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Concessionária caribenha impede quedas de energia em toda a ilha

“Cirurgia” realizada em uma subestação em operação

Trazer energia elétrica em larga escala para a remota ilha de praias brancas em Grand Cayman há mais de cinco décadas foi, por si só, uma conquista da engenharia.

Cruzando o Oceano Atlântico, navios de carga transportaram turbinas, geradores, transformadores e quilômetros de cabos para a ilha paradisíaca, localizada a 350 quilômetros a sudoeste de Cuba. Foi também necessário garantir um abastecimento de combustível suficiente. Em seguida, as equipes da Caribbean Utilities Company, Ltd. (CUC) precisaram instalar uma rede elétrica suficientemente resistente para suportar o sol constante, corrosão por maresia e tempestades tropicais.

Com o tempo, havia semáforos orientando os motoristas em toda a ilha, aparelhos de ar condicionado funcionando e o primeiro jato Boeing 727 pousou na pista do aeroporto. A chegada da eletricidade a essa ilha de 196 quilômetros quadrados foi o impulso que a fez ela se transformar em um ponto turístico e um dos centros financeiros mais dinâmicos do mundo.

Durante todo esse período, a CUC se esforçou para fornecer energia segura e confiável a crescente população residencial e comercial de Grand Cayman. Após a passagem do furacão Ivan, em 2004, os trabalhadores não só reconstruíram a rede elétrica danificada pela tempestade, como a atualizaram. Quando houve quedas de energia causadas por iguanas, que subiam nos postes e provocavam curto-circuito, a CUC resolveu o problema envolvendo as bases dos postes com chapas metálicas.

O logotipo da concessionária – uma tartaruga marinha correndo em disparada segurando um raio entre as mãos – diz tudo: “Você tem a força.”

Mas, há pouco mais de uma década, os funcionários da CUC perceberam que a energia, tão essencial para esta ilha, estava sob ameaça. No final das contas, a Schweitzer Engineering Laboratories (SEL) resolveu o problema com uma estratégia única.

A CUC tinha 650 clientes em 1966, em comparação com os quase 30.000 de hoje. A mascote da concessionária é a tartaruga marinha, um símbolo de perseverança.

“A SEL fez uma proposta para apresentar uma solução personalizada com base no hardware existente...e essencialmente realizar uma cirurgia em nossa subestação com ela ainda em operação.” 
—Sacha Tibbetts
Vice-presidente de Serviço ao Cliente e Tecnologia da CUC

“Tivemos que agir”

O problema estava se infiltrando em três subestações isoladas por gás (GISs) da concessionária, onde os componentes são encapsulados em carcaças metálicas pressurizadas por gás para proteger contra o sal e a areia transportados pelo ar, juntamente com as altas marés causadas por tempestades tropicais.

Os controladores de bay das três subestações, instalados pelo fabricante no início dos anos 2000, começaram a apresentar faltas. Sua capacidade de monitorar, controlar e proteger os componentes da rede elétrica estava diminuindo, explicou Tibbetts.

“Fomos confrontados com a possibilidade de haver interrupções significativas de energia em toda a ilha”, disse ele. “Esperar, sem tomar nenhuma providência, não era uma opção. Sabíamos que precisávamos agir.”

Tibbetts afirmou que, além de perturbar o dia a dia das pessoas, os apagões prolongados poderiam prejudicar grande parte da economia da ilha.

A maior preocupação estava relacionada aos controladores de bay da Subestação de North Sound de 69 kV, para onde a usina a diesel da CUC envia a maior parte de sua energia. O sistema de controle da subestação simplesmente interrompia aleatoriamente suas funções de rotina, seja sinalizando medições de pressão de gás ou retransmitindo informações e dados críticos para a sala central de controle. Os engenheiros precisavam reiniciar os sistemas para fazer com que eles voltassem a funcionar corretamente.

Depois que a crucial Subestação de North Sound foi atualizada, a Subestação de South Sound também foi adaptada usando a tecnologia SEL. Observe que a arquitetura da subestação combina com a região onde foi construída.

“Toda a geração e transmissão da ilha passa por essa subestação”, afirmou Stephen Baker, engenheiro de tecnologia e desenvolvimento da CUC. “Então, se a subestação apresentasse alguma falta, toda a ilha ficaria sem energia elétrica.”

Não era possível substituir as peças, porque o fabricante havia parado de fabricá-las.

“O fornecedor as considerou obsoletas e não estava mais disposto a dar suporte a elas, o que nos deixou em uma posição vulnerável”, explicou Baker.

Com uma escassez de peças sobressalentes, a Subestação de North Sound provavelmente entraria em colapso, apesar dos diversos dispositivos de proteção contra quedas de energia. E se a subestação fosse desligada, não haveria ninguém para dar suporte à CUC. Pode ser que o isolamento da ilha ofereça aos visitantes um descanso tranquilo, mas também implica não haver uma rede de concessionárias de energia elétrica próximas para fornecer energia de backup.

Ameaça transformada em oportunidade

Apesar de ter apenas 35 quilômetros de comprimento e 13 quilômetros de largura, a Grand Cayman é a maior e mais populosa das três ilhas conhecidas como Ilhas Cayman, que são território britânico. Se a subestação parasse de fornecer energia, isso afetaria o leque diversificado de clientes da CUC como bangalôs residenciais, bares de praia, universidades, grandes hotéis de luxo e bancos com painéis de vidro.

Os funcionários da CUC procuraram uma solução externa à ilha. Foi um processo difícil que resultou em respostas decepcionantes de empresas globais de tecnologia de energia. Houve especialistas que propuseram revisar o equipamento ao custo de, pelo menos, 10 milhões de dólares, incluindo a substituição dos módulos de acionamento e dos controladores de bay.

“As opções que nos foram apresentadas foram praticamente alterações de hardware GIS para convertê-lo no mais recente tipo gabinete seccionador”, lembrou Baker.

Então, a divisão de Engenharia de Serviços da SEL propôs uma nova solução sob medida a um preço muito mais baixo. Essencialmente, os engenheiros substituiriam o “cérebro”, o principal sistema de controle da subestação, mantendo o hardware GIS intacto. Para manter a subestação em funcionamento, durante o procedimento, os engenheiros seccionariam as partes do controlador de bay em etapas.

Os funcionários da CUC reconheceram que a proposta atendeu a todos os requisitos técnicos, mas havia uma dúvida relacionada à parte da mão de obra do projeto. Os engenheiros da SEL forneceriam o suporte ao cliente necessário para executar o trabalho?

O projeto exigia um alinhamento perfeito de tecnologia, experiência e colaboração, afirmou o Gerente de Manutenção Elétrica Ross Clark, funcionário da CUC há 20 anos.

“Somos uma concessionária de uma pequena ilha”, disse ele. “Não tínhamos mão de obra para fazer isso – já estamos sobrecarregados com várias tarefas em nosso dia a dia.”

Gerente de manutenção elétrica da CUC, Ross Clark: “Somos uma concessionária de uma pequena ilha. Não tínhamos mão de obra para fazer isso nós mesmos.”

Contrariamente às propostas das outras empresas, que esperavam que os engenheiros da CUC trabalhassem além de sua capacidade, a SEL propôs que seus especialistas realizassem a integração, programação e instalação. Um estudo de viabilidade confirmou que a abordagem individualizada da SEL atenderia aos requisitos da CUC.

“Lembro-me que, na hora, pensei que havia visto a luz ao final do túnel e havíamos chegado ao paraíso”, explicou Clark. “Ninguém mais estava disposto a trabalhar conosco e oferecer uma solução pronta para entrar em operação, atendendo ao escopo e à complexidade que precisávamos. Levou anos para chegar a esse ponto.”

Usando as peças de reposição do controlador enviadas pela CUC, os engenheiros da SEL montaram um laboratório na sede da empresa em Pullman, Washington, para simular a Subestação de North Sound de Grand Cayman, localizada a 4.460 quilômetros de distância. Essa subestação gerencia o fluxo de energia que alimenta tudo, desde transações bancárias e centros cirúrgicos até lojas de mergulho, semáforos e estações de carregamento de carros elétricos. A SEL se propôs não só a consertar o nervo central da subestação, mas também a fazê-lo funcionar melhor do que nunca.

Como neurocirurgiões reparando um cérebro doente, os engenheiros começaram a trabalhar.

A equipe de Engenharia de Serviços da SEL oferece uma ampla variedade de soluções para melhorar a proteção, automação, comunicação e medição do sistema de energia elétrica.

“Conseguimos configurar uma condição de laboratório para simular toda a subestação usando os relés SEL Axion e SEL para substituir completamente seus controladores GIS”, disse Austin Wade, líder da equipe do projeto SEL.

Os engenheiros da SEL passaram cinco meses “realizando testes em todo o sistema adaptado para garantir que ele funcionasse como esperávamos e que resistisse ao uso repetido ao longo dos anos”, explicou Wade.

“Em março de 2016, Wade e seus colegas alcançaram um marco: Modernizar o hardware desatualizado com a sofisticada tecnologia da SEL permitiu criar um sistema de controle GIS mais rápido e inteligente.

“Conseguimos replicar e até melhorar as funções do controlador anterior”, disse Wade.

Então, seguros de que a plataforma tinha sido testada, poderia ser implantada a um custo acessível, os funcionários da CUC aprovaram o plano para instalá-la na Subestação vital de North Sound.

Até o final de 2019, a CUC terá substituído os controladores GIS com falta de três subestações por sistemas de controle de bay SEL, módulos Axion e relés de proteção.

Galeria de Fotos

No trabalho in loco, os engenheiros da SEL realizaram o procedimento por etapas, ao longo de nove meses, para manter a subestação em funcionamento, lembrou Clark da CUC. “A possibilidade de poder fazer um trabalho tão extenso na unidade, mantendo-a operacional, foi um grande feito”, disse ele, acrescentando que o novo sistema de controle oferece “inteligência e velocidade que não tínhamos anteriormente”.

“Muita gente quer nos dar soluções pré-fabricadas, produzidas em série”, disse Clark. “Mas a SEL desenvolveu essa plataforma apenas para nós e a partir do zero. Ela representa uma nova visão na automação de subestações.”

Tecnologia dinâmica, pronta para a próxima tempestade

Agora, com a implantação da plataforma SEL, a Subestação de North Sound é capaz de rastrear sinais de distúrbios em apenas um milissegundo e reagir rapidamente antes que um problema possa aumentar. Ela também pode atender à crescente demanda de energia, acompanhando o número de visitantes, trabalhadores e pessoas que se mudam para a ilha.

Além disso, a plataforma composta por sistemas de controle de bay de subestação, módulos Axion e relés de proteção da SEL foi tão bem-sucedida que os funcionários do CUC a estão usando como modelo para substituir os controladores desatualizados das outras duas subestações GIS.

Enquanto a concessionária fortalece e moderniza sua rede, a vida continua normalmente na Grand Cayman. Tartarugas marinhas de 100 anos – a inspiração para o icônico logotipo da CUC – continuam a habitar as águas claras e azul-turquesa pontuadas por tempestades ocasionais.

—Fim—


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