Banco de capacitores desbalanceados em ponte H – estudo de caso utilizando um software de controle

Resumo
Este estudo investiga o balanceamento de bancos de capacitores em sistemas elétricos de potência, com foco na configuração de ponte H. Bancos de capacitores desempenham um papel fundamental na estabilidade do sistema, mas a degradação dos materiais isolantes pode provocar variações capacitivas, comprometendo a eficácia e a confiabilidade do sistema. A pesquisa propõe uma estratégia para balancear bancos de capacitores por meio de permutações de componentes, visando reduzir a corrente de desbalanceamento e, assim, aumentar a confiabilidade e a eficiência energética, além de diminuir as perdas térmicas nos capacitores.
Para isso, foi desenvolvido um algoritmo computacional que automatiza o processo, analisando todas as possíveis combinações entre os capacitores. A validação foi realizada com simulações no Matlab/Simulink, que apresentaram uma margem de erro de aproximadamente 5% em relação aos valores calculados pela metodologia proposta. Este estudo oferece uma abordagem prática e automatizada para otimizar o balanceamento de capacitores em ponte H, contribuindo para uma maior confiabilidade e eficiência dos sistemas elétricos de potência.
1. Introdução
Reatâncias em linhas de transmissão e fatores de potência baixos em subestações representam desafios significativos para a eficiência dos sistemas elétricos, pois causam quedas de tensão e aumentam as perdas de energia ao longo das redes, especialmente em grandes distâncias[1,2]. No Brasil, esses problemas são especialmente críticos devido à extensão do sistema de transmissão e à diversidade de cargas conectadas, resultando em sobrecarga na infraestrutura e menor eficiência no transporte de eletricidade. Para mitigar os impactos sobre os sistemas elétricos de alta potência, o uso de bancos capacitivos torna-se essencial, pois eles corrigem o fator de potência e compensam reatâncias, proporcionando melhorias na regulação de tensão, redução de perdas e eficiência energética[2–4].
A durabilidade e o desempenho dos bancos de capacitores estão diretamente relacionados à integridade dos materiais isolantes, que sofrem impactos significativos devido a estresses dielétricos e térmicos em situações de desbalanceamento. Esse desbalanceamento gera uma distribuição desigual de corrente e tensão entre as unidades capacitivas, resultando em estresses dielétricos elevados e aquecimento desigual, o que acelera a degradação dos isolantes e reduz a vida útil dos capacitores. Além disso, o desbalanceamento compromete a qualidade da energia fornecida, favorecendo oscilações e distorções na tensão e na corrente, especialmente na presença de harmônicos e possíveis ressonâncias, o que afeta a eficiência e a segurança do sistema elétrico. Manter o equilíbrio dos bancos de capacitores, portanto, é fundamental para assegurar a confiabilidade e a estabilidade da operação, preservando os materiais isolantes e melhorando a qualidade e a segurança do fornecimento de energia.
A manutenção preventiva, em conformidade com as regulamentações da Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL) e as normas técnicas pertinentes, é essencial para garantir a operação segura e prolongada dos bancos de capacitores de transmissão. Este estudo examina os critérios de manutenção, os períodos autorizados de desligamento, os métodos de medição de capacitância e as inspeções necessárias, ressaltando a importância do equilíbrio das capacitâncias para assegurar a confiabilidade e eficiência dos sistemas elétricos de potência, além de prevenir falhas prematuras e maximizar o desempenho desses bancos. Adicionalmente, desenvolve-se uma metodologia para o balanceamento de bancos de capacitores configurados em ponte H, aprimorando o sistema por meio da substituição de unidades capacitivas para manter o equilíbrio do conjunto. O método propõe um sistema de coordenadas que identifica a posição de cada capacitor na estrutura da ponte H, sendo que a localização precisa das unidades é crucial para medir com exatidão a corrente de desbalanceamento.
Para avaliar o impacto da posição dos capacitores no sistema, serão desenvolvidas equações que correlacionam a corrente de desbalanceamento com as capacitâncias equivalentes de cada quadrante da ponte H. Com base nisso, busca-se reduzir o valor da corrente de desbalanceamento através da permutação dos capacitores. Como a seleção manual das permutações é trabalhosa e não garante uma solução ideal, propõe-se a automação desse processo por meio de um algoritmo computacional, que realizará todas as permutações possíveis entre os capacitores, identificando a configuração que minimiza a corrente de desbalanceamento.
Por fim, são delineadas estratégias de otimização do software, estruturando-o em partes interativas para assegurar tanto a eficácia na execução quanto a facilidade de manutenção futura. Este estudo visa, assim, aprimorar não só a confiabilidade operacional dos bancos de capacitores, mas também propor uma abordagem automatizada e eficaz para o balanceamento, contribuindo significativamente para a otimização dos sistemas elétricos de potência.
2. Fundamentação teórica
2.1 Banco de Capacitores
Os bancos de capacitores são dispositivos compostos por combinações de unidades capacitivas organizadas em configurações série-paralelas, com o objetivo de fornecer uma quantidade determinada de potência reativa. Essas unidades capacitivas são geralmente montadas em estruturas metálicas, conhecidas como racks[5], conforme ilustrado na Figura 1. No sistema elétrico, os bancos de capacitores podem ser dispostos de duas maneiras estratégicas: conectados em série com uma linha de transmissão, para corrigir a reatância e aumentar a capacidade de transferência de potência; ou em derivação (paralelo), conectados à barra de uma subestação, visando à correção do fator de potência[6].
Figura 1 – Estrutura de um banco de capacitores. Fonte: [7]
Os bancos de capacitores em derivação (BCD) são instalados principalmente para fornecer compensação reativa capacitiva e corrigir o fator de potência. Sua popularidade tem crescido devido à acessibilidade, à facilidade e à rapidez de instalação, sendo aplicáveis em qualquer ponto da rede elétrica. Além disso, sua implementação proporciona benefícios adicionais ao sistema, como a melhoria da tensão na carga, a regulação adequada de tensão (quando devidamente dimensionados), a redução de perdas e a possibilidade de postergar investimentos na infraestrutura de transmissão[8]. Os bancos capacitivos no sistema elétrico podem adotar diversas configurações, como delta, estrela simples, estrela dupla ou ponte H.
2.2 Manutenção de bancos de capacitores
Como mencionado anteriormente, a vida útil dos bancos de capacitores, assim como a de outros equipamentos elétricos, está intimamente relacionada à durabilidade do material isolante. Sob estresses dielétricos ou térmicos, o sistema de isolamento pode ter suas propriedades físicas e químicas comprometidas, resultando em falhas operacionais prematuras que afetam a confiabilidade dos sistemas de energia[9]. Além disso, a presença de harmônicos no sistema elétrico tende a elevar tanto os valores de pico quanto os valores eficazes da tensão de alimentação, expondo os capacitores a estresses dielétricos e térmicos superiores aos limites projetados, acelerando assim a degradação do isolamento. Esse cenário se torna ainda mais crítico em bancos de capacitores, devido à possibilidade de ressonâncias paralelas, que podem gerar sobretensões significativas[9].
No Brasil, os serviços de manutenção seguem critérios rigorosos estabelecidos pela Resolução Normativa Aneel Nº 906, que define diretrizes para a prestação de serviços, requisitos mínimos de manutenção (RMM), penalidades por indisponibilidade de ativos e períodos de desligamentos programados para manutenções obrigatórias. De acordo com esta norma, a manutenção preventiva de bancos de capacitores em derivação deve ocorrer a cada 36 meses e incluir atividades como: inspeção geral de conservação, verificação de conexões, detecção de vazamentos e deformações, medição de capacitância e resistência, reaperto de conexões e substituição de componentes, quando necessário[10]. Para facilitar a execução dessas atividades, a ANEEL autoriza, a cada três anos, o desligamento do sistema elétrico por até vinte horas, sem custos adicionais, permitindo que as concessionárias realizem a manutenção exigida.
Outra norma relevante é a NBR 5282, que estabelece especificações técnicas e normas de segurança para unidades capacitivas e bancos de capacitores. Essa norma abrange sistemas de corrente alternada com tensão nominal superior a 1000 V e especifica que a variação permitida na capacitância de uma unidade capacitiva, em relação ao seu valor nominal, deve estar entre -5% e +10%. Além disso, a tolerância entre o valor calculado da capacitância equivalente do banco e o valor nominal depende da potência do banco, conforme indicado na Tabela 1.
Potência nominal do bancoTolerânciaAté 3 Mvar-5% a +10%3 Mvar a 30 Mvar0% a +10%Acima de 30 Mvar0% a +5%Tabela 1 – Tolerância para capacitância calculada de um banco de capacitores. Fonte: [11]
Durante a fabricação de capacitores, pequenas variações nas capacitâncias são inevitáveis, uma vez que cada capacitor é composto por múltiplos elementos capacitivos organizados em grupos em série e paralelo. Para que o banco de capacitores opere de forma equilibrada, é essencial calcular o balanceamento das capacitâncias, o qual afeta diretamente a corrente que circula entre as conexões internas do banco e entre as fases. Além disso, variações na capacitância das unidades impactam a tensão aplicada sobre os elementos individuais dos capacitores, parâmetros que são cruciais para que os dispositivos de proteção atuem adequadamente em caso de falha de algum elemento[11].
Embora as sobrecorrentes geradas por desbalanceamento possam ocorrer, seu efeito é limitado, pois correntes excessivas acionam os sistemas de proteção, desligando automaticamente o banco. Assim, o aumento de temperatura resultante do desbalanceamento não compromete significativamente a vida útil dos capacitores. No entanto, a redução dos fatores de estresse contínuos, especialmente as sobretensões, contribui para prolongar a durabilidade das unidades capacitivas. Dessa forma, o balanceamento das capacitâncias se torna um fator crucial na análise da vida útil de bancos de capacitores em alta tensão[12].
Quando ocorre uma anomalia, o banco de capacitores pode alterar sua capacitância, acionando alarmes ou, em casos mais graves, provocando o desligamento. Nessas situações, o procedimento de manutenção determina que o banco permaneça desativado para evitar o rearme automático. Após isso, realiza-se uma inspeção visual na fase afetada para identificar sinais de falha, como capacitores inchados, o que pode indicar a emissão de gases devido a defeito interno. Em seguida, a capacitância de cada capacitor é medida, e os valores obtidos são registrados em uma planilha de inspeção, garantindo a documentação adequada[6].
3. Metodologia
3.1 Coordenada dos capacitores dentro de uma ponte H
Como bancos de capacitores utilizam muitas unidades capacitivas e sua localização é essencial no valor da corrente medida no TC de desbalanço, é necessário um sistema de coordenadas que facilite a identificação de cada capacitor no meio de uma cadeia de capacitores.
Figura 2 – Estrutura de coordenadas da ponte H.
Na Figura 2 é possível observar que uma ponte H é dividida em ramos e grupos. Com o objetivo de mapear cada unidade capacitiva, pode-se imaginar uma matriz, onde os ramos representam as colunas e os grupos representam as linhas. Em uma ponte H simples, sempre haverá dois ramos e um número variável de grupos.
Dependendo da construção do banco, é comum a utilização de uma conexão série-paralelo das unidades capacitivas, duplicando o número de colunas e tornando necessário uma coordenada extra para determinar exatamente a posição do capacitor na ponte. Para este caso, utiliza-se C1 (Capacitor 1) e C2 (Capacitor 2) ou apenas 1 (Capacitor 1) e 2 (Capacitor 2) como um subgrupo de cada ramo da ponte.
Considerando um sistema trifásico, além das coordenadas básicas de posição na ponte, deve-se adicionar a informação da fase em que capacitor se encontra. Para isto, adiciona-se o número da fase (1, 2 ou 3) ou somente a letra (A, B ou C).
Portanto, uma unidade capacitiva pode ser representada indicando a fase, ramo, grupo e capacitor (CFRGC).
3.2 Algoritmo para balanceamento do banco de capacitores
Após a medição da capacitância das unidades capacitivas, realizada durante a manutenção preventiva periódica de uma função transmissão capacitor em derivação, analisa-se primeiramente o resultado em comparação com o valor de placa. Dependendo do desvio resultante dessa comparação, pode ser necessário substituir a unidade com alto desvio por uma unidade sobressalente.
Em muitos casos, mesmo quando não há grandes desvios entre as unidades capacitivas, a corrente de desbalanço pode estar próxima do limite de alarme. A queima de algum fusível pode gerar um sinal de alarme e, subsequentemente, ocasionar o trip (abertura do disjuntor do banco pela proteção). Dessa forma, é importante atentar para o equilíbrio do banco.
É possível propor alterações que tornem o banco mais balanceado. Inicialmente, calcula-se a corrente de desbalanço e, em seguida, realiza-se a permuta de dois capacitores. Após a troca, calcula-se novamente a corrente de desbalanço. Caso ocorra uma diminuição no valor da corrente, conclui-se que a troca foi benéfica e que a nova configuração é mais equilibrada do que a anterior.
Para tanto, foi desenvolvido um aplicativo capaz de facilitar a indicação adequada para a troca dos capacitores, tornando, assim, os circuitos mais equilibrados. As permutações são dentro de um mesmo ramo e entre os ramos, tal como mostrado na Figura 3 e na Figura 4.
Figura 3 – Etapas de permutações dos capacitores de um mesmo ramo.
Figura 4 – Etapas de permutações entre capacitores de ramos diferentes.
A combinação destes dois tipos de arranjos apresentados permite a formação de outros tipos de permutações. Por exemplo, para realizar permutações monofásicas, é necessário aplicar a estratégia da Figura 3 duas vezes, uma para cada ramo, seguida pela estratégia da Figura 4 uma vez entre os dois ramos disponíveis. Isso resulta na permutação monofásica, considerando todas as trocas possíveis dentro de uma fase escolhida, seja dentro de um dos dois ramos ou entre os dois ramos disponíveis.
3.3 Simulação computacional
O banco de capacitores utilizado para o estudo de caso será implementado e simulado utilizando a plataforma Matlab/Simulink. Através desta simulação, serão obtidos resultados detalhados e precisos que servirão de base para uma análise comparativa em relação aos resultados fornecidos pelo algoritmo de rebalanceamento, permitindo avaliar a eficácia do programa em otimizar o desempenho do banco em termos do equilíbrio dos capacitores.
Com o auxílio da simulação também poderá ser explorado um grande leque de testes envolvendo variações propositais dos valores de capacitância que podem ocasionar um grande desequilíbrio do banco, para então serem realizados testes de rebalanço e planos de ação.
No Matlab/Simulink foi montado o circuito conforme o modelo utilizado para realizar o estudo de caso. Este circuito é uma configuração em estrela aterrada com cada fase conectada em H, onde há dez grupos com dois capacitores formando uma conexão série-paralelo em cada quadrante.
Ao circuito é conectada uma fonte trifásica de 138 kV e 60 Hz, já que o banco modelado opera na subestação em uma barra de 138 kV. A saída da fonte é conectada a um medidor de corrente e a um resistor de valor desprezível apenas para evitar erro ao iniciar a simulação.
Em seguida, posicionam-se os capacitores de cada fase seguindo a configuração do banco e com o padrão de nomenclatura das capacitâncias. A Figura 5 mostra uma fase do banco montado na plataforma. É importante observar que no centro do H foi conectado um medidor de corrente que faz o papel do TC de desbalanço, medindo a corrente de desiquilíbrio da ponte. O mesmo se repete para as outras fases.
Figura 5 – Construção das capacitâncias no Matlab/Simulink.
Ao iniciar a simulação, serão calculados os valores de corrente de cada fase e a corrente de desbalanço em cada fase, conforme mostrado na Figura 6. Estes resultados estarão em RMS.
Figura 6 – Bloco de resultados no Matlab/Simulink.
4. Estudo de caso
Para realizar os testes do algoritmo juntamente com as simulações, foi utilizado um banco de capacitores em derivação a uma barra de 138 kV, cujas características são apresentadas na Tabela 2.
Potência Nominal90 MvarTensão Nominal145,15 kVCorrente Nominal358 APotência Efetiva81,36 MvarTensão Efetiva138 kVCapacitância Nominal11,33 µFQtde de unidades capacitivas120 unidadesTipo de ligaçãoPonte H AterradaCorrente de desbalanço para alarme300 mACorrente de desbalanço para trip1000 mATabela 2 – Dados técnicos do banco de capacitores modelo. Fonte: Fabricação Alstom Grid, atual GE Vernova (www.gevernova.com).
Outras informações relevantes sobre as unidades capacitivas que formam o banco são mostradas na Tabela 3.
Potência Nominal750 kVArTensão Nominal8380 VCapacitância Efetiva28,33 µFFusíveisInternosTabela 3 – Dados técnicos da unidade capacitiva. Fonte: Fabricação Alstom Grid, atual GE Vernova (www.gevernova.com).
O banco, constituído por unidades capacitivas que contêm fusíveis internos, sofre um impacto direto na capacitância das unidades quando estes fusíveis queimam, afetando o equilíbrio do banco. Portanto, é crucial estabelecer o impacto deste evento no valor da capacitância das unidades, conforme demonstrado na Tabela 4.
Fusíveis queimadosCapacitância da unidade    Cu (µF)Cu/Cnom %Capacitância da fase     Cp (µF)Cp/Cb    %Corrente H Ih (A)Tensão Vcu (pu)028,330,00%11,330,00%0,0001,000127,64-2,44%11,32-0,02%0,2211,010226,84-5,26%11,32-0,05%0,4821,023325,90-8,57%11,31-0,09%0,7961,038424,79-12,50%11,29-0,13%1,1821,056523,45-17,24%11,28-0,19%1,6651,079621,79-23,08%11,26-0,26%2,2901,109719,71-30,43%11,23-0,35%3,1291,149817,00-40,00%11,20-0,48%4,3131,205913,33-52,94%11,14-0,68%6,1141,290108,09-71,43%11,04-1,03%9,181,436Tabela 4 – Impacto das características técnicas do banco em função da queima de fusíveis internos. Fonte: Fabricação Alstom Grid, atual GE Vernova (www.gevernova.com).
Na Tabela 5 são mostrados os valores das capacitâncias de placa e medidos após algum tempo de operação de cada unidade capacitiva que compõe o banco.
PosiçãoValor de placa (µF)Valor medido (µF)Desvio (%)c111128,8528,900,17c111228,8528,80-0,17c112128,9328,90-0,10c112228,7928,800,03c113128,8828,80-0,28c113228,8428,80-0,14c114129,0329,00-0,10c114228,7228,70-0,07c115129,0328,90-0,45c115228,7328,70-0,10…………c123128,9028,20-2,42c1210129,0227,50-5,24c214129,0227,40-5,58c314129,0728,30-2,65c322128,9727,30-5,76c326128,6627,90-2,65…………c3210228,5928,600,03Tabela 5 – Valores de capacitância das unidades do banco.
É possível observar que há um desvio considerável em algumas unidades capacitivas, indicando a queima de fusíveis internos. Com isso, será realizada a simulação do banco em seu estado original, ou seja, utilizando os valores de placa, e posteriormente em seu estado atual, utilizando os valores medidos.
Os resultados da corrente de desbalanço gerada no banco em seu estado inicial são mostrados na Figura 7, enquanto a corrente de desbalanço atual está na Figura 8.
Figura 7 – Corrente de desbalanço original do Banco – Simulado.
Figura 8 – Corrente de desbalanço atual do Banco – Simulado.
Com os resultados, pode-se comparar as correntes nas duas situações do banco, assim como observar o desvio entre a corrente encontrada na simulação e a corrente calculada. Primeiramente, na Tabela 6, são apresentados os resultados para o estado inicial do banco.
 SimuladoCalculadoDesvio (%)Corrente de desbalanço Fase A (mA)15,014115,79405,19Corrente de desbalanço Fase B (mA)5,99596,30735,19Corrente de desbalanço Fase C (mA) 58,121161,14025,19Tabela 6 – Resultados simulados e calculados do banco – configuração inicial
Os resultados na configuração atual do banco, após alguns anos em operação, são mostrados na Tabela 7.
Corrente de desbalanço Fase A (mA)246,5234259,32755,19Corrente de desbalanço Fase B (mA) 430,7035453,07075,19Corrente de desbalanço Fase C (mA)84,543388,93485,19Tabela 7 – Resultados simulados e calculados do banco – configuração atual.
Com os resultados apresentados observa-se uma grande variação da corrente de desbalanço do banco quando se comparado às configurações originais de fábrica. Isto acontece devido à queima de fusíveis internos das unidades capacitivas.
O desvio do resultado em relação ao simulado é constante no valor de 5,19%, estabelecendo coerência entre o calculado e simulado, auxiliando na consistência do software de rebalanço que utiliza este equacionamento.
Conforme observado na Tabela 5, as unidades C12101, C2141 e C3221 encontram-se com desvios maiores que 5%, indicando a queima de dois fusíveis, conforme indicado na Tabela 4. Também pode-se destacar as unidades C1231, C3141 e C3261 que estão com desvios maiores que 2%, indicando a queima de um fusível. Quando analisadas as coordenadas destes capacitores, percebe-se que a fase C contém três unidades com fusíveis queimados, porém, os dados da Tabela 7 indicam o menor desequilíbrio na fase C, já que estas unidades estão localizadas em quadrantes distintos dentro da ponte H, favorecendo o equilíbrio. Na fase B, apenas um capacitor apresenta grande desvio de sua capacitância, aumentando significativamente a corrente de desequilíbrio.
O presente banco aciona alarme quando a corrente de desbalanço em qualquer uma das fases chega a 300 mA, portanto, na situação atual, o banco encontra-se em situação de alarme. A combinação da queima de mais um fusível da unidade C2141 com a queima de um fusível de qualquer unidade presente em seu quadrante pode ocasionar uma corrente de desbalanço acima de 1000 mA, ocasionando assim, trip do banco.
Para manter a confiabilidade do banco, é recomendada, em uma situação de alarme, a troca das unidades capacitivas com maior desvio ou o remanejo das unidades.
4.1 Rebalanço monofásico
Para retirar o banco da situação de alarme, será realizado um rebalanço das unidades capacitivas da fase B. Com o auxílio do software será testado o rebalanço utilizando a função completa e rápida, com o objetivo de observar e comparar os seus resultados.
 CompletoRápidoDesvio (%)Corrente de desbalanço simulada 1° Passo70,8799 mA191,4003 mA170,03Corrente de desbalanço simulada 2° Passo9,4036 mA10,9846 mA16,81Corrente de desbalanço simulada 3° Passo4,2964 mA10,3657 mA141,26Tabela 8 – Comparação rebalanço monofásico completo e rápido.
Como se pode observar pela Tabela 8, a primeira permutação é muito favorável ao rebalanço completo, porém na segunda troca, ambos os casos trazem resultados bem próximos. Na última troca, a configuração completa aumenta novamente sua vantagem, mesmo que uma diferença de 6 mA seja pequena para este sistema.
4.2 Rebalanço trifásico
Para o caso trifásico, mantém-se a opção de rebalanço completo ou rápido. Com apenas três permutações, consegue-se além de melhorar todas as fases, zerar a corrente de desbalanço da fase mais desbalanceada na condição inicial.
Para ilustrar melhor os resultados e facilitar a comparação entre as opções de configurações do software, é construída a Tabela 9.
 FasesCompletoRápidoDesvio (%)Corrente de desbalanço simulada 1° PassoA149,3738181,814721,71793B30,05571,2345-95,89279C84,543384,54330,00000Corrente de desbalanço simulada 2° PassoA55,22871,7461-96,83849B30,05571,2345-95,89279C7,081184,54331093,92821Corrente de desbalanço simulada 3° PassoA23,65701,7461-92,61926B0,02091,23455803,63462C7,081124,0484239,61447Tabela 9 – Comparação rebalanço trifásico completo e rápido.
Analisando a Tabela 9, pode-se observar que a metodologia rápida tem um bom desempenho em relação à completa. Ao final das três permutações, a metodologia completa garante duas fases melhores e quase atinge um valor perfeito para a fase B, porém ambas permitem um ótimo rebalanço do banco, mesmo após apenas três permutações.
5. Conclusões
A partir dos resultados gerados pelo algoritmo e confirmados a partir das simulações, conclui-se que todas as metodologias implementadas garantem o rebalanço do banco com sucesso. Os valores para a corrente de desbalanço a partir do equacionamento deduzido e simulado em software estabeleceram um desvio constante de 5,19%, devido à linearidade da equação, demonstrando confiabilidade para a utilização prática do software construído.
Quando comparadas às metodologias completa e rápida, ambas apresentam bons resultados e não é possível definir a que oferece melhor desempenho, já que todos os resultados dependem da configuração do banco em relação às disposições dos capacitores e suas capacitâncias.
Quando analisada apenas a pior fase do banco estudado, o rebalanceamento trifásico, apesar de mais trabalhoso, trouxe melhores resultados para esta pior fase, já que o número de possibilidades de melhora aumenta significativamente devido ao aumento das probabilidades de permutações. Porém, pode haver casos em que uma permutação monofásica seja a mais ideal para melhorar apenas uma fase, sendo necessária uma análise completa das possibilidades oferecidas pelo software.
O software garante o melhor rebalanço possível para a condição atual que ele está lidando, porém, é possível que uma troca que não seja a melhor possibilite um resultado futuro mais favorável. Para este tipo de resultado seria necessário um poder computacional muito grande e desnecessário, visto o sucesso da metodologia apresentada no trabalho.
Sugere-se que o engenheiro de manutenção responsável pelo balanceamento do banco realize ambas as metodologias e escolha a que melhor atender às necessidades de tempo, mão de obra oferecida e resultados esperados com o rebalanço, já que com a praticidade do software abre-se um leque de oportunidades para planejamento da manutenção. Caso o cenário seja emergencial, o rebalanço rápido é uma grande vantagem para atuações rápidas e precisas. Já no caso de uma manutenção preventiva atendendo à franquia da função transmissão, o método completo pode ser mais indicado, principalmente se envolver um número maior de permutações possíveis.
Apesar do estudo ser direcionado aos bancos configurados em ponte H, sempre é possível realizar os mesmos métodos desenvolvidos neste trabalho para as demais configurações. Primeiramente encontrando um equacionamento que relacione as capacitâncias com a grandeza elétrica utilizada para a proteção de desbalanço do sistema e posteriormente realizar um algoritmo capaz de permutar estas unidades calculando o desbalanço gerado.
Sugere-se, para trabalhos futuros, a aplicação destas metodologias às demais configurações de bancos de capacitores, como por exemplo, a ligação estrela simples e dupla, onde a corrente resultante no centro da estrela pode ser usada como referência para o rebalanceamento. Como muitos sistemas deste tipo utilizam TP’s para realizar a proteção, caso desejado, também é possível encontrar um equacionamento que utilize como referência a tensão em função da capacitância equivalente das seções que podem ser criadas de acordo com os pontos de conexão do TP, continuando assim, a mesma metodologia utilizada no trabalho.
O trabalho completo referente a este artigo pode ser acessado através do link e/ou QR Code abaixo: https://drive.google.com/file/d/1z8HsqQ9_MhcK5jBQZI-OkXwJJ93lQ-U8/view
Autores: Gabriel Santos Rodrigues, Vitor Belarmino Silva Neves, Fernando Nunes Belchior e Felipe Lima Aires.
6. Referências
Faezeh Mahdloo, Moein Manbachi, M. R Aghamohammadi. 2010 Network loadability maximization by changing the reactance of transmission lines applying Genetic Algorithm and voltage stability considerations. In 2010 Modern Electric Power Systems, pp. 1–6.
Zafar S, Ali M. 2017 Optimizing line power flows by series capacitor placement. In 2017 IEEE International Conference on Environment and Electrical Engineering and 2017 IEEE Industrial and Commercial Power Systems Europe (EEEIC / I&CPS Europe), pp. 1–5. IEEE. (doi:10.1109/EEEIC.2017.7977718)
Gruenbaum R, Rasmussen J, Li C. 2012 Series capacitors for increased power transmission capability of a 500 kV grid intertie. In 2012 IEEE Electrical Power and Energy Conference, pp. 164–169. IEEE. (doi:10.1109/EPEC.2012.6474943)
Prasai A, Sastry J, Divan DM. 2010 Dynamic capacitor (D-CAP): An integrated approach to reactive and harmonic compensation. IEEE Trans Ind Appl 46, 2518–2525. (doi:10.1109/TIA.2010.2072974)
FRONTIN SO. 2013   Equipamentos de Alta Tensão: Prospecção e Hierarquização de Inovações Tecnológicas. 1st edn. Brasília: Teixeira.
Penha M. 2016 Análise de capacitores de alta tensão através de equipamento protótipo MEDCAP. Lactec, Curitiba.
Moxley R, Pope J, Allen J. 2012 Capacitor bank protection for simple and complex configurations. In 2012 65th Annual Conference for Protective Relay Engineers, pp. 436–441. IEEE. (doi:10.1109/CPRE.2012.6201251)
Brunello G, Kasztenny B, Wester C. 2003 Shunt capacitor bank fundamentals and protection.
Biazon RB, Pereira OO, Aoki AR, Peniche RA, Teixeira MD. 2007 Análise da vida útil de bancos de capacitores submetidos a tensões não senoidais. In VII Conferencia Brasileira sobre Qualidade da Energia Elétrica, Santos.
ANEEL. 2020 Resolução Normativa no 906. DIÁRIO OFICIAL DA UNIÃO.
ABNT. 1998 NBR 5282 – Capacitores de potência em derivação acima de 1kV.
Queles A de F. 2016 Aplicação de técnicas metaheurísticas no balanceamento de banco de capacitores.
The post Banco de capacitores desbalanceados em ponte H – estudo de caso utilizando um software de controle appeared first on O Setor Elétrico | Conteúdo técnico para profissionais do setor elétrico.