simulação de energização de banco de capacitor em sistema

SIMULAÇÃO DE ENERGIZAÇÃO DE BANCO DE CAPACITOR
EM SISTEMA ELÉTRICO DE POTÊNCIA
Rafael MeisterFernandes(1),Eduardo Machado dos Santos(2)
Palavra-Chave: Sistema Elétrico de Potência, Energização, Banco de Capacitores,
Chaveamento
INTRODUÇÃO
Com o objetivo de reduzir custos e aperfeiçoar o desempenho do sistema elétrico,
concessionárias de energia comumente utilizam bancos de capacitores como alternativa para
regulação de tensão bem como para correção do fator de potência. Em geral, bancos de
capacitores são manobrados diariamente para reagir às condições de carregamento do
sistema, sendo este, portanto, um dos eventos mais comuns em sistemas de potência.
Manobras em bancos de capacitores em derivação podem acarretar em severas
solicitações, de tensão e corrente, aos equipamentos do sistema, causando transitórios de
frequências elevadas, cujas intensidades dependem da configuração dos componentes da
rede, da potência de curto-circuito, da quantidade de bancos de capacitores e de suas
respectivas potências(McGranaghan et al., 1992).
Esse trabalho tem por objetivo apresentar os resultados das simulações da entrada debancos
de capacitores em uma linha de transmissão, apontando as respectivas características de
alteração nasforma de onda dos sinais de tensão e corrente em um dos terminais da linha.
METODOLOGIA
®
Um sistema teste foi simulado no software EMTP-ATP , conforme a Figura 1. O mesmo
é composto por uma linha de transmissão de 138 KV com 100 km de extensão. A partir deste
modelo foram simuladas a energização de banco de capacitores em alta tensão, sendo estes
de600 kVAr e 900 kVAr. Ambos os casos foram analisados a fim de se averiguar as principais
distorções nas formas de onda dos sinais de corrente e tensão de cada fase, os quais foram
obtidos no terminal da fonte.
Fig. 1- Sistema teste utilizado para as simulações.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
A Figura 2apresenta os sinais de corrente e tensão provenientes da simulação do
chaveamento de um banco de capacitores de 600 kVAr. Em (a), pode-se observar que as
envoltórias dos sinais de corrente das três fases são alteradas devido à existência de uma
corrente de energização dos capacitores, a qual varia a amplitude desses sinais até que os
capacitores entrem em regime permanente de operação. Após isso, os sinais de corrente
apresentem amplitudes maiores das aquelas verificadas antes da incidência do transitório.
Além disso, as formas de onda de tensão das três fases sofrem um afundamento após a
ocorrência do chaveamento, apresentando amplitudes menores do que aquelas verificadas
inicialmente (Figura 2b).
(a)
(b)
Fig. 2 - Sinais de corrente e tensão para um banco de capacitores de AT 600 kVAr
Já a Figura 3, apresenta as formas de onda dos sinais de corrente para a entrada de um
banco de capacitores de 900 kVAr. Nessa Figura, pode-se observar que as alterações nessas
formas de onda são semelhantes aquelas verificadas para o banco de capacitores de 600
kVAr, porém com amplitudes de correntes maiores e afundamentos de tensão mais intensos.
(a)
(b)
Fig. 3 - Sinais de corrente e tensão para um banco de capacitores de AT 900 kVAr
As diferenças nos resultados obtidos são justificadas pelas respectivas potências de
cada banco, ressaltando que para o maior banco são verificadas as maiores distorções nas
respectivas formas de onda. Observa-se ainda que, nos casos de energização de um banco de
capacitores na configuração “back-to-back”, ocorrem às maiores correntes transitórias de alta
frequência, as quais são oriundas da descarga dos bancos de capacitores já energizados.
CONCLUSÕES
Tendo em vista o alto índice de chaveamentos de banco de capacitores na rede e que
esses transitórios provocam alterações bem definida nas formas de onda, ressalta-se a
importância de estudos voltados para a criação de alternativas para limitar as solicitações
transitórias de tensão e corrente, as quais o sistema elétrico pode ser submetido durante a
manobra de bancos de capacitores.
REFERÊNCIAS
McGranaghan, M. F., Zavadil, R. M., Hensley, G., Singh, T., Samotyj, M. “Impact of
utility switched capacitors on customer systems - magnification at low voltage capacitors.” IEEE
Transactions on Power Delivery, 7(2)2:862-868, April 1992.
Schultz, A. J., Johnson, I. B., Schultz, N. R. “Magnification of switching surges” AIEE
Transactions on Power Apparatus and Systems, vol. 77, no. 3, pg. 1418-1425, April 1958.