BRPI0901057A2 - sistema de detecção de falha de banco de capacitor trifásico e de seus equipamentos de proteção - Google Patents

Abstract

SISTEMA DE DETECçãODE FALHA DE BANCO DE CAPACITOR TRIFáSICO E DE SEUS EQUIPAMENTOS DE PROTEçãO Os bancos de capacitores trifásicos são usados em todas as instalações elétricas industriais e comerciais para a correção de fator de potência para determinado valor estipulado pela concessionária de energia elétrica local, e quando não obedecido este valor de fator de potência a concessionária aplica multa em seus clientes. Em muitos casos quando ocorre á falha dos capacitores do banco de capacitores trifásicos, o valor do fator de potência é alterado de tal maneira que acarretará na multa do cliente da concessionária de energia elétrica. O presente invento mede a corrente elétrica dos bancos de capacitores trifásicos ou seus equipamentos de proteção, fusíveis, sendo desta maneira é possível detectar falha nos equipamentos, consequentemente acionará um alerta sonoro e um relé para indicação, assim. o cliente da concessionária poderá fazer a troca do equipamento com defeito antes mesmo de ser multado pela concessionária de energia elétrica.

Description

SISTEMA DE DETECÇÃO DE FALHA DE BANCO DECAPACITOR TRIFÁSICO E DE SEUS EQUIPAMENTOS DEPROTEÇÃO

A presente invenção refere-se a um equipamento para detecção de falhade banco de capacitor trifásico e de seus equipamentos de proteção, fusíveis,através da medição da corrente elétrica dos mesmos.

Bancos de capacitores trifásicos são largamente utilizados eminstalações elétricas industriais e comerciais para fazer a correção do fator depotência, pois as concessionárias de energia elétrica exigem que seus clientesregulem o fator de potência para um valor mínimo, sendo esse valor mínimodeterminado por cada concessionária de energia elétrica, e quando nãoobedecidos estes valores mínimos os clientes pagam uma multa em relação aobaixo fator de potência, e quanto mais baixo, maior a multa. Para a correção dofator de potência são instalados bancos de capacitores trifásicos que por suavez fornecem energia reativa para o sistema, com isso elevam o fator depotência para determinado valor. Então qualquer sistema de baixa tensão eacima de determinada potência deve utilizar bancos de capacitores trifásicospara elevarem o fator de potência para um valor pré-determinado pelaconcessionária de energia elétrica local.

Muitas vezes os bancos de capacitores trifásicos e seus equipamentosde proteção são instalados em locais remotos ou de difícil acesso dificultandosaber quando alguns destes equipamentos apresentam problemas, pois nomomento em que o banco de capacitor trifásico ou seu equipamento deproteção falha, o valor do fator de potência pode ficar abaixo do níveldeterminado pelas concessionárias de energia elétrica. Em muitos casos osclientes das concessionárias de energia elétrica recebem multas por causa dobaixo valor do fator de potência, e só nesse momento irão verificar se osequipamentos apresentam algum problema. Para essa verificação pode-seutilizar um equipamento para medição de corrente elétrica (multiteste) e mediras correntes elétricas de cada fase do banco de capacitor, porém destamaneira um técnico ou eletricista deverá fazer rotinas constantes deverificações dos equipamentos, outra maneira seria instalar medidores decorrentes elétricas para os bancos de capacitores trifásicos que sãoconstituídos de dois equipamentos: os transformadores de corrente (TC) e oaparelho que mede e visualiza a corrente, tornado as rotinas de verificaçõesmais rápidas, da mesma forma existem outros métodos para detecção defalhas em que dependendo da forma com que os capacitores estão interligadosno banco trifásico (delta ou Y e aterrado ou não aterrado) se aplica umdeterminado método para detectar algum problema no mesmo, citados no livro(Power Engineering and Applications Handbook. Londres: Newnes, 2001.) e noartigo (BRUNELLO, Gustavo; KASZTENNY, Bogdan; WESTER, Craig. ShuntCapacitor Bank Fundamentais and Protection). Disponível em: 13/04/09<httD://Dm.qeindustrial.com/faa/documents/aeneral/shunt.pdf>, porém destamaneira deve-se utilizar dois equipamentos um para medição de corrente (TC)ou um transformador de tensão residual (TTR) e outro equipamento paravisualizar a corrente ou tensão residual para se chegar a conclusão de que obanco de capacitor trifásico está apresentando algum problema. Da mesmamaneira que o outro método citado, teria que utilizar dois equipamentos paracompor um equipamento de verificação do estado dos bancos de capacitores,porém não eliminará a vistoria periódica de um técnico ou eletricista no local.

Para um sistema automático que acionasse uma lâmpada ou outroindicador, teríamos que colocar mais alguns equipamentos o que iria tornandoo sistema mais caro e menos viável. Os bancos de capacitores trifásicos decorreção de fator de potência automáticos podem ser programados paraacionar algum equipamento que alerte quando ocorrer problema no banco decapacitores trifásicos, porém em muitos casos estes bancos automáticos sãomuitos caros para instalação ou sem necessidade técnica. Existem tambémrelês de proteção para os bancos de capacitores, como o relê (VAMP 40) e relêde capacitor numérico (SPAJ 160 C), onde uma de suas funções é indicarquando algum capacitor do banco está com problema, porém sãoequipamentos que tem outras utilidades e abrangem outros tipos de bancos decapacitores o que os torna muito caros. Para a utilização destes relês énecessário adicionar equipamentos auxiliares, como transformadores decorrente e outros, para se detectar algum problema nos bancos de capacitorestrifásicos.

O invento proposto oferece uma solução de baixo custo para detecçãode falha nos bancos de capacitores trifásicos e seus equipamentos deproteção, fusíveis, para a utilização do invento não há necessidade de colocaroutros equipamentos adicionais, como nos outros métodos citados que existe anecessidade de utilização de transformador de corrente ou transformador decorrente residual, reduzindo o custo do sistema como um todo. O inventopossui indicação sonora e um relê interno para indicação de maufuncionamento dos bancos de capacitores trifásicos e seu equipamento deproteção, fusíveis, possibilitando utilizar o contato do relê para ligar algumequipamento que avise aos técnicos que ocorreu algum problema, eliminado anecessidade de vistorias constantes de técnicos e eletricistas para verificaçãodos bancos de capacitores trifásicos.

O invento proposto deverá monitorar o funcionamento dos bancos decapacitores trifásicos, sendo que no momento em que algum problema ocorrerno sistema monitorado, o invento dispara um alerta sonoro e fecha um contatodo rele interno que pode ser ligado a outro equipamento, por exemplo umalâmpada, para indicar que ocorreu algum problema no equipamentomonitorado. Essa monitoração é realizada através da medição da correnteelétrica dos bancos de capacitores trifásicos, através dos circuitos integradossensíveis a campo magnético e como a corrente elétrica gera um campomagnético por fim ela é medida através destes circuitos integrados,dispensando a necessidade de utilizar transformadores de corrente (TC) etambém apresentando um nível de isolação alta, em questões de segurança, autilização dos circuitos integrados seu sinal é mais baixo do que de umtransformador de corrente, apresentando uma segurança maior para oseletricistas que fazem as instalações dos equipamentos. Para a realização dasmedições de corrente elétrica o invento contém dois cabos passantes queestão fixos a ele, arranjados de maneira a ficarem próximos aos circuitosintegrados, uma vez que o deslocamento dos cabos pode influenciar namedição. Os bancos de capacitores trifásicos quando estão em funcionandoapresentam uma corrente elétrica de trabalho que é configurada no inventoatravés de um contato elétrico, como um botão ou um jumper, sendo está, acorrente de referência para o invento monitorar, ou seja, quando esta correnteficar abaixo do patamar previamente configurado, o invento acionará o alarmesonoro e comutará o relê interno assim avisando que o banco de capacitortrifásico ou seu equipamento de proteção está com problema. Outra vantagemdo invento é que apenas em duas fases são medidas as correntes elétricas,pois no momento em que a fase que não está sendo medida tiver problema, amesma irá refletir nas outras duas fases, que são medidas, na forma dediminuir a corrente elétrica. O relê interno pode ser utilizado para acionar umacarga DC ou AC, e uma utilidade seria ligar o relê ao comando de acionamentodo motor, então quando o banco de capacitor trifásico apresentar algumproblema o motor irá parar e o alarme sonoro começará tocar.

Opcionalmente terá outro acessório para utilização em bancos decapacitores trifásicos que são acionados juntamente com motores trifásicos, ouseja, estes bancos funcionam apenas quando o motor está em funcionamento,então este acessório do aparelho tem a função de detectar quando o motor éligado, para então verificar se a corrente elétrica do banco de capacitor trifásicoestá igual a corrente de trabalho que deve ser configurada inicialmente. Paraesta detecção é utilizado um circuito para detectar tensão alternada, então ocomando de uma chave de acionamento do motor trifásico é ligado ao estecircuito de detecção.

A instalação do invento (aparelho) é de acordo com a figura 1, oaparelho (1), é instalado em série com os equipamentos de proteções (3),fusíveis, e com o banco de capacitor trifásico (2), vale ressaltar que emalgumas instalações os equipamentos de proteções possam não estarpresentes, então o aparelho (1) ficaria em apenas em série com o banco decapacitor trifásico (2). Apenas duas fases são medidas as corrente elétricaspelo invento, fase R (3) e S (4), a fase T (5) não é medida. Por fim aalimentação (6), corrente alternada, do invento e os contatos do relê (7).

O funcionamento do invento é de acordo com a figura 2, onde existenteuma fonte AC/DC (10), que é responsável pela alimentação do equipamento,uma vez que o sistema funciona com alimentação de tensão contínua (DC). Amedição de corrente elétrica (11) é realizada pelos circuitos integrados deefeito Hall1 ou seja, eles são sensíveis a campo magnético, onde geram umsinal referente a corrente elétrica que está passando pelos cabos de energia, eeste sinal é interpretado pelo microcontrolador (13) que faz os cálculos parapassar o sinal para corrente elétrica. O contato elétrico (12) gera um sinal, parao microcontrolador (13) que salva a corrente elétrica no mesmo instante, estácorrente será a de comparação com as novas correntes elétricas medidas,sendo que se a corrente elétrica medida estiver mais baixa do que a salva, omicrocontralador (13) irá acionar o alarme sonoro (15) e também o relê (14).

A fixação dos cabos é feita de acordo com a figura 3, a caixa (20) doaparelho, os prensa cabos (23) por onde passam os cabos (22), sendo estespresos por braçadeiras (26), que passam por furos (25) na placa de circuitoimpresso (22), fixada na caixa (20), assim deixando os cabos (22) próximosaos circuitos integrados de efeito Hall que estão abaixo de uma camada deresina epoxy (24) para oferecerem uma proteção aos circuitos integrados.

Claims (9)

1. O sistema para detecção de falha de bancos de capacitar trifásico ede seus componentes de proteção, fusíveis, caracterizado por detecção defase individual que está com problema.

2. O sistema para detecção de falha de bancos de capacitar trifásico e deseus componentes de proteção de acordo com reivindicação 1, caracterizadopor um alerta sonoro e um relê para indicação de que ocorreu falha nos bancosde capacitores trifásicos e seus componentes de proteção.

3. O sistema para detecção de falha de bancos de capacitar trifásico e deseus componentes de proteção de acordo com reivindicação 1, caracterizadopor um sistema onde pode-se configurar a corrente elétrica de trabalho a sermonitorada, ou seja, quando a corrente elétrica medida estiver abaixo dacorrente elétrica configurada o invento irá acionar seu sistema de alerta.

4. O Sistema para detecção de falha de bancos de capacitar trifásico e deseus componentes de proteção de acordo com reivindicação 1, caracterizadopor detecção de quando o motor trifásico é ligado para então verificar estadodo banco de capacitar trifásico.

5. O Sistema para detecção de falha de bancos de capacitar trifásico e deseus componentes de proteção de acordo com reivindicação 1, caracterizadopor medir as correntes elétricas através de circuitos integrados de efeito Hall.

6. O Sistema para detecção de falha de bancos de capacitar trifásico e deseus componentes de proteção de acordo com reivindicação 1 e 4,caracterizado pela a utilização de circuitos integrados de efeito Hall eliminandoa necessidade de utilização de equipamentos adicionais, como transformadorde corrente ou transformador de tensão residual, para compor um equipamentode detecção de falha de bancos de capacitores e de seus componentes deproteção.

7. O Sistema para detecção de falha de bancos de capacitar trifásico e deseus componentes de proteção de acordo com reivindicação 1 e 4,caracterizado por sistema de fixação dos cabos possibilitando que os mesmosfiquem próximos aos circuitos integrados de efeito Hall.

8.Processo caracterizado por medir a corrente elétrica e detectar falhanos bancos de capacitores trifásicos e seus componentes de proteção emapenas duas fases do sistema.

9.Processo caracterizado por desligamento de motor, quando detectarfalha no banco de capacitores trifásicos o relê interno é ligando ao comando domotor que então irá desligar o motor.