STATCOM Static Synchronous Compensator

Transcrição

1 STATCOM Static Synchronous Compensator Henrique Katsumi Sasaki Leandro de Orte Stamm Disciplina: Controle de Carga em Sistemas Elétricos (ET7EB) Professor: Dr. Raphael A. de S. Benedito

2 O que é? Aparelho FACTS (Flexible Alternating Current Transmission System); STATic synchronous COMpensator; Composto por inversores, transformadores, capacitor e controles; Fonte: Carlos André Carreiro Cavaliere (2001)

3 Desenvolvido como um avanço do SVC (static VAR compensator); Aplica-se VSC (voltage source convertor - conversor fonte de tensão); Utiliza chaves autocomutadas (GTOs; IGBTs) O que é?

4 O que é?

5 O que é?

6 Classificação dentro dos FACTS

7 Um pouco de História! Desenvolvimento: 1976, pesquisas no Japão (Kansay Electric Co. Ltd. e Mitsubishi Electric Corporation); Objetivo: aumentar capacidade de corrente de compensação e diminuir tamanhos (problemas nos SVCs) Primeiro protótipo: 1980 (20 MVA, 77 kv); Operação: 1992, Inuyama subestação (80 MVA, 154 kv);

8 Vantagens sobre o SVC Resposta mais rápida; Menos volumoso; Pode ser interligado com fontes de energia como baterias e células de combustível; Performance melhor quando situação de tensão baixa (corrente reativa mantém-se constante); Inerentemente modular e relocável;

9 Princípio de Funcionamento Fonte: Carlos André Carreiro Cavaliere (2001)

10 Princípio de Funcionamento Considerado resistências desprezíveis e ângulo de defasagem entre as duas tensões como δ

11 Princípio de Funcionamento Vs adiantada em relação a Vi (90º > δ > 0): fluxo transitório de potência ativa na direção da fonte I (compensador); Vs atrasada em relação a Vi (-90º < δ < 0): fluxo transitório de potência ativa na direção da fonte S (sistema);

12 Princípio de Funcionamento Vs em fase com Vi (δ = 0) e se Vs = Vi : não existe corrente no circuito e portanto não existe potência ativa, nem reativa, entre as fontes S e I ; Vs em fase com Vi (δ = 0) e se Vs > Vi : não existe fluxo de potência ativa entre as fontes S e I, mas existe potência reativa indutiva (Qs > 0).

13 Princípio de Funcionamento Vs em fase com Vi (δ = 0) e se Vs < Vi : não existe fluxo de potência ativa entre as fontes S e I, mas existe potência reativa capacitiva (Qs < 0). Fonte de tensão com: capacidade de controle de fase: direcionar o fluxo de potência ativa; controle de amplitude: controlar a potência reativa.

14 Partes do STATCOM 4 básicas: inversores, transformadores, capacitor do lado de corrente contínua, um sistema de controle. A. Inversores: geração de tensão alternada a partir da tensão nos terminais do capacitor. (chaves, topologias, frequência de chaveamento)

15 Partes do STATCOM B. Capacitor do lado de corrente contínua: servir de fonte de tensão contínua e acumulador temporário de energia. (topologias, controle de tensão do capacitor)

16 Partes do STATCOM C. Transformadores: ligação com o sistema CA (tensões entre a rede e o equipamento, pois limite de parâmetros nas chaves), eliminar alguns dos harmônicos gerados pelos inversores. (tipos de arranjos)

17 Partes do STATCOM D. Sistema de controles do STATCOM: Depende do objetivo do compensador no sistema (controle da potência reativa, auxílio à estabilidade, regulação de tensão). Existem diversas técnicas.

18 Aplicações O objetivo primário da aplicação de um STATCOM é a rápida regulação da tensão em uma carga ou em um barramento intermediário. Elevação da capacidade de transmissão de potência.

19 Aplicação STATCOM A maior parte destas aplicações está relacionada a controle de tensão e mitigação de flicker em fornos a arco. Fonte: Antônio Ricardo Carvalho, Leonardo Pinto Almeida, Luciano de Oliveira Daniel, Ricardo Diniz Rangel, Wo Wei Ping, CEPEL (2009)

20 Parque Eólico de Macau/RN Consiste em um protótipo de STATCOM desenvolvido pela Adelco em parceria com a Petrobras e UFRJ. Realiza o controle do fator de potência, regulação de tensão e melhora a estabilidade dinâmica do sistema elétrico. Fonte:

21 Zhangjiagang Steel Co. (China) A utilização de fornos elétricos a arco na indústria causam vários distúrbios na rede elétrica O STATCOM instalado na empresa aço chinesa atua de maneira a garantir a qualidade de energia da rede. Utilizava-se o SVC, mas devido a sua performance realizou-se a substituição pelo STATCOM. Fonte:

22 Fábrica da Gerdau (Charlotte, O STATCOM instalado nesta Fábrica da Gerdau (aço) desde 2006 atua de maneira a garantir: EUA) - O controle dos níveis de tensão; - Reduzir os níveis de flicker causados pela utilização de fornos elétricos a arco. Fonte:

23 Nomenclatura IEEE: STATCOM; Outros nomes: SVG (Static Var Generator), ASVC (Advanced Static Var Compensator), ASVG (Advanced Static Var Generator); Derivações: STATCON (static condenser), SIPCON (Siemens Power Conditioner, produto), D- STATCOM (Distribution- STATCOM), PWM STATCOM (Pulse Width Modulation, inversores acionados em altas freqüências)

24 Referências PADIYAR, K. R. FACTS controllers in power transmission and distribution. New Age International Publisher, p. 532, HINGORANI, N. G.; GYUGYI, L. Understanding FACTS: concepts and technology of flexible AC transmission systems. New York, NY: IEEE Press, p. 432, CAVALIERE, Carlos André Carreiro. Análise de STATCOM operando em sistemas desbalanceados Tese de Doutorado. Tese de M. Sc., COPPE/UFRJ, Rio de Janeiro, RJ, Brasil. CARVALHO, Antônio R.; ALMEIDA, Leonardo P., DANIEL, Luciano O.; RANGEL, Ricardo D., PING, Wo W. Applicação de Conversores VSC em Sistemas de Transmissão de Potência. In: XX Seminário Nacional de Produção e Transmissão de Energia Elétrica, 2009, Pernambuco, Recife. Disponível em: < Acesso em 3 dez

25 Referências