – ANÁLISE DA OPERAÇÃO DAS SUBESTAÇÕES RETIFICADORAS