Desafios mais comuns no projeto elétrico da usina

Casa de força, estação de energia e planta de geração elétrica são comuns nomes usados ​​por usinas de energia. As usinas são essenciais para a vida cotidiana da vida moderna. Não haveria televisão, nem internet, nem eletricidade, nem luz. A geração de energia existe desde o final de 1800, onde a água de um lago era usada para alimentar dínamos Siemens. A eletricidade fornecia energia para luzes, aquecimento, água quente produzida, um elevador funcionando, bem como dispositivos que economizavam trabalho e edifícios agrícolas.

---

Uma usina é uma instalação industrial para geração de energia elétrica. Cada usina pode conter vários geradores para converter energia mecânica em energia elétrica. O nível de engenharia requer várias considerações antes mesmo da implementação de sondagem. Quais são alguns dos problemas de projeto elétrico de usinas de energia que as instalações enfrentam hoje? E quais são algumas das soluções diárias comuns que ajudaram a resolver esses problemas?

Central de Geração de Energia

Até recentemente, o principal objetivo dos sistemas elétricos era garantir o funcionamento ininterrupto da iluminação, do processo e dos sistemas ambientais de uma instalação. Este modelo muito simples foi derivado durante o início do século XX, quando o consumo de energia era principalmente de cargas lineares. Nos últimos anos, cargas não lineares, como motores de velocidade variável, controladores lógicos programáveis ​​e outros equipamentos elétricos, tornaram-se a norma.
Em comparação com as cargas lineares, essas cargas não lineares são muito mais sensíveis a sobretensão, subtensão e outros distúrbios que sempre existiram na linha de energia da rede elétrica. Esses distúrbios de rotina podem causar problemas que variam de pequenos malfuncionamentos do equipamento a dispendiosos desligamentos do sistema e danos ao equipamento. Além disso, os dispositivos não lineares podem criar seus próprios distúrbios de energia, que podem causar problemas em outras partes das instalações da planta e podem realimentar o sistema de distribuição da concessionária.
O aumento da dependência de cargas não lineares acrescentou novos objetivos ao projeto do sistema elétrico. Embora o fornecimento de energia garantido continue sendo crucial, os problemas de confiabilidade e qualidade de energia estão se tornando fundamentais, e os requisitos de capacidade aumentaram. Além disso, continua a necessidade de controlar o uso e os custos de energia para se manter competitivo. Diante desses desafios, os engenheiros elétricos devem assumir o risco de experimentar problemas de confiabilidade e qualidade de energia, avaliar o impacto econômico dos problemas e implementar um programa de gerenciamento de risco de custo-efeito.

Fonte de alimentação confiável

Uma fonte de alimentação confiável é aquela que fornece eletricidade o suficiente para atender à carga de uma instalação no grau de qualidade de energia desejado e que fornece energia suficiente durante a redução ou outras condições de emergência para garantir a segurança do pessoal e a proteção de processos cruciais e equipamentos de processo.
O projeto elétrico da usina que pode antecipar os requisitos de carga exigidos pela instalação raramente está perto do ideal. É necessário que os engenheiros da fábrica conduzam um perfil de carga da instalação. O perfil fornecerá à equipe de gestão um entendimento completo de como o consumo elétrico da instalação varia por intervalo de tempo desejado. Um método para identificar o padrão de carga do serviço elétrico é conduzir análises por meio de gráficos de demanda. Ou, alternativamente, utilize sistemas de medição para transmitir dados com informações durante os horários de pico de uso. A instrumentação é essencial para monitorar continuamente os sistemas elétricos e informar os operadores sobre seu desempenho e eficiência.

Fonte de alimentação não confiável

Qualidade de energia

Em termos de qualidade de energia, o serviço público convencional não é 100% confiável. Para alguns clientes de serviços públicos dispostos a pagar mais, o fornecimento de energia pode ser mais próximo de 100% confiável. Mesmo com esse nível mais alto de confiança, pode ser necessário para alguns usuários fornecer um sistema de condicionamento de energia interno.
Apesar do uso de diagnósticos e medidas preventivas pelos engenheiros da fábrica, ocorrem interrupções inesperadas e outras falhas. Em tais situações, um sistema elétrico da planta bem administrado fornece energia de emergência, pelo menos o suficiente para permitir o desligamento do equipamento.
A energia de reserva pode ser fornecida por geradores auxiliares ou um dispositivo conhecido como fonte de alimentação ininterrupta (UPS). Em um número crescente de usinas, pode ser economicamente viável fornecer geração de energia no local por meio de um sistema de cogeração. Os sistemas de cogeração utilizam resíduos ou compram combustíveis para gerar energia e recuperar o calor desperdiçado.

Fonte de alimentação ininterrupta

Fontes de problemas de qualidade de energia

Mesmo que hoje as concessionárias usem hardware e software avançados em suas subestações e em seus sistemas de distribuição, ocorrem distúrbios de energia. Isso pode resultar de:

• Falhas de transmissão
• Falhas de troca do sistema de distribuição
• Quedas de raios
• Operação simultânea de equipamentos

Em muitos casos, os distúrbios podem ser atribuídos a problemas de fiação e aterramento dentro da própria planta. Os distúrbios comuns são interrupções, subtensão, sobretensão, picos, sages, surtos ou ruído. Esses distúrbios podem variar em duração, desde interrupções sustentadas que duram várias horas até picos que duram apenas alguns microssegundos, e indiscerníveis para os engenheiros da fábrica.

Quedas de raios que causam problemas de qualidade de energia

Equipamentos elétricos mais antigos, como motores, solenóides e controles eletromecânicos, não são afetados por distúrbios de curta duração. No entanto, o equipamento eletrônico de estado sólido é muito mais suscetível a uma ampla gama de distúrbios. Essa vulnerabilidade decorre da maneira como o dispositivo eletrônico consome a energia de corrente alternada (CA) fornecida a ele. Dispositivos eletrônicos que não conseguem converter energia AC em corrente contínua (DC) podem ter problemas, incluindo:

• Interrupção do dispositivo
• Erros de dados
• Perda de memória
• E até desligamentos

Na pior das hipóteses, alguns dispositivos podem sofrer danos.

Considerações para corrigir problemas de qualidade de energia

Existem vários tipos de soluções disponíveis para proteger equipamentos de estado sólido sensíveis à energia contra distúrbios de energia; a maioria é simples e barata. Além disso, os distúrbios podem ser evitados por completo condicionando a fonte de alimentação para suavizar a forma da onda senoidal (detalhes aqui). Como o equipamento de condicionamento de energia é caro, ele é mais adequado apenas para as aplicações que exigem o mais alto grau de energia.

• Fiação e aterramento
  Aproximadamente 80% dos problemas de qualidade de energia em instalações comerciais e industriais podem ser atribuídos a problemas com aterramento inadequado, fiação inadequada, conexões soltas e o acúmulo de poeira e sujeira de práticas de manutenção inadequadas. A importância de um bom aterramento de baixa resistência não pode ser superestimada, especialmente porque os sistemas de estado sólido dependem do aterramento para que uma referência opere por e para dissipar a energia perdida que poderia causar danos se deixada no circuito. Esta é uma medida de prevenção de baixo custo para problemas de qualidade de energia.
  
• Circuitos Dedicados
  A maioria dos distúrbios de energia na forma de ruído são gerados dentro da própria planta. Como resultado, um método eficaz de proteção de equipamentos cruciais ou altamente sensíveis é localizar o equipamento em seu próprio circuito isolado para protegê-lo de distúrbios de energia causados ​​por outro equipamento nas proximidades.
  
• Supressor de pico
  Os supressores de pico reduzem a amplitude dos picos de tensão para níveis seguros e podem eliminar muitas mudanças repentinas de tensão. Eles são os dispositivos de proteção mais simples e baratos; no entanto, sua capacidade depende da qualidade do supressor adquirido.
• Transformadores de isolamento
  Os transformadores de isolamento filtram o ruído elétrico e a distorção de outros equipamentos no local ou da energia de entrada. Eles não podem, no entanto, proteger contra outros tipos de distúrbios, como picos e sobretensões.
  
  
• Reguladores de tensão
  Os reguladores de tensão mantêm uma tensão relativamente constante protegendo contra surtos e quedas por meios mecânicos ou elétricos. Esta opção é mais cara do que as listadas acima, mas está no ponto médio do espectro de custos para dispositivos de aumento de energia.
• Fonte de alimentação ininterrupta
  Um UPS protege contra interrupções de energia de curto prazo e distúrbios de energia externa. Os sistemas UPS normalmente consistem em um retificador / carregador, um banco de baterias, um inversor estático e uma chave de bypass automática ou manual. Ele oferece proteção contra todos os problemas de qualidade de energia, incluindo interrupções momentâneas. A proteção contra interrupções prolongadas é limitada ao tamanho do banco de baterias. O UPS não protege contra transientes, quedas, inchaços ou outras anormalidades.

---

---