Sistemas de compensação de energia reativa. A importância da manutenção e os cuidados com a ressonância harmônica

jun, 2019

Capacitores quando instalados e operados em condições ideais podem possuir tempo de vida útil superior a 100.000 horas. Contudo, este valor é exponencialmente reduzido quando as condições de operação diferem das ideais, como as altas temperaturas, ou quando os capacitores são submetidos a transientes de manobra, às correntes harmônicas, sobretensões e outras situações que contribuem para as suas falhas.

Capacitores para compensação reativa como os conhecemos (em latas, ou canecas) são associação adequadas de capacitores menores, que possuem característica de construção que considera a operação parcial mesmo que parte da capacitância tenha sido perdida devido a falhas no dielétrico (sistemas regenerativos ou self-healing).

Sistemas de compensação de energia reativa instalados na presença de cargas não lineares devem prever a existência de reatores que são associados aos seus capacitores, formando grupos sintonizados em alguma(s) frequência(s) que sejam adequadas ao projeto. Nesta situação, a operação confiável destes sistemas deve prever a contínua observação dos valores de potência reativa de cada um dos grupos (degraus) dos bancos de capacitores e a imediata intervenção em caso de perda de capacidade, evitando que o problema se alastre para as outras células vivas, principalmente por conta da mudança de frequência de ressonância.

A redução da capacitância equivalente do grupo ligado a um indutor aumenta o valor da frequência de ressonância, modificando o valor inicial e incrementando a circulação das correntes harmônicas tanto nos capacitores como na rede, dando origem a uma nova e indesejada ressonância harmônica, incorrendo em queima de outras células capacitivas. A figura 1 ilustra a mudança de frequência de ressonância de um sistema de compensação inicialmente operando de forma antirressonante e que, devido, à perda da capacitância, passa a sintonizar uma outra frequência harmônica, que provocará a queima dos capacitores existentes em curto prazo, causando transtornos às instalações. Portanto, a operação confiável de sistemas de compensação reativa deve prever a contínua observação dos valores de potência reativa de cada um dos grupos (degraus) dos bancos de capacitores e a imediata intervenção em caso de perda de capacidade.

Também deve-se pesquisar as causas que teriam ocasionado a queima parcial. Um compensador de energia reativa/banco de capacitores em situação de ressonância elevará a tensão do barramento onde está conectado, produzindo danos nos capacitores por perda de isolação e até em outros componentes internos, como chaves estáticas e outros elementos de manobras. Os equipamentos são sempre dimensionados através de medições ou estimativas prévias ao projeto que definem suas especificações, incluindo o valor da frequência de ressonância nominal que deve ser mantida. Sua modificação compromete a integridade do sistema.

Figura 1 – Comportamento da impedância em sistema antirressonante original e com redução da potência reativa dos capacitores.

José Starosta é diretor da Ação Engenharia e Instalações e membro da diretoria do Deinfra-Fiesp e da SBQEE.

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