A norma ABNT NBR IEC 61000-4-30:2011 é de extrema importância no contexto da medição de qualidade da energia elétrica. Seguir essa norma traz benefícios significativos para a análise e o monitoramento da qualidade da energia em diferentes setores, como a indústria, o comércio e os serviços públicos.
Primeiramente, a norma ABNT NBR IEC 61000-4-30:2011 estabelece diretrizes claras e padronizadas para a medição da qualidade da energia elétrica. Ela define os parâmetros e as metodologias necessárias para avaliar diversos aspectos, como a variação de tensão, a flutuação, a oscilação, a distorção harmônica, entre outros. Seguir essa norma garante a uniformidade e a consistência nas medições realizadas, permitindo uma análise precisa e confiável da qualidade da energia.
Além disso, a norma contribui para a identificação de problemas e a tomada de ações corretivas. Ao realizar medições de acordo com a ABNT NBR IEC 61000-4-30:2011, é possível identificar distúrbios e anomalias na qualidade da energia elétrica, como surtos, quedas de tensão ou distorções harmônicas. Essas informações são essenciais para diagnosticar problemas, tomar medidas preventivas e corretivas, e melhorar a eficiência energética e a confiabilidade dos sistemas elétricos.
Outro ponto importante é que a norma promove a comparabilidade dos resultados entre diferentes sistemas e locais. Ao seguir as diretrizes estabelecidas, é possível obter medições consistentes e comparáveis, independentemente do local ou do equipamento utilizado. Isso facilita a análise comparativa de diferentes instalações, sistemas ou períodos de tempo, permitindo identificar tendências, padrões e possíveis desvios em relação aos padrões aceitáveis.
Por fim, seguir a norma ABNT NBR IEC 61000-4-30:2011 demonstra conformidade com os padrões internacionais e nacionais de qualidade da energia elétrica. A norma é reconhecida e adotada em todo o mundo, sendo referência no campo da medição e avaliação da qualidade da energia. Ao utilizá-la, profissionais e organizações mostram seu comprometimento em garantir a qualidade e a confiabilidade da energia elétrica fornecida. Isso contribui para a segurança das instalações elétricas, a eficiência energética e a satisfação dos consumidores.
Em resumo, seguir a norma ABNT NBR IEC 61000-4-30:2011 é fundamental para a medição e avaliação precisa da qualidade da energia elétrica. Ela estabelece diretrizes padronizadas que permitem uma análise consistente e comparável dos parâmetros de qualidade da energia. Ao seguir essa norma, profissionais e organizações garantem a identificação de problemas, a tomada de ações corretivas, a comparação de resultados e a conformidade com os padrões internacionais, promovendo a qualidade e a confiabilidade da energia elétrica.
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Aspectos específicos associados com a norma IEC 61000-4-30
Incialmente, cabe destacar que a norma IEC 61000-4-30 estabelece três tipos distintos de medidores para medição de parâmetros associados com a qualidade do produto, a saber:
Medidor Classe A: Utilizado em ocasiões nas quais a precisão da medição é extremamente importante como, por exemplo, em aplicações contratuais envolvendo a solução de disputas específicas. No caso particular de aplicação no setor de distribuição de energia elétrica nacional, sugere-se a utilização de medidores do tipo Classe A em questões judiciais, assim como em processos de mediação junto à ANEEL envolvendo consumidores e concessionárias.
Medidor Classe S: Utilizado basicamente para propósitos estatísticos (campanhas de medição). No caso particular de aplicação no setor de distribuição de energia elétrica nacional, sugere-se a utilização de medidores do tipo Classe S em medições mostrais, campanhas de medição, assim como para verificação inicial da procedência de reclamações associadas aos diversos fenômenos da qualidade da energia elétrica em consumidores de média e baixa tensão.
Medidor Classe B: Esta classe de medidores existe apenas para o enquadramento dos medidores existentes no mercado que não se enquadram nos critérios estabelecidos pela norma IEC 61000-4-30. Futuramente esta classe será desconsiderada. No caso particular de aplicação no setor de distribuição de energia elétrica nacional, sugere-se a imediata desconsideração desse tipo de medidores.
Adicionalmente, a norma IEC 61000-4-30 estabelece também diferentes procedimentos de agregação de medições por intervalo de tempo, conforme indicado a seguir para sistemas de 60 Hz:
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Agregação de 12 ciclos: intervalo de tempo básico para registro das amplitudes dos parâmetros associados com a distorção harmônicas, desequilíbrios e tensão em regime permanente. Para este efeito, o cálculo elementar do valor eficaz da tensão poderá ser realizado a cada ciclo, a cada meio ciclo ou a cada quarto de ciclo. O valor final do intervalo de 12 ciclos será a média aritmética dos valores eficazes calculados no mesmo intervalo;
Agregação de 180 ciclos: visando a redução das necessidades de memória e esforço computacional por parte dos medidores, a norma IEC 61000-4-30 define também o intervalo de agregação de 180 ciclos, composto por 15 registros sequenciais de valores de 12 ciclos. O valor final do intervalo de 180 ciclos será a média aritmética dos valores eficazes de 12 ciclos calculados no mesmo intervalo;
Agregação de 10 minutos: o intervalo de agregação de 10 minutos deverá ser agregado à partir dos registros medidos de 12 ciclos. O valor final do intervalo de 10 minutos será a média aritmética dos valores eficazes de 12 ciclos calculados no mesmo intervalo;
Agregação de 2 horas: o intervalo de agregação de 2 horas deverá ser agregado à partir de 12 registros consecutivos de 10 minutos. O valor final do intervalo de 2 horas será a média aritmética dos valores eficazes dos 12 registros de 10 minutos calculados no mesmo intervalo.
Considerando-se finalmente os aspectos da IEC 61000-4-30 especificamente relacionados à medição das distorções harmônicas, verificam-se algumas distinções de medição para diferentes tipos de medidores.
Dessa forma, para medidores Classe A a medição das distorções harmônicas deve ser realizada considerando-se Subgrupos Harmônicos para composição dos registros de 12 ciclos.
Nesse caso, para o cálculo da distorção harmônica total deverá ser utilizada a equação (14).
Onde:
- THDS = Distorção Harmônica Total considerando-se subgrupos de frequências harmônicas;
- H = Ordem harmônica máxima (H = 40 pu para Classe S e H = 50 pu para Classe A);
- Gsg,n = valor eficaz da distorção harmônica do Subgrupo de ordem n;
- Gsg,1 = valor eficaz da distorção harmônica do Subgrupo de ordem 1;
Para medidores Classe S a medição das distorções harmônicas poderá ser realizada considerando-se Grupos ou Subgrupos Harmônicos para composição dos registros de 12 ciclos. No caso do cálculo da distorção harmônica total, caso seja utilizado o critério dos Grupos Harmônicos, deverá ser utilizada a equação (15), caso contrário, deverá ser utilizada a equação (14).
Onde:
- THDG = Distorção Harmônica Total considerando-se grupos de frequências harmônicas;
- H = Ordem harmônica máxima (H = 40 pu para Classe S e H = 50 pu para Classe A);
- Gg,n = valor eficaz da distorção harmônica do Grupo de ordem n;
- Gg,1 = valor eficaz da distorção harmônica do Grupo de ordem 1;
As incertezas máximas de medição estabelecidas pela norma IEC 61000-4-30 são as seguintes:
- Medidores Classe A
- A incerteza de medição para os indicadores associados com as distorções harmônicas devem ser inferiores ou iguais a +/- 5,0% da tensão medida;
- Medidores Classe S
- A incerteza de medição para os indicadores associados com as distorções harmônicas devem ser inferiores ou iguais a +/- 10,0% da tensão medida;
Basicamente, para o fenômeno das distorções harmônicas de tensão e corrente, as normatizações existentes para medição das grandezas associadas resumem-se na norma IEC 61000-4-7 e IEC 61000-4-30.
Incialmente, cabe destacar que a norma IEC 61000-4-30 estabelece três tipos distintos de medidores para medição de parâmetros associados com a qualidade do produto, a saber:
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Medidor Classe A: Utilizado em ocasiões nas quais a precisão da medição é extremamente importante como, por exemplo, em aplicações contratuais envolvendo a solução de disputas específicas. No caso particular de aplicação no setor de distribuição de energia elétrica nacional, sugere-se a utilização de medidores do tipo Classe A em questões judiciais, assim como em processos de mediação junto à ANEEL envolvendo consumidores e concessionárias.
Medidor Classe S: Utilizado basicamente para propósitos estatísticos (campanhas de medição). No caso particular de aplicação no setor de distribuição de energia elétrica nacional, sugere-se a utilização de medidores do tipo Classe S em medições amostrais, campanhas de medição, assim como para verificação inicial da procedência de reclamações associadas aos diversos fenômenos da qualidade da energia elétrica em consumidores de média e baixa tensão.
A medição dos indicadores associados ao fenômeno dos desequilíbrios de tensão são devidamente abordados nas normas IEC 61000-4-30, assim como na norma IEEE 1159. Em ambas as normatizações, a formulação utilizada para cálculo do desequilíbrio de tensão baseia-se no cálculo da relação entre a tensão de sequência negativa e a tensão de sequência positiva, conforme equação (15).
Onde:
- FD% = Desequilíbrio de tensão de sequência negativa;
- V2 = Amplitude da tensão de sequência negativa;
20 - V1 = Amplitude da tensão de sequência positiva.
De forma alternativa, as referidas normas admitem também o cálculo do desequilíbrio de tensão a partir das tensões de linha, desde que sejam consideradas apenas as tensões fundamentais. Dessa forma, a equação (15) pode ser reescrita da seguinte maneira:
Onde:
- FD% = Desequilíbrio de tensão de sequência negativa;
- Vab, Vbc, Vca = Amplitude das tensões de linha fundamentais.
Aspectos específicos associados com a norma IEC 61000-4-30
Além das equações apresentadas em (15) e (16), a norma IEC 61000-4-30 estabelece também o cálculo do indicador associado ao desequilíbrio de tensão de sequência zero, conforme equação mostrada em (17).
Onde:
- FD% = Desequilíbrio de tensão de sequência negativa;
- V0 = Amplitude da tensão de sequência zero;
- V1 = Amplitude da tensão de sequência positiva.
Assim como para o caso das distorções harmônicas, a agregação dos registros associados aos desequilíbrios de tensão deverá obedecer aos critérios apresentados no tópico 2.1.3, perfazendo, portanto, agregações de 12 ciclos, como unidade básica de agregação para sistemas de 60 Hz, de 180 ciclos, de 10 minutos e finalmente de 2 horas.
Para medidores Classe A, existe a obrigatoriedade de medição dos indicadores de desequilíbrio de tensão de sequência negativa e zero. Entretanto, para os medidores da Classe S, é obrigatório apenas o registro do desequilíbrio de tensão de sequência negativa, sendo optativo o cálculo do desequilíbrio de tensão de sequência zero.
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As incertezas máximas de medição estabelecidas pela norma IEC 61000-4-30 são as seguintes:
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Medidores Classe A
- A incerteza de medição para os indicadores FD2% e FD0% não deve ser superior à +/- 0,15% da tensão de referência.
Medidores Classe S - A incerteza de medição para os indicadores FD2% e FD0% não deve ser superior à +/- 0,30% da tensão de referência.
Aspectos específicos associados com a norma IEC 61000-4-30
A norma IEC 61000-4-30 estabelece que o princípio de medição da tensão eficaz para quantificação das variações de tensão de curta duração deve ser o seguinte:
Medidores Classe A: O valor eficaz da tensão deve ser calculado a cada ½ ciclo, sendo que o valor da tensão eficaz de ½ ciclo deve incluir obrigatoriamente as distorções harmônicas, assim como as inter-harmônicas de tensão. O valor calculado pode representar tensões de fase ou de linha;
Medidores Classe S: O valor eficaz da tensão deve ser calculado a cada ½ ciclo ou 1 ciclo, sendo que o valor da tensão eficaz correspondente deve incluir obrigatoriamente as distorções harmônicas, assim como as inter-harmônicas de tensão. O valor calculado pode representar tensões de fase ou de linha.
A detecção e avaliação de uma variação de tensão de curta duração deve ser realizada com base em uma porcentagem da tensão de referência (limiar de detecção), a qual pode ser fixa (definida pelo usuário) ou deslizante conforme equação (18).
Onde:
- Vsr(n) = valor calculado da tensão de referência;
- Vsr(n-1) = valor prévio da tensão de referência;
- V(12RMS) = valor da tensão eficaz média de 12 ciclos mais recente.
A contabilização de um afundamento momentâneo de tensão (AMT) se inicia quando a tensão eficaz cair abaixo do limiar de detecção e termina quando a tensão eficaz for igual ou superior ao mesmo limiar somado à uma tensão de histerese (normalmente igual a 2,0%). No caso específico de sistemas polifásicos, a contabilização de um AMT se inicia quando a tensão eficaz em um ou mais canais de tensão cair abaixo do limiar de detecção e termina quando a tensão eficaz em todos os canais medidos for igual ou superior ao mesmo limiar, somado à uma tensão de histerese.
Da mesma forma, a contabilização de uma elevação momentânea de tensão (EMT) se inicia quando a tensão eficaz ficar acima do limiar de detecção e termina quando a tensão eficaz for igual ou inferior ao mesmo limiar somado à uma tensão de histerese (normalmente igual a 2,0%). No caso específico de sistemas polifásicos, a contabilização de uma EMT se inicia quando a tensão eficaz em um ou mais canais de tensão ficar acima do limiar de detecção e termina quando a tensão eficaz em todos os canais medidos for igual ou inferior ao mesmo limiar, somado à uma tensão de histerese.
Os limiares de detecção para as variações de tensão de curta duração são de 85% ou 90% da tensão de referência, para o caso dos afundamentos momentâneos de tensão, e de 110% da tensão de referência para o caso das elevações momentâneas de tensão.
Um evento de variação de tensão de curta duração (AMT ou EMT) deve ser caracterizado pela sua amplitude e duração. Nesse sentido, a caracterização da amplitude de um evento de variação de tensão de curta duração pode ser realizada com base em dois argumentos:
Tensão residual: menor ou maior valor de tensão eficaz medido durante o evento;
Profundidade: máxima diferença verificada entre a tensão de referência e a tensão residual durante o evento.
Ambos os argumentos podem são usualmente expressos em porcentual da tensão de referência.
A duração de um evento de VTCD é a diferença de tempo entre o início e o fim do evento registrado. Para medições polifásicas a duração do evento de tensão pode ser iniciada em um determinado canal de tensão e terminada em um canal de tensão diferente.
As incertezas máximas de medição estabelecidas pela norma IEC 61000-4-30 são as seguintes:
Medidores Classe A
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- A incerteza máxima de medição da amplitude do evento não deve exceder +/- 0,2% da tensão de referência;
- A incerteza máxima de medição da duração do evento não deve exceder 1 ciclo, sendo ½ ciclo de incerteza associado ao início do evento e ½ ciclo de incerteza associado ao fim do evento.
Medidores Classe S - A incerteza máxima de medição da amplitude do evento não deve exceder +/- 1,0% da tensão de referência;
- Se o valor eficaz for calculado a cada ½ ciclo, a incerteza máxima de medição da duração do evento não deve exceder 1 ciclo, sendo ½ ciclo de incerteza associado ao início do evento e ½ ciclo de incerteza associado ao fim do evento. Se o valor eficaz for calculado a cada 1 ciclo, a incerteza máxima de medição da duração do evento não deve exceder 2 ciclos, sendo 1 ciclo de incerteza associado ao início do evento e 1 ciclo de incerteza associado ao fim do evento
Medidor Classe B: Esta classe de medidores existe apenas para o enquadramento dos medidores existentes no mercado que não se enquadram nos critérios estabelecidos pela norma IEC 61000-4-30. Futuramente esta classe será desconsiderada. No caso particular de aplicação no setor de distribuição de energia elétrica nacional, sugere-se a imediata desconsideração desse tipo de medidores.
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