ALUMAR – Primeira aplicação do módulo PASS no Brasil

Em (KLADT, 2001) é apresentado uma experiência prática de aplicação de novas tecnologias em equipamentos de alta tensão e novos conceitos em subestações, em subestação de grande porte.

O autor evidencia os pontos mais significativos do projeto de ampliação de uma SE 230 kV em operação; ampliação esta que não estava prevista no projeto original. A solução adotada para esta situação, atendendo as necessidades do operador, foi obtida com a relocação de um banco de capacitores e a aplicação de uma nova tecnologia com a utilização de um módulo compacto integrado de alta tensão, denominado PASS, pela primeira vez no Brasil.

O operador da subestação é a ALUMAR - Consórcio de Alumínio do Maranhão, situada na cidade de São Luís. A unidade é um complexo integrado de produção, que envolve um Porto, uma Refinaria e uma Redução, onde no primeiro são recebidas algumas matérias primas e expedidos os produtos; no segundo a bauxita é transforma em alumina; e no terceiro essa alumina é transformada em alumínio metálico nos fornos eletrolíticos. Esses fornos, denominados de Linhas de Cubas, são transformando 730.000 toneladas de alumina em 365.000 toneladas de alumínio em estado líquido, por ano, através do processo eletrolítico que consiste em circular corrente elétrica da ordem de 220 kA médios no banho eletrolítico (KLADT, 2001). A alimentação de energia elétrica do complexo é feita pela rede básica a partir da SE São Luis II através de duas linhas de transmissão em 230 kV, e rebaixada aos níveis de distribuição pelas SE Redução e SE Refinaria, com uma potência total instalada da ordem de 1.700 MVA e demanda média de 650 MW na Redução e 32 MW na Refinaria. Na Figura 58 mostra o complexo industrial Alumar.

Figura 58 – Complexo Industrial Alumar

Fonte:(KLADT, 2001)

A subestação da unidade intitulada de Redução, objeto do estudo de aplicação, possui arranjo básico em barra dupla com disjuntor de interligação das barras de 230kV e 13,8kV respectivamente. Para a tensão de 34,5kV o arranjo é em barra dupla sem disjuntor de interligação destas barras. Antes da ampliação já existiam na subestação da Redução dezenas de equipamentos, tais como:

 Transformadores abaixadores;  Transformadores reguladores;  Retificadores;

 Filtros de Harmônicos;

 Transformadores de Serviços Auxiliares; e  Bancos de capacitores.

No projeto original da SE Redução foram previstos: um transformador 230/34,5 kV para cada Linha de Cuba e um reserva. Durante reparos em um dos transformadores, após um sinistro, foi encontrada uma falha interna (sem relação com o sinistro), que ameaçava causar arcos elétricos internos, consequentemente a queima do transformador (KLADT, 2001).

Sabendo que os três transformadores remanescentes possuíam o mesmo projeto, análises e inspeções foram feitas apontando evidências do mesmo tipo de falha do

transformador defeituoso. Uma vez que este tipo de falha poderia ocasionar a queima inesperada de qualquer um dos três transformadores, decidiu-se, em meio a várias outras soluções propostas, comprar e instalar um segundo transformador reserva “hot spare”. Sendo necessário assim uma ampliação da subestação (KLADT, 2001).

O benefício esperado do investimento nesta ampliação era assegurar a continuidade no fornecimento de energia elétrica ao processo de produção de alumínio das três Linhas de Cubas, e evitar a interrupção de produção de alumínio.

Para implantação desta ampliação foram feitas inúmeras cotações e a análise a técnica para a comparação das propostas foi composta por mais de 50 itens, dentre os quais destacou-se:

 Impactos ambientais / conservação de energia;  Aumento na confiabilidade operacional;  Aumento na flexibilidade operacional; e  Inovação tecnológica.

Após a equalização, tabulação e ranqueamento das propostas técnicas, verificou-se que a proposta com a utilização de equipamentos de manobra integrado em um único módulo de AT a SF6 denominado PASS, era a de maior pontuação, principalmente pela a compactação

que proporcionava à ampliação. O módulo seria capaz de executar toda as funções necessárias em um bay nos arranjos mais usuais de subestações devido a possibilidade de configuração que poderia incluir até seis aparelhos de alta tensão num equipamento só, como mostra a Figura 59. O módulo integrado de alta tensão PASS era comandado através de uma unidade de comando numérico REC580 montada no cubículo integrado de comando e controle, instalado na casa de comando e controle da SE, distante 250 m da localização do módulo PASS no pátio de 230 kV (KLADT, 2001).

Além disso, o módulo era equipado com funções de monitoramento e auto supervisão online e disponibilizava todos os dados necessários para um diagnóstico mais amplo, permitindo a realização de manutenções preditivas.

Figura 59 – Módulo integrado de alta tensão

Fonte: adaptado de(KLADT, 2001)

A Figura 60 mostra o corte da ligação do módulo integrado de AT ao transformador de potência e as barras de alta tensão. Nota-se que não são utilizadas chaves isoladoras para isolar o módulo PASS. Este conceito é válido em virtude da alta confiabilidade do módulo sendo demostrado em estudos comparativos de disponibilidade de que a inserção de chaves isoladoras irá reduzir a disponibilidade do bay. Chama-se a atenção também para a redução do número de fundações, o que reduz o prazo e custo de construção e a redução do número de conexões de AT, aterramento e fiação secundária reduzindo-se consequentemente o prazo e custo de materiais de montagem e construção (KLADT, 2001).

Figura 60 – Corte da Ampliação da SE Redução

Fonte:(KLADT, 2001)

Portanto, para essa aplicação, a implementação da solução híbrida se mostrou muito viável, adequada e ideal; não causou aumento nos custos e ainda trouxe benefícios adicionais de disponibilidade e confiabilidade (KLADT, 2001).