O que é um Compensador Síncrono?
Um compensador síncrono é uma máquina elétrica rotativa, normalmente de grande porte, que ajuda a manter a rede elétrica forte e robusta, independente do tipo de geração de energia disponível (solar, eólica, hidro, térmica, etc) e do nível de demanda (carga pesada, carga leve, etc).
Contribui com a inércia do sistema, com a capacidade de curto-circuito, e no controle de tensão e reativo. Se trata de uma opção com ótima relação custo-benefício, frente às outras opções como bancos de capacitores, bancos de reatores, STATCOM, SVC, dentre outros.
O compensador faz parte da família das máquinas síncronas. A diferença é que o compensador síncrono não gera energia como um gerador síncrono, e nem produz trabalho como um motor síncrono. O compensador consome pequena quantidade de energia da rede (potência ativa) para se manter operando.
Instalado normalmente em uma subestação, pode ser instalado junto à geração de energia (parques eólicos, fazendas solares, etc), na rede de transmissão, na distribuição ou mesmo em zonas industriais.
Com potência desde 10 MVA até mais de 300MVA, essas máquinas costumam ser construídas com pólos salientes, mas podem também contar com pólos lisos.
Por se tratar de uma máquina síncrona, os compensadores necessitam de uma fonte de corrente contínua para alimentar o enrolamento de campo (enrolamento do rotor), que usualmente é suprido através de uma excitatriz estática (com escovas) ou de uma excitatriz brushless (sem escovas). Aí entra a necessidade de um RTX POWER para cada compensador!
Possuindo forma construtiva apropriada, com polos salientes, permite operar com corrente de excitação nula ou até negativa. Um RTX POWER que opera em quatro quadrantes é a solução!
Sistema de Excitação em 4 Quadrantes
para Compensadores Síncronos
A crescente entrada em operação de grandes usinas solares e eólicas tem evidenciado a necessidade do sistema interligado em encontrar fontes para elevar o nível de curto-circuito, melhorar o controle de tensão e reativo, além de agregar inércia.
Uma alternativa eficiente, econômica e tecnicamente viável é a instalação de Compensadores Síncronos.
Os compensadores síncronos podem possuir características construtivas específicas, permitindo que a excitação se dê no sentido positivo (excitação tradicional), mas também excitação no sentido inverso (excitação negativa). Estamos falando de um Sistema de Excitação operando em quatro quadrantes.
Princípio de Funcionamento
A figura abaixo apresenta a estrutura de potência para o sistema de excitação em 4 quadrantes, que consiste em duas pontes retificadoras de Graetz trifásicas conectadas em antiparalelo.
A polaridade da tensão apresentada sobre a carga Z é tomada como referência. Os quadrantes envolvidos na operação desta estrutura podem ser vistos abaixo:
Inicialmente a corrente que circula na carga Z (campo do gerador) é proveniente da ponte positiva (P), que fornece à carga uma tensão positiva (quadrante I). Ao final do processo a corrente circulará no sentido inverso, sendo fornecida pela ponte negativa (N) com uma tensão negativa sobre a carga (quadrante III). A ilustração das duas etapas citadas pode ser vista na figura abaixo, que apresenta duas fases quaisquer durante a operação.
No sistema de excitação em 4 quadrantes, a ponte positiva corresponde à corrente de campo no sentido direto, podendo operar durante condições transitórias do sistema, ou até mesmo no caso de uma auto-excitação, com tensão de campo negativa (quadrante II). Da mesma forma, a ponte negativa pode operar transitoriamente com a tensão de campo positiva (quadrante IV), porém permanecendo com o sentido da corrente de campo reversa.
A dificuldade encontrada no processo de inversão de corrente utilizando pontes em antiparalelo é a detecção precisa da extinção total de corrente na ponte positiva, antes de liberar os pulsos de comando para a ponte negativa, e vice-versa. Uma comutação inadequada provoca curto-circuito nos conversores com a posterior abertura dos fusíveis.
A REIVAX domina este processo de inversão de corrente em sistemas de excitação 4 quadrantes.
Possui controladores RTX POWER nas maiores máquinas da América Latina:
- CS 323MVA – SE Araraquara – ISA CTEEP
- CS 300MVA – SE Tijuco Preto – ELETROBRAS FURNAS
- CS 250MVA – SE Santo Ângelo – ISA CTEEP
- CS 250MVA – SE Embu-Guaçu – ISA CTEEP
- CS 110MVA – SE Marmeleiro 2 – ELETROBRAS ELETROSUL