Compesadores Estáticos Universidade Federal de Itajubá Instituto de Sistemas Elétricos e Energia Compesadores Estáticos André Reis - 14477 Felipe Terra - 14490 Henrique Borges - 14498 Reginaldo Miranda - 14526 Thales Moran - 14540

Introdução Os compensadores estáticos são empregados em situações onde a compensação deve atuar de maneira rápida e eficaz Compensadores Estáticos RNS CCT RCT Mistos

Introdução Utilizados para mitigar distúrbios da qualidade da energia tais como : VTCDs e flutuações de tensão; Correção do fator de potência; Redução de Harmônicos

Reatores a Núcleo Saturado O Reator a Núcleo Saturado (RNS) funciona como um Regulador de Tensão, controlando a demanda de potência reativa. Fazer com a demanda de potência reativa do barramento permaneça constante  Q=cte.

Arranjo Básico O Arranjo Básico do CERNS é composto por um capacitor em paralelo com um RNS

Princípio de Funcionamento De acordo com o arranjo, Tem-se: Redução da demanda de reativo ou até mesmo geração de reativo ΔV ΔV Aumento da demanda de reativo (absorção de reativo)

Exemplo de aplicação Forno a arco Máquinas de solda Compensação de SEP, especialmente rurais.

Vantagens e Desvantagens Robustez Baixos índices de Manutenção Alto custo-benefício comparado aos RCT Desvantagens: Inserção de componentes harmônicas no SEP

Aplicação

Aplicação Situação 1: Desligamento de metade da carga do barramento da SE-SINOP sem a utilização do CERNS Intervalo I - 235,1kV 1,02 pu Intervalo II -254,6 kV 1,10 pu Tensão no intervalo II ULTRAPASSA os limites estabelecidos por norma.

Aplicação Situação 2: Desligamento de metade da carga do barramento da SE-SINOP com a utilização do CERNS Intervalo I – 299,9kV 0,99 pu Intervalo II -240,9 kV 1,047 pu Tensão no intervalo II PERMANECE dentro dos limites estabelecidos por norma.

RCT – Reator Controlado Por Tiristor Controle contínuo e independente da susceptância em cada fase do compensador. Os tiristores são disparados pelo sinal de controle. 0º ≤ α ≤ 180º Gera harmonicos na rede em virtude do chaveamento

RCT – Reator Controlado Por Tiristor

Aplicações Redução de Harmônicos Aumento da capacidade de Transmissão Estabilização de Tensão Redução de Flicker

Reator

Válvula de Tiristores

Exemplo Mitigar problemas de flutuação de tensão devido a fornos a arco. Conjunto reator controlado mais filtros O valor de α é obtido de forma iterativa

Diagrama Unifilar Valor indicado pelo flickermeter, no ponto de acoplamento comum, é Pst(95%)=2,853. (Sistema não Compensado)

Fase A – Neutro no PAC Sistema não compensado

Tensão e Corrente Fase A - PAC Sistema Compensado

Considerações -RCT Com o uso da compensação o Pst calculado é reduzido para Pst(95%) = 1,652 Redução de 42% do nível de flicker em relação ao nível obtido com o sistema não compensado. O RCT mostrou – se adequado para a mitigação do problema. Sistema flexível para novas instalações de fornos a arco e planejamento

CCT-Capacitor controlado por tiristor Sistema para manobra de capacitores baseado em tiristores Sistemas com grande numero de cargas dinâmicas e com demandas variáveis e rápidas de potência reativa.

Utilização do CCT operação das cargas de grande porte, não-lineares, variáveis e desequilibradas. Estas cargas especiais são: fornos a arco, pontes retificadoras, conversores estáticos, sistemas de acionamento por chaveamento ITSC

Vantagens do CCT Menores custo de manutenção, embora com maiores custos implantação; Possibilidade de adoção de medidas de monitoração e proteção do banco Eliminação dos resistores de pré-carga e descarga do banco; Utilização plena do banco e capacitores, maximizando os benefícios do investimento. Possibilidade de um grande número de operações; Eliminação das correntes de inrush; Aumento da vida útil dos elementos do banco; Conexão rápida, sem a necessidade de atraso para descarga dos capacitores; Tempo de manobra máximo inferior a 1 ciclo;

Exemplo de Fabricante NOKIAN CAPACITORS

Exemplo (forno de indução) alimentação da Fábrica de Capacitores é feita por um transformador de 300 kVA 13,8/0,38 kV -impedância de 5 % e com correção do Fator de Potência realizada por um Banco de Capacitores Automático de 115 kVAr.

Exemplo (forno de indução) Banco de capacitores desligado e forno de indução desligado: como esperado as formas de onda de tensão e corrente não apresentam muita distorção

Exemplo (forno de indução) Banco de capacitores desligado e forno de indução ligado: a distorção nesse caso nas duas formas de onda provocando injeção de harmônicos na rede

Exemplo (forno de indução) Banco de capacitores ligado e forno de indução ligado: percebe-se que a DHT, tanto de corrente quanto de tensão, aumenta muito com a presença do banco de capacitores, indicando interação entre o banco e o forno de indução.

Exemplo (forno de indução) Observe que somente a utilização do CCT não e solução para este caso. E necessário um conjunto de ações como a utilização de filtros sintonizados e dessintonizados e a correção simultânea do fator de potência, que são ligados ou desligados conforme a necessidade de energia reativa do sistema.

Mistas Solução Completa

Característica V X I

Subestação Bom Jesus da Lapa - CHESF

Aplicação: Na subestação Bom Jesus da Lapa II é utilizada a solução completa, ou seja: transformador + filtros + TRCs + TSCs + sistemas de medição e controle; A seguir temos os resultados da comparação entre o modelo completo, supracitado e o modelo simplificado que compreende o uso de transformador e capacitor concentrado; Tem-se ainda a simulação de uma falta na LT Bom Jesus da Lapa II – Ibicoara – 500[kV]

Modelo Detalhado Modelo Simplificado

Compensação de Potencia Reativa Variação de Tensão transitória

Conclusão Foram apresentados alguns métodos de mitigação dos distúrbios relacionados a flutuações de tensão, VTCDs, correção do fator de potência; redução de Harmônicos. Os métodos de compensação estática analisados neste trabalho são eficientes para solução desses distúrbios de QEE Sempre a melhor opção e a utilização de todos os métodos em conjunto.