Capacitores em derivação em sistemas de distribuição

A aplicação de capacitores fixos e automáticos em derivação nos sistemas elétricos de distribuição tem como objetivo principal o aumento da eficiência do sistema elétrico face à redução do fluxo de potência reativa normalmente existente no sistema. Atua como um gerador de potência reativa, na região de instalação, próximo dos centros de consumo. Desta forma, compensa a potência reativa consumida localmente pelas cargas.

Uma vez otimizada a localização e potência kvar de cada banco de capacitores, a estratégia de compensação reativa (fixa ou automática) proverá a energia reativa solicitada pelas cargas e componentes indutivos do próprio sistema, diminuindo o fluxo da componente reativa da corrente elétrica a ser suprida pela SED. Portanto, quando justificada técnica e economicamente, a aplicação de bancos de capacitores torna-se uma solução simples que busca a racionalização e otimização energética para o sistema elétrico.

Como consequência da redução de corrente no sistema, há:  redução de perdas de energia;

 elevação do nível de tensão, com aumento de consumo e faturamento;  aumento na disponibilidade de capacidade de atendimento a novas cargas;  atendimento à regulação vigente quanto ao fator de potência do sistema,

evitando penalidades decorrentes do excedente de reativos;

 postergação e escalonamento de investimentos de grande porte em geração, distribuição e transmissão.

A aplicação de banco de capacitores em derivação deve ser justificada técnica e economicamente, e analisada, caso a caso, segundo as particularidades de cada sistema elétrico de distribuição. Destaca-se que as contribuições não devem ser vistas simplesmente no âmbito de correção de fator de potência, mas como um conjunto de benefícios nos quais haverá os de maior destaque, e os secundários particulares a cada sistema.

Exemplo disto é a aplicação de capacitores em sistemas de distribuição com elevado carregamento, fator de potência horário já atendendo aos requisitos regulatórios, porém com oportunidade de kvar. Neste caso particular, a ampliação e/ou inclusão de bancos de capacitores trará benefícios expressivos, dentre eles redução de perdas e aumento de disponibilidade para atendimento a novas cargas.

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O contraponto deste exemplo são os alimentadores com baixo fator de potência horário, que se caracterizam pelo atendimento a grandes extensões territoriais de baixa densidade, e com reduzido carregamento. Nestes sistemas muitas vezes um único banco de capacitores de 600 kvar ocasionaria sobretensões em carga leve.

5.1.1.1. Banco de capacitores automáticos em derivação

No caso de bancos automáticos de capacitores em derivação é necessário determinar, inicialmente, e em função das condições impostas ao comando, quais os períodos em que o mesmo deverá permanecer em operação.

Desta forma, é necessário conhecer as estratégias de controle e chaveamento possíveis quando da instalação de banco de capacitores automáticos em derivação:

 controle por temporização: o banco de capacitores será chaveado para operacional e não operacional baseado na programação horária estabelecida pela parametrização do controlador.

Este controle somente deve ser utilizado quando há total domínio sobre a curva de carga do alimentador na qual será aplicado, sendo necessário um acompanhamento da evolução desta curva de carga e, principalmente, de eventos sazonais marcantes. Exemplo disto são sazonalidades por feriados (estâncias turísticas), e sazonalidade de culturas (produção rural), pois na ocorrência das mesmas o controle por temporização poderá resultar em graves problemas operacionais e de sobretensão;

 controle por temperatura: o banco de capacitores automáticos será chaveado para operacional e não operacional baseado na temperatura ambiente.

Este estratégia de operação é utilizada em alguns países na qual a carga instalada de ar-condicionado é significativa, e cujo hábito de consumo é a utilização destas cargas de forma abrangente pelos consumidores conforme temperatura ambiente;

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 controle por tensão com programação temporal: o banco de capacitores automáticos será chaveado para operacional e não operacional baseado no “setpoint” e na faixa de insensibilidade de tensão, os quais são definidos por faixas horárias;

 controle exclusivo por tensão: o banco de capacitores automáticos será chaveado para operacional e não operacional baseado exclusivamente no “setpoint” e na faixa de insensibilidade de tensão;

 controle por temperatura com programação temporal: o banco de capacitores automáticos será chaveado para operacional e não operacional baseado nas temperaturas indicadas para chaveamento. As temperaturas são definidas por faixas horárias, não havendo operação em horários sem programação de temperatura;

 controle por corrente: o banco de capacitores automáticos será chaveado para operacional e não operacional baseado na medição e evolução da corrente medida em apenas uma das fases;

 controle por potência reativa (var): o banco de capacitores automáticos será chaveado para operacional e não operacional baseado na potência reativa trifásica. Potência esta calculada pelo controlador baseado na multiplicação por três da potência reativa monofásica medida.

Este último é o controle mais efetivo para chaveamento do banco de capacitores, uma vez que tal estratégia também considera como prioridade atendimento dos níveis de tensão especificados pelo usuário. Sendo assim, torna-se efetivamente um controle adaptativo, atendendo evolução das cargas e reconfigurações do sistema em manobras.

Para as estratégias de controle por temporização, temperatura, corrente, e potência reativa, o controlador tem como prioridade a operação dentro dos limites especificados de tensão. Para tal, o controlador realiza cálculo da estimativa de tensão quando do chaveamento do banco de capacitores automático, evitando assim um ciclo de operação desnecessário, com chaveamento para operacional seguido de chaveamento para não operacional.

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Outros recursos são o bloqueio de religamento por 5 minutos após cada operação de chaveamento para não operacional; assim como, controles de limitação de chaveamentos diários, e controle histórico dos últimos chaveamentos com identificação do evento gerador e informações de operação (nível de tensão e potência reativa antes e depois).

Benefícios adicionais aos já abordados são:

 ponto adicional de monitoramento de corrente, tensão e potência reativa;  detector de variação de tensão por fase, possibilitando a identificação de

fusíveis queimados e chaves travadas, disparando alarme. Proporciona assim atuação corretiva com agilidade e rapidez sem comprometer a operação do sistema elétrico com desbalanceamentos que poderiam ser originados desta operação;

 ponto de monitoramento remoto da distorção harmônica total (DHT), assim como das 3ª, 5ª e 7ª harmônicas;

 controles que possibilitam, a baixo custo, atendimento à Resolução ANEEL 505/2001 [33] em condições de contingência.