Transitórios ao chaveamento de bancos de capacitores no sistema elétrico de potência : análise de sobretensões e sobrecorrentes transitórias resultantes da energização e desenergização de bancos de capacitores em derivação

Abstract

A utilização de bancos de capacitores em derivação para regulação de tensão e correção do fator de potência é uma metodologia efetiva para o controle dos reativos presentes no sistema de potência. Estes reativos, gerados por cargas indutivas, são compensados através da inserção de potência reativa capacitiva por parte dos bancos. Entretanto, no instante em que um banco de capacitores é manobrado, entrando em operação, ocorrem sobretensões e sobrecorrentes transitórias de elevadas magnitudes. Estes transitórios, se não forem previamente estudados, podem acarretar em problemas de funcionamento dos equipamentos instalados próximos ao banco, além de danos aos isolamentos. Neste trabalho é feita uma análise dos comportamentos transitórios decorrentes da energização e desenergização de bancos únicos de capacitores e de bancos em contraposição. Para isto, são estudados modelos matemáticos com o intuito de se quantificar as magnitudes destas tensões e correntes transitórias. Ainda, são realizadas simulações, em programa de transitórios eletromagnéticos (EMTP/ATP), das principais condições de manobra de bancos de capacitores em sistemas de distribuição. Além disso, é analisada a eficácia do método de chaveamento controlado como forma de mitigar estes distúrbios transitórios.

The usage of capacitor banks for voltage regulation and power factor correction is an effective method to control the reactive power present in the power system. These reactives, generated by inductive loads, are compensated through the insertion of capacitive reactive power by banks. However, at the moment that a capacitor bank is switched, going into operation, high transients’ overvoltages and overcurrent occurs. These transitories, if not previously studied, may result in malfunction of the equipment installed near to the bank, as well as damages to the insulation. This paper presents an analysis of transient behavior arising from energization and de-energization of a single and a back-to-back capacitor banks. For this, mathematic models are studied in order to quantify the magnitude of these transients’ voltages and currents. Besides, are performed, in electromagnetic transient program (EMTP/ATP), simulations of the main conditions of capacitor banks switching in distribution systems. Furthermore, is analyzed the effectiveness of controlled switching method as a way to mitigate these transient disturbances.