c) Compensador Unificado de Distribuição (UCPC)

O Universal Custom Power Conditioner (UCPC), ou Compensador Unificado de Distribuição, é um equipamento que possui as configurações

shunt e série, idênticas às do D-StatCom e do DVR respectivamente, com o

diferencial de trabalharem de forma integrada. Como conseqüência, essa tecnologia agrega as funções dos outros dois compensadores avançados, com a diferença de não necessitar de qualquer tipo de armazenador de energia, como ilustra a figura 2.10.

Figura 2.10 – Configuração básica do Condicionador Unificado de Distribuição (UCPC).

A aplicação desse equipamento nos sistemas de distribuição é altamente atrativa, já que pode reunir todas as filosofias Custom Power de compensação de reativos e mitigação de distúrbios elétricos [40].

Como os inversores shunt e série estão conectados através de um elo CC, a energia necessária para a mitigação de afundamentos e elevações de tensão é retirada da própria fonte do sistema, através da absorção de corrente, feita pelo inversor shunt, e injeção pelo inversor série. Apesar de essa característica tornar desnecessária a utilização de fontes externas de energia, pode representar uma limitação operativa na mitigação desses distúrbios, uma

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vez que um elevado valor de corrente é requerido pelo inversor shunt durante a ocorrência do distúrbio.

A variação da energia instaurada no capacitor é determinada pela diferença das potências injetada e absorvida.

A maior quantidade de componentes, aliada à complexidade do sistema de controle, devida à variedade nas formas de operação, faz com que esse equipamento tenha um custo de aquisição consideravelmente maior do que os outros tipos de compensadores estáticos avançados de distribuição. Por isso, sua utilização em um determinado sistema se tornará mais viável economicamente, se existir a necessidade de compensação de variados distúrbios elétricos.

2.5.3

M

I

A

C

As referências [28, 29, 35] descrevem as soluções mais efetivas para o aumento da suportabilidade dos acionamentos e das cargas elétricas frente às ocorrências das VTCDs, que podem ser resumidas da seguinte forma:

• Aumento da capacitância no elo CC de cargas eletrônicas: O capacitor dimensionado pelo fabricante serve apenas para filtrar a tensão retificada. O incremento da capacitância original aumenta a suportabilidade e reduz o ripple CC. Porém, tal alteração pode resultar em maiores picos de corrente, em regime permanente e durante o distúrbio. Essa solução é simples e melhor aplicável às pequenas cargas, mas, para certas aplicações, pode necessitar de considerável espaço extra e circuitos adicionais para pré-carga; • Ajuste das proteções intrínsecas ao equipamento: Com o

conhecimento das curvas de sensibilidade da carga, é possível promover a redução da sensibilidade das suas proteções para que

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haja uma redução na freqüência de parada devida a afundamentos e elevações de tensão;

• Aumento da constante de inércia de motores: Essa ação é aplicável a motores com e sem acionamento, apresentando bastante êxito na minimização da variação de velocidade da carga. Porém, tal modificação implica o aumento do tempo de partida do motor, e de recuperação das condições iniciais do acionamento.

Essas referências, citadas no início desta seção, ainda fazem menção aos principais métodos de melhoria da imunidade dos Adjustable Speed Drives (ASDs), equipamentos esses que figuram entre as grandes vítimas da ocorrência de VTCDs, uma vez que são cargas eletrônicas sensíveis, amplamente utilizadas em ambientes industriais.

2.6 CONSIDERAÇÕES FINAIS

Neste capítulo, foram descritas as definições e as classificações das VTCDs, bem como suas causas, conseqüências e principais métodos de prevenção e mitigação dos efeitos de sua ocorrência.

Dos tipos de VTCDs, destacou-se o afundamento de tensão, por ser o distúrbio mais freqüente em redes elétricas e, por isso mesmo, o principal causador de prejuízos às classes de consumidores. Dessas classes, a industrial é considerada a principal vítima de prejuízos, devido à quantidade de cargas elétricas e ao volume de dinheiro envolvido em seus processos.

Apesar de o Restaurador Dinâmico de Tensão, foco principal desta dissertação, não ser capaz de mitigar interrupções de curta duração, a

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descrição desse distúrbio foi válida, uma vez que compõe as VTCDs e que sua ocorrência pode estar condicionada à ocorrência de elevações ou afundamentos de tensão.

Apesar do Prodist ainda não ser um conjunto de documentos consolidados, a sua descrição é válida, considerando-se a importância que terá perante o setor elétrico brasileiro, principalmente para os envolvidos com a distribuição de energia elétrica.

Ambos os procedimentos de rede nacionais ainda possuem limitações referentes às descrições e normalizações de termos relacionados às VTCDs. Essas referências não mencionam se a tensão remanescente do sistema durante a VTCD deve ou não ser utilizada para caracterizar a amplitude do distúrbio.

Já é reconhecido que existem outras características das VTCDs, além da amplitude e duração do distúrbio, que afetam os equipamentos. Porém, tais características não são sequer abordadas nos procedimentos nacionais.

Quanto às diversas técnicas de inibição dos efeitos das VTCDs, conclui-se que, apesar de existirem diversos métodos e dispositivos com desempenhos e custos de aquisição dos mais variados níveis, a escolha de uma ou mais opções de mitigação deve ser feita, baseada em estudos econômicos que apontem a menor relação custo/benefício.

Levando em consideração os tipos de conexão dos compensadores

Custom Power e, como conseqüência, as diferenças nos desempenhos frente

às VTCDs, cabe aqui uma sucinta comparação entre eles.

Comparando o desempenho do DVR com o do D-StatCom, a referência [20] mostra a significativa superioridade do primeiro frente aos afundamentos e elevações de tensão. Porém, além de prover uma melhor compensação de reativo, o D-StatCom tem o diferencial de mitigar interrupções de curta duração. Por isso, conclui-se que, para um sistema que necessite de um

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dispositivo especialista em mitigação de elevações e, principalmente, afundamentos de tensão severos e de maior duração, a melhor opção é o DVR. Já para um sistema que precise de mitigação de todos os tipos de VTCDs, ou que necessite da mitigação de afundamentos e elevações menos severos, aliada à necessidade de compensação mais eficaz do reativo das cargas, a opção mais indicada seria o D-StatCom. Contudo, é importante salientar que, apesar de o DVR ter um melhor desempenho frente às elevações e afundamentos de tensão, a capacidade do D-StatCom de mitigar tais distúrbios não pode ser subestimada, como mostram as referências [20, 36].

Pode-se dizer que o princípio de mitigação de VTCDs utilizado pelo UCPC é o mesmo daquele usado pelo DVR, uma vez que ambos utilizam o inversor e o transformador série para a injeção do complemento de tensão. Mas o fato de o primeiro retirar da própria rede elétrica a energia necessária para a mitigação não o torna uma opção mais atrativa do que o segundo. Existem topologias de DVR capazes de retirar essa energia do próprio sistema, bem como de outros sistemas independentes, conforme será detalhado no capítulo 3. Por isso, pode-se dizer que, apesar de o UCPC ter uma conexão série com mesmo princípio de funcionamento, o DVR é a melhor opção para a mitigação exclusiva de afundamentos e elevações de tensão, por ser um equipamento mais barato. O UCPC só se torna uma alternativa mais viável, quando existir a necessidade adicional de mitigação de distúrbios elétricos, a qual o DVR está inapto a fazer.

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CAPÍTULO 3