O que é Compensador Estatico de Potência Reativa (SVC)? Circuito e Operação na Correção do Fator de Potência

O que é um Compensador Estático de Potência Reativa (SVC)?

Um Compensador Estático de Potência Reativa (SVC), também chamado de Compensador Estático de Potência Reativa, é um dispositivo crucial para melhorar o fator de potência em sistemas de energia elétrica. Como um tipo de equipamento de compensação de potência reativa estática, ele injeta ou absorve potência reativa para manter níveis de tensão ótimos, garantindo a operação estável da rede.

Parte integrante do Sistema Flexível de Transmissão de Corrente Alternada (FACTS), um SVC compreende um banco de capacitores e reatores controlados por eletrônicos de potência, como tiristores ou Transistores Bipolares de Porta Isolada (IGBTs). Esses eletrônicos permitem a comutação rápida de capacitores e reatores para injetar ou absorver potência reativa conforme necessário. O sistema de controle do SVC monitora continuamente a tensão e a corrente do sistema, ajustando a saída de potência reativa do dispositivo em tempo real para contrariar as flutuações.

Os SVCs abordam principalmente variações de potência reativa causadas por demandas de carga flutuantes ou geração intermitente (por exemplo, energia eólica ou solar). Ao injetar ou absorver dinamicamente potência reativa, eles estabilizam a tensão e o fator de potência no ponto de conexão, garantindo a entrega confiável de energia e mitigando problemas como quedas ou sobretensões de tensão.

Construção do SVC

Um Compensador Estático de Potência Reativa (SVC) geralmente compreende componentes-chave, incluindo um Reator Controlado por Tiristor (TCR), Capacitor Comutado por Tiristor (TSC), filtros, um sistema de controle e dispositivos auxiliares, conforme detalhado abaixo:

Reator Controlado por Tiristor (TCR)

O TCR é um indutor conectado em paralelo com a linha de transmissão de energia, regulado por dispositivos tiristor para controlar a potência reativa indutiva. Ele permite o ajuste contínuo da absorção de potência reativa variando o ângulo de disparo do tiristor.

Capacitor Comutado por Tiristor (TSC)

O TSC é um banco de capacitores também conectado em paralelo com a rede, controlado por tiristores para regular a potência reativa capacitiva. Ele fornece injeção discreta de potência reativa em etapas, ideal para compensar demandas de carga em estado estacionário.

Filtros e Reatores

Esses componentes atenuam harmônicos gerados pelos eletrônicos de potência do SVC, garantindo a conformidade com padrões de qualidade de energia. Os filtros harmônicos geralmente visam componentes de frequência dominantes (por exemplo, 5ª, 7ª harmônicas) para prevenir a contaminação da rede.

Sistema de Controle

O sistema de controle do SVC monitora a tensão e a corrente da rede em tempo real, ajustando as operações do TCR e TSC para manter a tensão e o fator de potência alvo. Ele possui um controlador baseado em microprocessador que processa os dados dos sensores e envia sinais de disparo aos tiristores, permitindo a compensação de potência reativa em milissegundos.

Componentes Auxiliares

Inclui transformadores para correspondência de tensão, relés de proteção para isolamento de falhas, sistemas de refrigeração para eletrônicos de potência e instrumentos de monitoramento para garantir a operação confiável.

Princípio de Funcionamento do Compensador Estático de Potência Reativa

Um SVC regula a tensão e a potência reativa nos sistemas de energia usando eletrônicos de potência, funcionando como uma fonte dinâmica de potência reativa. Eis como ele funciona:

• Gerenciamento de Potência Reativa
  O SVC combina um TCR (indutivo) e um TSC (capacitivo) em paralelo com a rede. O TCR pode absorver potência reativa ajustando os ângulos de disparo dos tiristores, enquanto o TSC injeta potência reativa em etapas discretas. Esta combinação permite o controle bidirecional de potência reativa:

• Queda de Tensão: Quando a tensão da rede diminui, o SVC injeta potência reativa capacitiva via TSC para elevar a tensão.

• Sobretensão: Quando a tensão excede o ponto de ajuste, o SVC absorve potência reativa via TCR para reduzir a tensão.

• Monitoramento e Ajuste Contínuos
  Sensores medem a tensão e a corrente em tempo real, alimentando os dados ao sistema de controle. O controlador calcula a potência reativa necessária e ajusta os ângulos de disparo dos tiristores para manter a estabilidade da tensão dentro de ±2% do valor nominal.

• Atenuação de Harmônicos
  A ação de comutação do TCR gera harmônicos, que são filtrados por filtros LC passivos (por exemplo, filtros de 5ª, 7ª harmônicas) para garantir a conformidade da rede.

Vantagens do SVC

• Melhoria na Transmissão de Energia: Aumenta a capacidade da linha em até 30% através da compensação de potência reativa.

• Estabilidade Transitória: Amortiza as flutuações de tensão durante falhas ou mudanças de carga, melhorando a resiliência do sistema.

• Controle de Tensão: Gerencia sobretensões em estado estacionário e temporárias, ideal para integração de energias renováveis.

• Redução de Perdas: Melhora o fator de potência (geralmente para >0,95), reduzindo perdas resistivas em 10–15%.

• Baixa Manutenção: Design de estado sólido sem partes móveis, reduzindo os custos operacionais.

• Melhoria na Qualidade de Energia: Mitiga quedas/sobretensões de tensão e distorção harmônica.

Aplicações do SVC

• Redes de Transmissão de Alta Tensão: Estabiliza a tensão em linhas EHV/UHV (380 kV–1.000 kV) e compensa a carga capacitiva de longas linhas.

• Plantas Industriais: Corrige o fator de potência em cargas indutivas pesadas (por exemplo, usinas siderúrgicas, equipamentos de mineração) para reduzir custos de utilidades.

• Integração de Energias Renováveis: Mitiga as flutuações de tensão de parques eólicos ou solares.

• Redes de Distribuição Urbana: Melhora a estabilidade de tensão em áreas densamente povoadas com cargas flutuantes.

• Sistemas Ferroviários: Compensa as variações de potência reativa em redes ferroviárias eletrificadas.