Para que serve um Compensador Síncrono numa subestação elétrica?

Olá pessoal vamos entender como funciona um compensador síncrono no sistema elétrico de potência já sabemos que um banco de capacitor ele funciona injetando potência reativa no sistema elétrico e elevando o perfil da tensão enquanto o reator que é um indutor ele absorve potência reativa reduzindo o nível de tensão no sistema elétrico Isso é o que chamamos regulação de tensão em bloco Observe temos aqui um barramento conectado um reator e um banco de capacitor um reator de potência 50 megawat e um banco de capacitor de 20 MB perceba que a potência reativa é fixa temos recursos

de regulação apenas em bloco seja de 50 ou de 20 Megaware vamos agora entender como funciona essa regulação em bloco e sua limitação temos aqui uma barra suprindo cargas de uma subestação um barramento em 230kv e a operação do sistema elétrico solicita ao operador da subestação que regula a tensão da Barra em 235 kv utilizando bancos de capacitores E aí o operador ele liga um banco de capacitor e atenção eleva para 233kv no segundo capacitor ligado a tensão se eleva novamente atingindo 237 kv perceba que através da regulação em bloco não foi possível atender os

dois três cinco kv porque porque essa regulação não permite o ajuste fino ou inserimos ou retiramos um bloco de potência reativa de um barramento É nesse contexto que vamos estudar o compensador síncrono que nada mais é que um motor síncro no operando sem carga ele opera a vazio e qual a função de um compensador síncrono é absorver ou fornecer potência reativa nesse caso ele funciona como reator ou então como capacitor o compensador síncrono é um modo de operação do motor síncrono e esse motor ele possui alto rendimento um torque elevado velocidade constante a velocidade do

rotor ela é igual a velocidade do campo girante diferente do motor de indução e a característica marcante deste motor síncrono é que ele tem fator de potência variável e é justamente nesse item que surge o compensador síncrono que é uma aplicação do motor síncrono Observe agora a ilustração de um motor síncrono temos uma alimentação do enrolamento do estator uma alimentação com a fonte de tensão trifásica fases a b e c suprindo o enrolamento de Armadura e a fonte de tensão é alternada senoidal trifásica teremos então no estator um campo magnético girante enquanto no rotor temos

uma alimentação em corrente contínua essa fonte de corrente contínua em geral ela é uma fonte ca retificada dessa forma quando ocorre a interação do campo magnético girante do estator e do campo magnético constante no rotor teremos então o movimento de rotação do motor elétrico Esse é o motor síncrono nesse caso o rotor ele gira a mesma velocidade Campos girante e a velocidade síncrona que é igual a do rotor Vale 120 vezes a frequência da rede elétrica dividida pelo número de polos é diferente de um motor de indução onde a velocidade do rotor é menor que

a velocidade síncrona por isso existe um escorregamento no caso do motor síncrono não existe escorregamento uma informação importante é que o motor síncrono ele não possui torque de partida nesse caso podemos utilizar duas estratégias a primeira delas é acoplar um motor auxiliar de partida Até que a velocidade do rotor atinja 90% da velocidade nominal uma segunda estratégia e essa animação que você vem dela é a utilização do rotor gaiola análogo ao motor de indução ou seja o motor síncrono ele afetou a partida de forma análoga ga ao motor de indução onde há um rotor gaiola

quando a velocidade do rotor atingir a velocidade síncrona não haverá atenção induzida nem corrente induzida nas Barras do rotor gaiola e ele funcionará apenas como motorcro não temos agora a ilustração do motor síncrono Observe o eixo do motor a excitatriz responsável pela alimentação em corrente contínua do enrolamento do rotor e temos ainda o enrolamento do estator e vejamos agora um vídeo do processo construtivo de um compensador síncrono pela Weg [Música] vamos entender como funciona a mágica do motor síncro no operando como compensador síncrono Observe temos aqui o rotor de um motor 5 vamos alimentar o

enrolamento do rotor com a tensão contínua tensão de campo e sugirá no enrolamento do rotor uma corrente elétrica de Campo teremos então a produção de um campo magnético constante e teremos polaridades Norte Sul no enrolamento do rotor vamos agora observar o enrolamento do estator esse enrolamento vamos representar aqui a impedância do enrolamento uma resistência em série com a reatância síncrona e esse enrolamento ele é alimentado como vimos por uma fonte de tensão alternada trifásica é a tensão terminal com isso surgirá no enrolamento uma corrente de Armadura E então Haverá no enrolamento um campo magnético girante

mas Observe temos então a interação do campo magnético girante com o campo magnético constante do rotor haverá então o movimento de rotação do rotor e essa interação entre os campos magnéticos provocará uma tensão induzida na armadura temos aqui é a tensão da armadura e essa tensão da armadura ela pode ser controlada pela corrente de Campo quanto maior a corrente de Campo Maior atenção da armadura e quanto menor a corrente de Campo menor será a tensão da armadura E por que isso é importante agora temos a mágica do compensador síncrono Observe quando a tensão de Armadura

ela é igual atenção de alimentação do motor síncrono ele opera com fator de potência unitário nem absorve nem fornece potência reativa No entanto quando a tensão de Armadura é maior que a tensão terminal do motor síncrono ele funciona como capacitor injetando no sistema potência reativa na situação contrária quando a tensão de Armadura é menor que a tensão terminal do motor síncrono ele funciona como reator absorvendo potência reativa dizemos o seguinte quando o motor síncrono funciona como capacitor ele opera sobre esse estado e quando funciona como reator ele opera subcitado Observe que controlando a tensão de

Campo controlamos a corrente de campo e consequentemente a relação entre tensão de Armadura e tensão terminal dessa forma o nosso motor síncrono ele pode operar como compensador síncrono regulando tensão Ora como capacitor Ora como reator dependendo da necessidade do sistema elétrico temos em tela uma subestação onde há um compensador síncrono contenção terminal de 13.8 kv perceba todo o sistema de refrigeração desse compensador porque uma máquina girante de grandes dimensões aqui temos a sala de medição proteção controle e comando e esse compensador síncrono ele é conectado a um transformador elevador que ele vai elevar a tensão

de 13.8 kv para tensão da subestação da rede elétrica 230 kv dessa forma o compensador ciclo ele pode regular o fator de potência e atenção do sistema elétrico podendo injetar potência reativa ou então absorver funcionando como capacitor ou então como reator Vamos então considerar um compensado sincrono conectado a um barramento de uma subestação é um compensador de potência nominal 100 megawat ou seja ele pode absorver o fornecer 100 megawat de potência reativa ele está conectado a um barramento de subestação contenção de 235 kv vamos agora observar Como funciona o automatismo o sistema de controle do

compensador síncron imagine então que há um set Point enviado ao compensador síncrono solicitando que seja regulada a tensão no barramento em 230 kv imediatamente o Sistema de Controle calcula o erro percebendo que a tensão de 7 Point é menor que a tensão real que vale 235 kv Então para que a tensão seja reduzida teremos então o para que o compensador síncrono absorva potência reativa e ele vai funcionar como um reator nessa situação ele absorve o valor de menos 60 megawat e atenção é controlada para 230 kv então perceba que o compensador síncrono ele pode variar

o valor da potência reativa absorvida o injetada na faixa de menos 100 a mais 100 megawat é assim que funciona na prática Vamos então agora considerar uma contingência o desarme de uma linha de transmissão e o barramento dessa subestação a fundação para 210 kv e nessa situação temos a tensão novamente regulada em 20030 kv Essa é a função de um compensador síncrono operando no modo automático e essa é a grande vantagem do compensador síncrono controle automático de tensão e resposta às contingências seja desarme de linha de transmissão curto circuito não importa o objetivo do compensador

é manter a tensão no barramento constante de acordo com sete Point Vale salientar que no Sistema interligado Nacional temos muitas dezenas de compensadores síncronos fazendo controle automático de tensão em subestações estratégicas e por fim outra estratégia de controle de potência reativa capacitiva e indutiva é através da eletrônica de potência o controle tiristorizado e nesse caso chamamos de compensador estático porque ele se baseia na eletrônica de potência e não há equipamentos girantes mas isso fica para um outro vídeo Valeu pessoal forte abraço e bons estudos