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CHAVEAMENTO DE BANCOS DE CAPACITORES
SUBMETIDOS A REDES ELÉTRICAS COM ALIMENTAÇÃO NÃO
SENOIDAL
Luis Carlos de Miranda Júnior – [email protected]
IFG/Itumbiara
Rui Vagner Rodrigues da Silva – [email protected]
IFG/Itumbiara
Programa Institucional de Bolsa de Iniciação Científica/PIBIC, Edital
005/2013-PROPPG
Resumo:
Devido a grande utilidade e o interesse em compensação de reativos em
sistemas elétricos, o uso de bancos de capacitores de um ou mais estágios
tem sido sempre a opção mais utilizada. A análise, modelagem e simulação
de fenômenos associados a presença de bancos de capacitores
monofásicos e trifásicos em sistemas elétricos, constituem motivo de
pesquisas e publicações desde o início do século. Este trabalho irá
descrever os efeitos transitórios através de modelagens matemáticas e
simulações computacionais, envolvendo diversas configurações de circuitos
de energização e desenergização de bancos de capacitores monofásicos e
trifásicos levando em consideração a alimentação não senoidal da rede de
alimentação. Os estudos de cargas não lineares são muito importantes, já
que é cada vez mais comum em instalações industriais e residenciais a
utilização de equipamentos que distorcem as formas de onda da corrente e
tensão, como por exemplo, conversores estáticos, inversores, fontes
chaveadas, entre outros. Diante disso, o objetivo desse trabalho foi analisar
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o comportamento dos bancos de capacitores monofásicos e trifásicos
através de simulações computacionais, utilizando a ferramenta MatLab®,
durante manobras de chaveamento, que são abertura e fechamento,
quando a rede de alimentação é senoidal e não senoidal com presença de
distorções harmônicas.
Palavras-Chave: Bancos de capacitores, Qualidade de energia, Modelagem de bancos de
capacitores.
1. Simulações Computacionais
Na simulação monofásica os resultados obtidos mostram que no fechamento
do banco de capacitores a tensão transitória com alimentação não senoidal (tensão
de alimentação com THD de 10%) chega a ser 30% maior que na alimentação
senoidal e as correntes na carga apresentam transitórios praticamente semelhantes.
Na abertura do banco de capacitores a tensão na carga é em torno de 25% maior
para alimentação não senoidal que para senoidal e a corrente transitória de carga é
praticamente igual para os dois casos. Conclui-se, portanto, que quando os
capacitores são alimentados com tensão não senoidal em circuitos monofásicos, os
transitórios de tensão nas cargas podem chegar a níveis de 25 à 30% maior. As
distorções harmônicas dos transitórios com alimentação monofásica, tanto de
corrente quanto de tensão, tanto de abertura quanto de fechamento dos bancos,
ficaram em torno de 40% maiores quando a tensão de alimentação da fonte estava
com 10% de THD.
A título de exemplo, na simulação trifásica, as formas de onda de tensão e
corrente na carga após a abertura do banco de capacitores, para alimentação não
senoidal, podem ser visualizadas nas figuras 1 e 2.
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Figura 1 – Tensão na carga com alimentação
Figura 2 – Corrente na carga com
não senoidal.
alimentação não senoidal.
Os resultados mostraram que no fechamento do banco de capacitores no
circuito trifásico a tensão transitória com alimentação não senoidal ficou ligeiramente
menor, em torno de 7%, que na alimentação senoidal e as correntes na carga para
alimentação não senoidal apresentaram um valor 20% maior. Na abertura do banco
de capacitores no circuito trifásico, a tensão transitória com alimentação não
senoidal, apresentou um valor 14% maior e, as correntes transitórias senoidais e
não senoidais são praticamente as mesmas.
As distorções harmônicas de tensão dos transitórios com alimentação
trifásica, no fechamento do banco de capacitores, apresentaram um aumento em
torno de 5% quando alimentado em tensão não senoidal e as correntes transitórias
apresentaram um aumento de 16% nas distorções harmônicas.
As distorções harmônicas de tensão dos transitórios com alimentação
trifásica, na abertura do banco de capacitores, apresentaram uma redução em torno
de 4% quando alimentado em tensão não senoidal e as correntes transitórias
apresentaram um aumento de 10% nas distorções harmônicas.
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2. Conclusões
Os resultados mostraram que na realização de projetos preliminares de
banco de capacitores tanto para suprimento de reativos como controle de tensão é
necessário ficar atento quanto aos níveis de tensões e correntes transitórias que
aparecem nos terminais das cargas. Pode-se utilizar as simulações implementadas,
para futuramente simular outros casos de falta de qualidade de energia, como:
desequilíbrios, afundamentos e elevações momentâneas de tensão.
3. Referências Bibliográficas
[1] Fragoas, A.G.; “Estudo do caso do uso de bancos de capacitores em uma
rede de distribuição primária – indicativos da sua viabilidade econômica”,
Trabalho de Conclusão de Curso, São Carlos – SP, 2008.
[2] Angueth de Araujo, A. E.; Rocha, A. C. O.; Silva Duarte, L. H.; Santos Novais,
M.; “Manobra de Bancos de Capacitores – Resultados Práticos da Aplicação de
Técnicas de Mitigação de Transitórios”, Artigo Científco do V SBQEE (Seminário
Brasileiro sobre Qualidade da Energia Elétrica), UFMG – CEMIG – Belo Horizonte,
2003.
[3] Fernandez, P. C.; “Estudo de Energização de bancos de capacitores de
grande porte realizado no simulador digital em tempo real (RTDS TM) de Furnas
utilizando disjuntores com sincronizador”, XIV SNPTE (Seminário Nacional de
Produção e Transmissão de Energia Elétrica), GSI (Grupo de Estudo de
Sobretensões, Coordenação de Isolamento e Interferências) – Furnas Centrais
Elétricas S. A., Belém – PA, 1997.
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