Reatores

Reatores
THE PROVEN POWER.
www.trench-group.com
Reatores
Parcerias com clientes do mundo inteiro
Mais de 250.000
reatores entregues a
mais de 170 países.
Mais de 60 anos de
experiência operacional.
35.000 na Europa
13.000 no Oriente
161.000 na América
8.000 na África
Em constante inovação desde 1900
• Enrolamentos abertos
• “emoldurados” em concreto,
cabos de grande bitola, ar
como isolante entre espiras
• Aplicações limitadas a
tensões de distribuição
• 1954 Fundação Spezielektra
(atual Trench Austria)
• 1962 Fundação Trench Electric
(atual Trench Canada)
• Projerto com condutores
encapsulados em filamentos
de fibra de vidro impregnados
resina epóxi
• Condutores de pequena bitola
• Condutores com isolamento
por filme
• Design com fios magnéticos
paralelos
1900 – Primórdios
2
1960 – Pioneirismo
40.000 na Ásia
Confiabilidade comprovada
• A
Trench desenvolveu a tecnologia que hoje corresponde
aos reatores a seco com núcleo de ar
• A Trench é a maior fabricante de reatores do mundo
• Mais de 250.000 unidades em funcionamento em todo o
mundo
• Tempo de vida útil superior a 30 anos
• Todos os equipamentos contam com design
personalizado baseado em:
– Mais de 60 anos de experiência
– P&D e melhoria continua dos produtos
– Quatro centros de competência espalhados pelo mundo
• Desenvolvimento tecnologico
de cabos especiais e sistemas
de isolamento
Foco na transmissão
• Grandes reatores em série:
EHV, limitação de corrente de
curto circuito e controle de
fluxo de potência
• Capacidades de curto circuito
maiores
• Novas aplicações: SVC, Filtros,
HVDC, reatores de derivação
de baixas Perdas
• Projeto acústico
• Projetos sísmicos para
grandes reatores
• Reatores de derivação de
alta tensão
Desenvolvimento dos anos
70s a 90
Anos
2000
3
Olhal de suspensão
Cruzeta metálica
Espaçadores de fibra
de vidro, formando
dutos de ventilação
Terminal
Isoladores
Fig. 1: E
strutura típica de um reator a seco com núcleo de ar
Introdução
Com 60 anos de experiência de campo comprovada, a Trench
é reconhecida como líder mundial no projeto e na fabricação
de reatores de potência do tipo a a seco com núcleo de ar
voltados para todos os tipo de concessionarias / transmissoras
e aplicação industrial. A customização do projeto, juntamente
com instalações de engenharia e fabricação totalmente integradas na América do Norte, Europa, China e Brasil permitiram à
Trench tornar-se líder na fabricação de reatores de alta tensão
no mundo inteiro.
O profundo compromisso com o setor de energia, além de
amplos investimentos em engenharia, fabricação e capacidade
de realização de ensaios, proporciona aos clientes da Trench
o máximo em qualidade e confiabilidade para seus produtos,
projetados individualmente para cada tipo de aplicação. O uso
de reatores Trench cresceu, saindo da categoria de pequenos
reatores de distribuição para limitação de corrente de curto
circuito, passando a reatores complexos em extra alta tensão
(EHV) que superam 300 MVA por fase.
O Trench Management System (Sistema de Gestão Trench)
possui as certificações ISO 9001, ISO 14001 e OHSAS 18001.
O avançadíssimo programa de pesquisa e desenvolvimento da
Trench aborda continuamente novas tecnologias e a possibilidade de usá-las para reatores. A Trench está sempre aberta aos
desafios que surgem com as novas formas de utilização dos
reatores de potência.
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Características
São características dos reatores a núcleo de ar do tipo seco:
• R
eator encapsulado em fibra de vidro, com impregnação em
resina Epoxi
• Reator totalmente em alumínio, com todas terminações
condutoras de corrente soldadas
• Alta resistência mecânica e de curto-circuito
• Stress de tensão-radial essencialmente nula, com tensão
axial entre terminais distribuídos uniformemente
• B
aixo nível de ruído durante toda a vida útil do reator
• Estrutura à prova de intempéries, com requisitos mínimos de
manutenção
• Vida útil superior a 30 anos
• Modelos disponíveis em conformidade com a ANSI/IEEE, IEC
e outras normas de relevância.
Estrutura
Os reatores a núcleo de ar do tipo seco da Trench consistem
de uma série de condutores de alumínio (ou de cobre, sob
encomenda) conectados em paralelo e isolados individualmente
(Fig. 1). Esses condutores podem ser do tipo com pequenas
bitolas ou a cabos específicos com fabricação e projeto
personalizados. O tamanho e tipo de condutor utilizado em
cada reator depende das especificações do reator. Os vários
estilos e tamanhos de condu tores disponíveis garantem o
melhor desempenho, aliado ao menor custo.
Fig. 2: B
obinas de bloqueio
Fig. 3: Reator limitador de corrente em montagem empilhada
Os enrolamentos são mecanicamente reforçados com fibra de
vidro impregnada com resina epóxi, o que, após passarem por
um ciclo de cura em estufa cuidadosamente definido, produz uma bobina encapsulada. A combinação das amarrações
de fibra de vidro horizontais e verticais, combinadas com a
encapsulação de fibra de vidro, minimiza a vibração do reator
e alcança a maxima resistência mecânica. As terminações dos
condutores são soldadas em um conjunto de barras de alumínio chamado “cruzeta”. Essa estrutura resulta em uma unidade
extremamente rígida, capaz de suportar os stress desenvolvidos sob as mais severas condições de curto-circuito.
Bobinas de bloqueio
As bobinas de bloqueio (fig. 2) são ligadas em série às linhas
de transmissão de alta tensão. A principal função da bobina de
bloqueio é fornecer alta impedância nas frequências do sistema
carrier de teleproteção (30-500 kHz) e, ao mesmo tempo,
introduzir impedância insignificante na frequência elétrica (50
ou 60 Hz). A impedância elevada limita a atenuação do sinal do
sistema carrier dentro do sistema de potência ao impedir que
esse sinal seja:
• Dissipado na subestação
• Aterrado em caso de falha fora da rota de transmissão da
distribuidora
• Dissipado em uma derivação de linha ou um ramal derivado
da rota de transmissão principal.
Níveis excepcionalmente elevados de cargas nos terminais,
esforços de tração, à força do vento e a abalos sísmicos podem
ser acomodados no reator. Este projeto exclusivo pode ser
instalado em todos os tipos de climas e ambientes e continuar
a oferecer alto desempenho.
Os reatores a núcleo de ar do tipo seco da Trench são instalados
em áreas poluídas e corrosivas garantindo um funcionamento
livre de problemas. Adicionalmente a reatância fixa do enrolamento, as unidades podem ser fornecidos com derivações
(taps) de indutância variável. Uma série de métodos encontram-se disponíveis para variar a indutância por ajuste fino ou
para fornecer uma gama de passos de indutância.
Além disso, a Trench utiliza vários outros tipos de reatores,
como o de núcleo de ferro.
Reatores em série
Os reatores são ligados em série com a linha ou ao alimentador. Entre as formas mais comuns de utilização estão:
redução da corrente de curto circuito, equilíbrio de impedância
em circuitos (linhas) paralelos, limitação de correntes de energização de bancos de capacitores etc.
Reatores limitadores de corrente
Reatores limitadores reduzem a corrente de curto-circuito
aos níveis compatíveis com a capacidade dos equipamentos
conectados no lado da carga do reator (fig. 3). Suas aplicações
vão desde reatores instalados nos ramos dos alimentadores no
sistema de distribuição até os reatores de transmissão , ligação
entre barras e balanceamento de cargas em sistemas nominais
de até 765 kV / 2100 kV BIL.
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Fig. 4: Reatores de derivação conectados ao terciario do transformador
Reatores associados a bancos de capacitores
Reatores associados a bancos de capacitores são projetados
para ser instalados em série com um banco de capacitores
em derivação de modo a limitar correntes de energização
(inrush) durante as manobras, para limitar as correntes de
outrush devido fechamento durante faltas e para controlar a
frequência de ressonância do sistema após à adição de bancos
de capacitores. Os reatores podem ser instalados em tensões de
sistema com até 765 kV / 2100 kV BIL. Ao especificar reatores
associados a bancos de capacitores, deve se levar em conta a
de corrente nominal contínua, o espectro de harmônicos, a
tolerância dos capacitores e a sobretensão permitida no sistema.
Reatores série para fornos a arco elétrico
O melhor desempenho em fornos a arco elétrico é alcançado
mediante a operação dos eletrodos do forno em baixa corrente e
longo comprimento de arco. Isto requer o uso de um reator em
série no sistema de alimentação do transformador do forno de
arco para a estabilização do arco.
Reatores duplex
Reatores duplex são reatores limitadores da corrente de curto
circuito que consiste de duas meias-bobinas magneticamente
acopladas de forma negativa uma contra a outra. Esses reatores
fornecem propositadamente baixa reatância em condições
permanentes de operação e reatância elevada durante condições
de falta.
Reatores para controle de fluxo de potência
Reatores para controle de fluxo de potência são conectados em
série, em linhas de transmissão de até 800 kV. Estes reatores
modificam a impedância da linha, introduzindo uma tensão em
quadratura, controlando o fluxo de potência e assegurando a
máxima transferência de potência em linhas adjacentes.
Reatores de filtro
Reatores para filtro de harmônicas são usados em conjunto
com capacitores e, às vezes, resistores, formando circuitos
sintonizados de correntes harmônicas. Ao especificar os
reatores de filtro, as magnitudes das correntes na frequencia
fundamental e harmônicas devem ser informadas. Se necessário
realizar ajustes finos de indutância, o intervalo de variação das
indutâncias (taps) e as tolerâncias devem ser especificadas.
Muitas utilizações de filtro exigem um fator de qualidade (fator
“Q”) mais baixo do que o fator de qualidade natural do reator.
Isto é comumente feito conectando-se um resistor no circuito.
Uma alternativa econômica é a inclusão, no reator, de uma
estrutura de anéis para reduzir o fator “Q”. Esta estrutura de
anéis pode reduzir o fator “Q” do reator em até um décimo
do valor natural sem a necessidade de instalar resistores de
amortecimento adicionais. Esses anéis, montados no reator,
estarão acoplados ao campo magnético do reator.
Isto diminui o espeço requerido, problemas de conexão e
confiabilidade de componentes adicionais tais como resistores.
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Fig. 5: Reator de alisamento HVDC
(BIL 1300kV; 2680A; 75mH)
Reatores Derivação
Reatores de derivação são usados para compensar a potência
capacitiva gerada por linhas de transmissão sob carga leve
ou cabos subterrâneos. Normalmente, estes reatores são
conectados ao terciário de transformadores de potência
(fig. 4), mas podem também ser ligados diretamente à linha
em sistemas de até 345 kV.
Reatores Controlados por Tiristores (RCT) são amplamente
utilizados em compensadores estáticos para fornecer
compensação dinâmica em uma barra, através de
microprocessadores. São exemplos de aplicações de reatores
em compensadores estáticos:
• Reatores de Controlados por Tiristores (RCT). A energia de
reativa é compensada mediante o controle da corrente que
flui através do reator por meio de válvulas de tiristorizadas
• Reatores para capacitores controlados por tiristores (TSC)
• Reatores de filtro (FR)
Reatores HVDC
Linhas de HVDC são utilizadas para transmissão de energia
em longas distâncias, bem como em interligações back-toback entre diferentes redes de transmissão. Reatores de HVDC
normalmente incluem as seguintes aplicações:
Reatores de Alisamento, Reatores de filtro harmônico AC e DC,
assim como reatores de filtro de ruído PLC AC e PLC DC.
Além disso, os esquemas de HVDC autocomutados incluem
reatores de conversão.
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Reatores de alisamento
Os reatores de alisamento (fig. 5) são usados para reduzir
a magnitude da corrente de ripple em sistemas DC. São
necessários em linhas de transmissão HVDC para tensões de
sistema de até 800 kV. Eles também são usados em aplicações
de eletrônica de potência, tais como unidades de velocidade
variável e sistemas UPS. A Trench pode ofertar várias opções de
projeto e construção.
Reatores para Ensaios usados em laboratórios
Reatores de Ensaios são usados em laboratórios de alta tensão
e alta potência. Aplicações típicas incluem limitação de
corrente, testes sintéticos de disjuntores, armazenamento de
energia indutiva, linhas artificiais.
Reatores de aterramento de neutro
Reatores de aterramento de neutro limitam a corrente de falta
tipo fase-terra a níveis especificados. A especificação devem
incluir a duração da corrente de curto-circuito e a corrente
contínua em desequilíbrio.
Fig. 6: Bobina de supressão de arco 110 kV
Fig. 7: Reator de derivação variável
Bobinas de supressão de arco (Bobina de Petersen)
Reatores monofásicos de aterramento de neutro (bobinas
de supressão de arco) destinam-se a compensar a corrente
capacitiva de linha para terra durante uma falta fase-terra
monofásica. A bobina de supressão de arco (ASC) representa
o elemento central do sistema de proteção contra faltas para
terra da Trench (fig. 6).
Reatores de derivação variável (VSR)
Os reatores de derivação variável (fig. 7) são ligados em
paralelo às linhas, fornecendo à rede potência reativa indutiva
onde o rápido controle da energia reativa não é necessário. Os
VSR utilizam uma tecnologia de núcleo móvel para fornecer
variação da potência reativa.
Como o sistema elétrico está sujeito a mudanças, a indutância
do ASC utilizada no aterramento do neutro deve ser variável. O
sistema de proteção contra falta para terra desenvolvido pela
Trench utiliza o núcleo da bobina tipo êmbolo (design com
núcleo móvel). Tomando como base sua vasta experiência
na concepção, construção e utilização de ASCs, os produtos
da Trench cumprem as mais rigorosas exigências técnicas de
compensação de faltas para terra.
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São algumas das funções do VSR:
• Manter os níveis de tensão de regime permanente
• Manter o fluxo de potência reativa dentro dos limites
predefinidos
• Manter o fator de potência desejado
Entre as circunstâncias mais comuns de rede que favorecem a
utilização de reatores de derivação variável estão:
• Redes com geração de energia distribuída
• Cargas com alto nível de variação, conectadas linhas áreas de
longa distância ou por cabos subterrâneos
• Conexão redes remotas de energias renováveis (p.ex.,
energia eólica)
Fig. 8: Relé para proteção de filtros
de harmônicas – CPR500
Relé para proteção de filtros de harmônicas (CPR)
Os CPR (fig. 8) são especificamente projetados para
proporcionar uma proteção abrangente as instalações de filtros
e de bancos de capacitores de média e alta tensão.
O novo CPR500 traz, além de tudo isso, uma interface com o
usuario atraves de tela de toque capacitiva, display gráfico e
suporte IEC61850 de comunicação multilinguagem opcional.
Entre suas funções de proteção estão:
• Proteção contra sobretensão de pico repetitivo até o 50º
harmônico
• Proteção de sobrecorrente, subcorrente e faltas para terra
• Proteção contra desequilíbrio de neutro com compensação
residual
• Proteção contra desequilíbrio na linha
• Proteção térmica para elementos de capacitores, resistores e
indutores
• Proteção contra falhas por meio de disjuntor duplo com
lógica programável
• Proteção contra recomutação de capacitores
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O grupo Trench é seu parceiro para soluções de transmissão e
distribuição de energia elétrica hoje e para o desenvolvimento
de novas soluções tecnológicas do amanhã.
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