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Afundamentos de origem externa e soluções com DVR – Parte 1

Edição 122 – Março de 2016
Por José Starosta
 

 

Já apresentamos em colunas anteriores os aspectos da origem dos afundamentos; aqueles de origem interna que são causados pelas próprias cargas da instalação, conforme mostra a Figura 1, e os afundamentos causados por origem externa que ocorrem em função de causas do suprimento, no caso, a distribuidora ou os geradores (Figura 2). No caso dos afundamentos por razões internas, a adoção de técnicas conhecidas de mitigação do acionamento das cargas pode resolver a situação (acionamentos estáticos, compensação reativa adequada e outros). Já quando o distúrbio é originado pela fonte, outras ações são necessárias.

Os afundamentos de tensão (caso específico das variações de tensão de curta duração – VTCDs), os “voltage sags” ou ainda os “voltage dips” são tratados pelas normas usuais (Prodist – Módulo 8; IEEE e IEC) como distúrbios ou variações bruscas na forma de onda de tensão a partir de decréscimo entre 0,1 e 0,9 pu do valor eficaz da tensão nominal, com duração entre 0,5 ciclo até a ordem de dezenas de ciclos, dependendo da norma.

 


Figura 1 – Afundamento causado por razões internas.

 

Os afundamentos de tensão são considerados como aqueles distúrbios de qualidade de energia que mais causam problemas de operação nas indústrias, prédios comerciais, centros de dados e outros, apesar de as distorções harmônicas aparecerem sempre como grandes “fantasmas”. Fato bastante discutido é a situação em que mesmo que se caracterize que determinado evento de afundamento tenha origem no suprimento de energia, portanto, e em princípio na distribuidora, há de se entender que aqui no Brasil estas distribuidoras não geram e nem transmitem a energia. Em outras palavras, se os afundamentos têm origem nos circuitos, à montante das subestações das distribuidoras, na transmissão, por exemplo, o distúrbio será retransmitido aos consumidores e as distribuidoras nada terão o que fazer em termos de operação. Além do desligamento intempestivo das cargas que não suportam estes afundamentos, o fenômeno é também apontado como causa raiz de queima de sistemas de controle e acionamento. Observa-se que, até que a tensão de alimentação seja regularizada após o primeiro afundamento, distúrbios subsequentes são observados devido à própria interação entre fontes e cargas, com prejuízos à operação e à própria integridade de equipamentos.


Figura 2 – Afundamento causado por razões externas.

 

 

Aplicação dos DVR (Dynamic Voltage Restoration)

 

Os DVRs, sigla de “Dynamic Voltage Restoration”, são equipamentos compostos por elementos estáticos de controle e manobra, capacitores ou baterias e outros dispositivos, cujo propósito é o de manter a tensão de alimentação em partes da instalação que contemplem cargas importantes, quando ocorrem os afundamentos por razões externas. A Figura 3 apresenta o modelo de ligação dos DVRs entre a rede e a carga (em ligação tipo shunt).

 

 


Figura 3 – Esquema de ligação do DVR.

 

 

Ao contrário dos UPS cujo principal proposito é o de manter o fornecimento de energia à carga em situações de interrupção, os DVR operam no restabelecimento da tensão residual à níveis aceitáveis e durante períodos pré-estabelecidos. Isto é, o DVR irá operar, por exemplo, em limite de tensões entre 30% pu e 85% pu em períodos de até 500 milissegundos ou especificações de mesma ordem de grandeza. Quanto maior for o tempo de sustentação da carga ou o intervalo de range das tensões máximas e mínimas, maior será a fonte de energia e, portanto, maior o custo do equipamento. A Figura 4 ilustra as características do afundamento e o range (intervalo) de tensão aceitável.


Figura 4 – Esquema de operação do DVR.

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