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Edição 75 / Abril de 2012
Por José Starosta
No contexto do módulo 8 dos Procedimentos de Distribuição (Prodist) da Agência Nacional de Energia Elétrica (Aneel), o afundamento de tensão, que é tratado na literatura internacional como “voltage sag”, faz parte dos fenômenos definidos como variação de tensão de curta duração. Na coluna do mês passado, iniciamos este assunto falando sobre a classificação das variações de tensão, ocorrências e medições. Neste artigo, continuaremos a tratar deste assunto.
Soluções e ações corretivas
a) Afundamentos de tensão por razões internas
Algumas das soluções e ações corretivas para afundamentos de tensão são bastante conhecidas e aplicáveis há bastante tempo, como é o caso das chaves compensadoras de partida ou as chaves estrelas-triângulo que reduzem as correntes de partida de motores evitando os afundamentos de tensão.
Nas ultimas décadas os acionamentos estáticos, como os equipamentos de partida suave (ou soft-start) e os inversores de freqüência, foram introduzidos no mercado para a mesma aplicação e já são bastante comuns.
Outra solução interessante para grandes sistemas (milhares de HP), ilustrada na Figura 1 em sistema de bombeamento é a compensação estática de energia reativa de partida proporcionada por compensadores estáticos adequados. Como a corrente de partida possui grande componente reativa, a compensação desta energia reativa em tempos adequados possibilita a compensação do afundamento de tensão. Esta solução é ainda bastante aplicável quando da existência de geradores que alimentam os motores em sistemas não conectados a redes de distribuição, portanto, com baixa potência de curto-circuito.
Figura 1 – Sistema de bombeamento com quatro motores de 1,5 MW (Nova Zelândia). Fonte: Elspec.
As Figuras 2a e 2b ilustram uma situação em que quatro motores de 1,5 MW cada são alimentados por rede em 11 kV e possuem suas partidas compensadas por compensador estático de 8,4 Mvar (reduzindo dos quase 10 Mvar de partida para valores menores que 2 Mvar). Neste caso, o mesmo compensador opera nas partidas escalonadas de cada um dos motores e os resultados apresentam a redução da queda de tensão na partida de 8,8% para 2,8%. A Figura 3 ilustra o diagrama unifilar da solução aplicada.
Figura 2a – Motor startup sem compensação – rede de 11 kV.
Figura 2b – Motor startup com EQ-ST em rede de 11 kV com 66% de compensação.
Figura 3 – Diagrama unifilar da solução aplicada, considerando compensadores estáticos que compensam a energia reativa na partida e em regime. Fonte: Elspec.
Afundamentos de tensão por razões externas
Diversas soluções são aplicáveis nos casos de afundamentos de tensão por razões externas. As fontes de contingenciamento como UPS ou geradores são bastante aplicadas, não só para afundamentos, mas também para interrupções por longos períodos.
Outra possibilidade são os “compensadores de afundamentos” normalmente conectados no ponto de acoplamento comum, constituídos por conjuntos de filtros capacitivos que compensam por alguns ciclos e em cada uma das fases os afundamentos na tensão de alimentação, até um valor mínimo aceitável.
Ações corretivas que promovam melhores condições de isolamento nos circuitos de distribuição e seus componentes é outra possibilidade com bons resultados, visto que circuitos aéreos de distribuição em redes não isoladas estão sujeitos a toda sorte de intempéries e naturalmente falhas.
Conclusão
A avaliação e a medição da severidade do afundamento de tensão é a primeira ferramenta para a mitigação deste fenômeno, um dos principais no rol de mitigação da qualidade de energia e interferências operacionais em plantas industriais, prédios comerciais e mesmo em residências.
Sua avaliação requer o uso de instrumentação adequada às prescrições da IEC 61000-4-15. As soluções corretivas podem ser tomadas nas fontes, nas cargas, na topologia da instalação ou com a instalação de dispositivos de compensem o fenômeno como filtros, compensadores, acionamentos e outros.
