XXII Seminário Nacional de Distribuição de Energia Elétr SENDI 2016 - 07 a 10 de novembro Curitiba - PR - Brasil
DANILO FE FEBRONI BA BAPTISTA
BRUNO GO GONÇALVES DE DE SO SOUZA
Espírito Espírito Santo Centrai Centrais s Elétricas Elétricas S.A. Espírito Espírito Santo Centrais Centrais Elétrica Elétricas s S.A.
DANI DA NILO LO.B .BAP APTI TIST STA@ A@ED EDPB PBR. R.CO COM. M.BR BR
BRUN BR UNO. O.SO SOUZ UZA@ A@ED EDPB PBR. R.CO COM. M.BR BR
Sistema de medição centralizada BT ZERO: uma alternativa viável para o combate às perdas não técnicas em áreas de complexidade social
Palavras-chave
baixa tensão zero perdas não técnicas sistema de medição centralizado
Resumo Esse trabalho descreve uma alternativa viável de combate às perdas não técnicas em áreas de complexidade social desenvolvida pela EDP Escelsa. O modelo de rede BT (baixa tensão) ZERO tem como premissa eliminar a baixa tensão das áreas implantadas, mantendo o custo operacional dos serviços técnico comerciais já praticados. Além da eliminação das perdas comerciais o BT ZERO tem trazido um excelente resultado, também, na redução da inadimplência. Os detalhes técnicos e resultados descritos nesse artigo encontram fundamento em mais de trinta mil pontos já implantados, em áreas de complexidade social da concessão da EDP Escelsa.
1. Introdução
Perdas não técnicas são todas as perdas associadas à distribuição de energia elétrica que não possuem característica técnica, tais como furtos de energia, ligações clandestinas, fraudes e falhas de medição. Ao longo dos anos, a EDP Escelsa foi aprimorando o seu programa de combate às perdas não técnicas, adequando-o à evolução dos fatos, dados e à tecnologia. Projetos de investimento mais expressivos já foram implantados, como o isolamento de rede de baixa tensão e a exteriorização de medição dos clientes, além das ações de fiscalização e retirada de ligações clandestinas da rede da baixa tensão, como muitas concessionárias de energia fazem em todo o país. O Estado do Espírito Santo tem as suas perdas não técnicas caracterizadas principalmente pelas ligações clandestinas de baixa tensão em comunidades de elevados índices de pobreza. Estas irregularidades são difíceis de combater, principalmente devido aos padrões atuais de rede de distribuição aérea, que permitem o acesso direto aos condutores de baixa tensão. Os esforços das concessionárias em locais deste tipo tornam-se perdidos, uma vez que após a
regularização de sua ligação à rede da Distribuidora, os clientes por muitas vezes, sem a utilização racional da energia, acabam tornando-se inadimplentes e logo nas primeiras faturas, voltando a furtar diretamente da rede ou a utilizar subterfúgios de manipulações e fraudes. Pode-se observar na Figura 1 que existem vários pontos através do qual o cliente pode se conectar irregularmente à rede de distribuição. Para eliminar o desperdício de energia, visto que, quem furta não tem um consumo racional, a EDP Escelsa desenvolveu o projeto BT ZERO, que é um projeto inovador no contexto nacional e internacional, baseado em três pilares estratégicos: • Extinção da facilidade de furtar energia – modernização e blindagem da rede: desenvolvimento da “Rede de Distribuição BT ZERO”; • Monitoramento ostensivo das áreas do projeto – extinção da impunidade: desenvolvimento da “Integração ao GRID”; • Tratamento da necessidade energética do consumidor – redução sustentável do valor da conta de energia: desenvolvimento de um novo processo “Consumo Sustentável”. Outro grande desafio da atividade de distribuição de energia é assegurar altos índices de continuidade e qualidade dos serviços de distribuição de energia elétrica (DEC, FEC, DIC, FIC, DMIC), ao mesmo tempo em que a rede de distribuição é continuamente expandida, e o volume de energia trafegado pelas redes aumenta diariamente, exigindo investimentos contínuos no sistema de distribuição. Este projeto engloba produtos, conceitos e processos que irão revolucionar o modo de distribuição de energia em locais com elevada complexidade social e níveis altos de perdas não técnicas.
Figura 1 – rede de baixa tensão convencional 2. Desenvolvimento O modelo de distribuição de energia BT ZERO
As redes de distribuição de energia no Brasil são predominantemente aéreas, o que conjugado com fatores sociais e econômicos se mostram muito vulneráveis para o furto de energia elétrica, gerando desperdício e degeneração dos indicadores de qualidade e continuidade para todos os usuários. Atuando de forma a criar uma solução para um dos pilares da origem das perdas não técnicas “a facilidade”, a EDP ESCELSA iniciou um profundo trabalho de pesquisa em âmbito nacional e internacional de modelos de rede de distribuição de energia, que se mostram mais robustos e eficientes para solução da problemática das perdas não técnicas. No estudo, incluíram-se redes de várias concessionárias, como exemplo: Ampla, Light, Coelce, Celpe, Celpa, que possuem índices de perdas não técnicas entre 20 e 50%, se considerado a metodologia da Agência Nacional de Energia Elétrica – ANEEL, que possui como referência o mercado de baixa tensão. Todos os modelos que foram analisados tratam da exteriorização da medição com a elevação da rede de distribuição de baixa tensão ao nível da média tensão e também elevação dos medidores, de modo a criar dificuldade do acesso à energia distribuída de baixa tensão ainda não medida. A Figura 2 retrata o projeto desenvolvido na distribuidora de energia Ampla, “Projeto Ampla Chip”.
Figura 2 – Projeto Ampla chip Como pode ser observado o modelo de rede desenvolvido pela Ampla, assim como os demais estudados, elevam a baixa tensão para o nível da média tensão e instala-se o concentrador – caixa com 12 medidores, na ponta da cruzeta. De fato, essa topologia elimina ou, no mínimo dificulta muito, o acesso à energia não medida, contudo, cria-se um esforço operacional da mesma proporção para a distribuidora realizar qualquer intervenção no sistema de medição. Todas as operações de manutenção do sistema e os serviços comerciais, como: ligação nova, substituição de medidor, aumento de carga, etc., precisam ser realizadas com caminhão munido de cesta aérea, elevando o custo de operacional de implantação e manutenção do sistema nas áreas contempladas. A EDP ESCELSA desenvolveu um modelo de rede de distribuição de energia que tomou por base duas premissas: eliminação da energia não medida e permanência dos custos operacionais atualmente praticados. Todo o processo de
pesquisa e desenvolvimento do novo modelo de rede tomou por base o conceito já aplicado na telefonia, que é a medição do produto na origem, no caso da energia, a medição antes da distribuição pelos fios de baixa tensão. Além disso, o padrão construtivo da nova rede deveria ser similar aos da rede atual, de modo a não ocasionar elevação nos custos operacionais e nos processos de operação e manutenção. Após vários estudos e simulações foi desenvolvido o modelo de rede de distribuição BT Zero. O projeto consiste em uma rede de distribuição de energia com circuitos menores onde a energia elétrica já é medida no poste central do circuito, onde se encontra o Transformador Aéreo de Distribuição e o PCM (posto de controle e medição), conforme Figura 3 – Rede BT ZERO.
Figura 3 – Rede BT Zero A rede conta com circuitos menores e transformadores de menor potência. Após transformação, a energia ainda não medida que sai do transformador segue diretamente para o sistema de medição através de cabos protegidos e condutores blindados dificultando o acesso à energia não medida naquele pequeno trecho de aproximadamente um metro, entre o secundário do transformador e a entrada das caixas de medição onde estão abrigados os medidores. A figura 4 ilustra o detalhamento técnico e a tipologia da rede de distribuição BT Zero.
Figura 4 – Detalhamento técnico da rede
A decisão da implantação de uma rede BT Zero é baseada em critérios que fundamentam o retorno financeiro do investimento adicional que é aportado. Com base nos estudos realizados pela EDP Escelsa o projeto é viável em 2 cenários: 1. Áreas de perdas não técnicas superiores a 40%; 2. Projetos minha casa minha vida de 0 à 3 salários mínimos; As áreas enquadradas no primeiro item são mapeadas por medições setoriais que possibilitam o balanço energético e mensuração das perdas não técnicas. Já o segundo item é fundamentado no histórico desses projetos que após a entrega das unidades, em pouco tempo a área passa a se enquadrar no item 1, com isso, o investimento é realizado já na construção da rede, pois é mais viável do que realizar uma obra futura de transformação de rede convencional para BT Zero. Posto de Controle e Medição
A rede conta com circuitos menores e transformadores de menor potência. Após transformação, a energia ainda não medida que sai do transformador segue diretamente para o PCM – Posto de Controle e Medição por meio de um tubo flexível, conforme figura 5.
Figura 5 – Posto de Controle e Medição As caixas concentradoras que abrigam os medidores funcionam como um sistema de cofre, onde a abertura somente é possível com a desativação de sensores instalados na tampa da caixa pelo centro de controle ou por dispositivo local de comunicação mediante sistema de senha. Caso ocorra uma tentativa de invasão não autorizada, a caixa promove o corte (suspensão do fornecimento) de todas as unidades consumidoras nela conectadas. Neste novo modelo cada consumidor possui o seu ramal blindado (através de cabos bi concêntricos), por onde trafega a energia que já foi individualmente medida no poste do PCM onde também se encontra o transformador. Na unidade consumidora, onde ficava instalado o medidor convencional, agora o consumidor recebe um display que se comunica por radio frequência em tempo real com os medidores que estão no PCM, possibilitando o acompanhamento dos registros de leitura. Além dos medidores de energia individuais os concentradores possuem funções que agregam valor ao projeto, como: Corte e religamento remoto; Comunicação por rádio frequência na topologia mesh; Sensor de abertura de porta; Sensor de status do relé; Sensor de retorno de potencial; Apesar de todos os esforços e tecnologias embarcadas no projeto, ainda restava um ponto vulnerável onde trafegava energia em baixa tensão não medida, que poderia prejudicar a credibilidade do projeto como um todo. Esse ponto ia da bucha do secundário do transformador até a entrada dos cabos no tubo flexível que ia até as caixas concentradoras. Para eliminar essa fragilidade foi desenvolvido uma blindagem do secundário do transformador, eliminando o único ponto restante de energia em baixa tensão não medida do projeto. A figura 6 ilustra a blindagem desenvolvida pelo projeto.
Figura 6 – Blindagem do secundário do transformador Monitoramento do Circuito de Iluminação Pública
Como a premissa do projeto é a eliminação da energia não medida circulada em baixa tensão, foi necessária uma alternativa técnica para os circuitos de iluminação pública das regiões atendidas pelo projeto. A solução adotada foi a disponibilização de um circuito de iluminação pública medido por transformador, que em média, possui cinco lâmpadas de IP no modelo de rede do BT Zero. Tal solução não inibe a ligação clandestina no circuito de IP, e de fato ainda acontece, a diferença é que o circuito passa a ser monitorado e qualquer ligação clandestina é identificada em tempo real pelo centro de controle que poderá intervir imediatamente, não permitindo qualquer sensação de impunidade. O monitoramento é realizado pelo sistema de medição que processa um algoritmo específico para os medidores de IP. Como a soma das potências das lâmpadas é conhecida, assim como seu comportamento: acessa durante a noite e apagada durante o dia, o algoritmo processa as informações de leitura e identifica em tempo real qualquer intervenção. A figura 7 contempla um gráfico de leitura extraído de um medidor de IP e ilustra claramente a entrada de uma ligação clandestina no circuito.
Figura 7 – Circuito de IP com ligação clandestina
Além do monitoramento explicado no parágrafo anterior, foram adotadas mais duas medidas de controle para o circuito de IP. A primeira foi a utilização de um condutor de 1 mm, que tecnicamente inviabiliza a conexão de uma carga alta no circuito. A segunda medida é a abertura dos relés dos circuitos durante o dia, essa medida tem se demonstrado bastante eficaz e está em fase de automação pelo centro de controle. A eficiência desse processo tem sido comprovada nos projetos já implantados e as razões são simples já que qualquer conexão clandestina no circuito é identificada pelo centro de controle, a carga conectada não pode ser alta e só irá ser energizada a noite. Desconto da Perda Técnica do Ramal
Pelo fato de se empregar transformadores de menor potência atendendo em média a quatro vãos de rede (dois de cada lado do poste do transformador e medição), o maior ramal apresentará 100 metros de comprimento, por isso, será utilizado um diâmetro de cabo para o ramal concêntrico adequado, para garantir menor perda e queda de tensão, conferindo o atendimento dentro dos padrões técnicos adequados. Embora os preceitos deste novo conceito de rede sigam rigorosamente a legislação pertinente, o fato de o ramal máximo ser maior que o habitual fará com que a perda técnica no ramal fique registrada no medidor. Como as perdas técnicas dos ramais compõem os valores de energia medidos, o que não poderia, em uma primeira análise, serem atribuídos ao consumo da unidade consumidora, foi proposto à agência reguladora o desconto dos valores excedentes de perdas técnicas, considerando o índice calculado pela ANEEL por ocasião da última Revisão Tarifária Periódica da EDP Escelsa (Nota Técnica n° 0182/2013-SRD/ANEEL, de 26 de julho de 2013), segundo a qual, o valor das perdas nos ramais de ligação reconhecido na tarifa é de 0,3% da energia passante, para comprimento médio de 16,7 m. Portanto, para o caso extremo de comprimento de 100 m, as perdas máximas seriam de 0,3% / 16,7 m x 100 m = 1,76% do consumo. A EDP Escelsa propôs descontar o valor das perdas técnicas variando conforme o tamanho do ramal e tal tratativa foi plenamente aceita pela ANEEL e já encontra-se em operação, conforme a tabela 1. Os percentuais são aplicados no consumo medido mensal da unidade consumidora e o desconto é efetuado de acordo com o comprimento do ramal correspondente.
Tabela 1 – Desconto da Perda Técnica no Ramal BT Zero
Tratamento das Necessidades Energéticas
Um projeto dessa envergadura acaba criando alguns transtornos à comunidade no momento da obra, por isso, dependendo de como for a abordagem poderá haver resistência por parte da população e prejudicar a implantação do projeto. Em função disso, o projeto não trata apenas de tecnologia, mas envolve um conceito amplo de relacionamento com a comunidade. A EDP Escelsa criou o projeto “Agente da boa energia”, que vai às comunidades prestar assistência social, orienta quanto ao consumo sustentável, substitui geladeiras e lâmpadas ineficientes por eficientes, e incentiva o cadastramento da tarifa social – programa do governo que oferece desconto na conta de energia elétrica para a população de baixa renda. Com isso, os projetos em andamento estão sendo executados com o apoio e colaboração da comunidade. O objetivo do agente da boa energia é orientar e tomar medidas que façam a conta de energia “caber” no bolso do cliente. Esse processo que nomeamos de “Consumo Sustentável” não só cria um relacionamento perene com a comunidade, possibilitando a livre entrada da distribuidora durante a implantação e manutenção, como também, auxilia os moradores da comunidade a serem regulares, evitando subterfúgios fraudulentos que põem em risco a vida das pessoas e a segurança da comunidade, como exposto na Figura 8.
Figura 8 – Tentativa de Ligação Clandestina
3. Conclusões
A EDP Escelsa está com 30 mil pontos implantados no modelo de distribuição BT Zero e está investindo em mais 12 mil para o ano de 2016. O projeto tem se demostrado perene em sua principal função: redução das perdas não técnicas em áreas de complexidade social e inicia uma nova forma de combate às perdas não técnicas, cujo sucesso caracteriza importante fator de modicidade tarifária para todos os consumidores e também na preservação dos recursos naturais necessários para geração da energia, uma vez que, onde implantado o novo modelo de rede observa-se a redução das perdas não técnicas da ordem de 50% para 0%. Outro fator importante para a viabilidade do projeto foi a redução da inadimplência nas áreas atendidas pelo BT Zero. O fluxo de suspensão de fornecimento nessas áreas foi alterado, como o corte e o religamento são remotos, a premissa do projeto é que a suspensão do fornecimento por falta de pagamento seja realizado na primeira fatura em aberto, o que inibe o acúmulo de débitos por parte do cliente e facilita o pagamento e retorno à base adimplente. Em áreas BT Zero a inadimplência têm sido, em média, 70% menor se comparado com a registrada em áreas de complexidade social que possuem o modelo de rede de distribuição convencional Finalmente, além dos benefícios nos indicadores de perdas não técnicas e inadimplência outro fator relevante é o aumento da base de clientes regulares da distribuidora, que é um fator relevante no processo de revisão tarifária. Além disso, como nas áreas do projeto o número de ligações clandestinas era muito elevado, esses clientes estavam fora da base, que contribuíam para uma degradação da qualidade de energia em função do mau dimensionamento da rede de distribuição. 4. Referências bibliográficas
ANEEL (2011). Resolução Normativa nº 464/2011. Determina a nova configuração da estrutura tarifária para os clientes do grupo B. ANEEL (2014). Resolução Normativa Nº 502/2014. Regulamenta sistemas de medição de energia elétrica de unidades consumidoras do Grupo B. ANEEL (2008). Resolução Normativa nº 345. Regulamenta o Procedimentos de Distribuição de Energia Elétrica no Sistema Elétrico Nacional – PRODIST. NEVES, L. C.; BAGAROLLI, A.; (2013) Os desafios da implementação dos projetos-piloto de smart grid no Brasil. _________________________________________