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SOLUÇÃO INTERESSANTE RESOLVE OS PROBLEMAS DE AQUECIMENTO NO BRASIL

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A concessionária de energia Eletrobras Furnas não tinha como medir com precisão o aquecimento em sua estação conversora HVDC e isto estava afetando sua capacidade de fornecer energia de maneira confiável. 

As consequências poderiam incluir danos em equipamentos e instabilidade na rede elétrica brasileira. Furnas queria abordar proativamente o problema, mas não havia uma solução.

Perfil do Cliente

  • Cliente: Eletrobras Furnas
  • Localização do Projeto: São Paulo, Brasil
  • Setor: Concessionária de Energia Elétrica
  • Aplicação: Transmissão e subestação

O Desafio

A Usina de Itaipu

O Rio Paraná percorre um caminho de aproximadamente 4.800 km (3.000 milhas), ramificando-se como um sistema venoso através do Brasil, Paraguai e Argentina. Ao longo de sua trajetória, o rio une os países do Brasil e Paraguai e passa pela represa de Itaipu antes de continuar sua jornada para o sul.

Represa de Itaipu

A Represa de Itaipu foi inaugurada em maio de 1984. Um esforço conjunto entre Brasil e Paraguai, Itaipu é composta por quatro barragens unidas: uma barragem composta de terra, uma barragem composta de rochas, uma barragem principal de concreto tipo contraforte e uma barragem de concreto em arco.

Itaipu é uma fonte de energia impressionante. Ela produz a maior quantidade de hidroeletricidade do mundo, estabelecendo um recorde mundial em 2016 com uma geração anual de mais de 103 milhões de MWh.

Itaipu possui 20 unidades geradoras—10 que produzem energia para o Paraguai em 50 Hz e 10 que produzem energia para o Brasil em 60 Hz. As modestas exigências de energia do Paraguai resultam em uma grande parcela de energia não utilizada de seus geradores. O Paraguai transmite a energia para o Brasil através de linhas de transmissão curtas de corrente alternada (AC em 50 Hz), onde a energia é convertida para corrente contínua (DC) em uma subestação próxima a Itaipu. Uma vez convertida, a energia é transportada via linhas de transmissão HVDC de 810 km até a subestação de Ibiúna no Brasil, onde a energia é invertida de DC para AC (60 Hz). O processo de inversão introduz harmônicos que têm o potencial de desestabilizar o sistema de potência. A estabilização desse processo de inversão era fundamental para que a Eletrobras Furnas transmitisse energia de maneira confiável para mais de 2 milhões de residências.

Sem Filtro? Sem Inversão.
Sem Inversão? Sem Transmissão de Energia.

Harmônicos são uma parte natural de qualquer processo de inversão. No entanto, eles precisam ser filtrados antes que a energia seja injetada no sistema de potência. Os harmônicos aumentam o nível de calor, interferem nas comunicações e no controle, causam má qualidade de energia e levam à perda de vida útil dos motores. A Eletrobras Furnas instalou bancos de filtros em Ibiúna num esforço para remover esses harmônicos (e fornecer potência reativa para o processo de conversão), mas os filtros não foram capazes de operar conforme projetados, e a continuidade do serviço estava sendo prejudicada.

Filtros harmônicos

Os bancos de filtros da Eletrobras Furnas ajudam a filtrar os harmônicos gerados durante o processo de inversão.

O problema estava no esquema de proteção. Durante anos, a Eletrobras Furnas usou um esquema baseado no valor eficaz rms (“root mean square”) como proteção de sobrecarga para os filtros. Embora um esquema rms associe todas as correntes, fundamentais e harmônicas, fluindo para um filtro, os níveis de carga não são separados para diferentes frequências harmônicas. A incapacidade de medir com precisão o calor gerado pelos harmônicos nos bancos de filtros colocava em risco o conversor HVDC. Se não houver filtragem de harmônicos, o processo de inversão é desligado. Se não houver processo de inversão, não há transmissão de energia.

O Sucesso

Hora de Vencer o Aquecimento

Após analisar o processo de filtragem, seus equipamentos e outros requisitos do sistema, uma solução potencial ficou clara para a Eletrobras Furnas. Eles precisavam de dispositivos de proteção com lógicas que pudessem separar os níveis de carga para diferentes frequências harmônicas e calcular com precisão o calor gerado dentro dos bancos de filtros. O único problema era que não havia nenhuma solução disponível comercialmente em nenhuma empresa. Porém, quando contataram a SEL com as especificações de sua solução proposta, eles conheceram as vantagens das equações de controle SELogic.

As equações SELogic são flexíveis. Os engenheiros da SEL criaram novas funções SELogic personalizadas apenas para a Eletrobras Furnas e implementaram a solução nos Medidores de Faturamento SEL-734 e nos Relés com Sistema de Proteção, Automação e Controle do Bay SEL-451. 

Ao invés de ser condescendente, a Eletrobras Furnas obteve uma solução que pode calcular os níveis de carga com base em cada frequência harmônica e medir com precisão o calor gerado por cada corrente fundamental e harmônica. Agora, a filtragem de harmônicos é suave, a proteção de sobrecorrente e sobrecarga é confiável, e o Brasil e o Paraguai se beneficiam de uma solução verdadeiramente única—proposta pela Eletrobras Furnas, projetada pela SEL.

Com este novo esquema de proteção, pudemos prever a sobrecarga no reator com real precisão, o que resolveu os problemas que a Eletrobras Furnas teve no passado.

Ricardo Abboud, Gerente Técnico Internacional, SEL

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