Compesadores Estáticos

1. 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

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

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

4. 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.

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

6. 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)

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

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

9. Aplicação

10. 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.

11. 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.

12. 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

13. RCT – Reator Controlado Por Tiristor

14. Aplicações • Redução de Harmônicos • Aumento da capacidade • de Transmissão • Estabilização de Tensão • Redução de Flicker

15. Reator

16. Válvula de Tiristores

17. 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

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

19. Fase A – Neutro no PAC • Sistema não compensado

20. Tensão e Corrente Fase A - PAC • Sistema Compensado

21. 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

22. 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.

23. 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

24. 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;

25. Exemplo de Fabricante • NOKIAN CAPACITORS

26. 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.

27. 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

28. 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

29. 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.

30. 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.

31. Mistas • Solução Completa

32. Característica V X I

33. Subestação Bom Jesus da Lapa - CHESF

34. 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]

35. Modelo Detalhado Modelo Simplificado

36. Compensação de Potencia Reativa Variação de Tensão transitória

37. 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.