Como Melhorar a Confiabilidade Energética de uma Carga Crítica

Quando a confiabilidade energética é altamente crítica?

Prestadores de serviços públicos e operadores de rede ao redor do mundo estão encarregados de fornecer eletricidade de maneira confiável. Esse é o objetivo da operação, mas em algumas situações, deixar de fornecer eletricidade pode gerar graves consequências.

Pense em uma infraestrutura crítica. Um hospital? Uma estação de tratamento de água? Um data center?

Embora esses operadores de ativos críticos possam desenvolver suas próprias estratégias de mitigação em caso de falta de energia, os operadores de rede também podem oferecer um melhor desempenho da confiabilidade para pontos de conexão específicos.

Esta técnica é chamada de Transferência Automática.

Na prática, a transferência automática é a utilização de mais de uma fonte em uma carga. Caso a qualidade de uma fonte de alimentação diminua, o esquema de transferência automática altera automaticamente para a alimentação reserva.

Esta automação distribui o risco de interrupção entre duas fontes distintas, oferecendo uma fonte de alimentação reserva caso a fonte primária fique inoperante.

Felizmente, a instalação desse sistema é relativamente simples, principalmente quando dispositivos como os Religadores OSM da NOJA Power são fornecidos tendo esta funcionalidade como padrão.

Nesta matéria, iremos explorar algumas maneiras de instalação deste esquema e, então, iremos analisar dois exemplos da Transferência Automática em ação.

Configurações Básicas da Transferência Automática

A Transferência Automática é uma estratégia de mitigação de riscos, através da qual duas fontes distintas são disponibilizadas para uma única carga crítica.

Para instalar o sistema, os engenheiros devem selecionar duas fontes de energia para alimentar uma carga.

Então, se projeta um arranjo de chaveamento que automaticamente alterna a alimentação entre as duas fontes sempre que uma fonte de alimentação deixar de operar.

O nível oferecido de mitigação de interrupções depende da independência da alimentação.

Caso ambas as fontes de alimentação venham da mesma subestação, a alimentação somente será protegida de interrupções causadas por equipamentos que estejam na cadeia de conexão da subestação à carga crítica.

Caso as fontes de alimentação venham de subestações de diferentes zonas, ou de subestações distintas, a mitigação será maior, oferecendo proteção contra diversas situações de interrupção.

Tendo esses conceitos básicos em mente, vejamos duas formas de implementar esse sistema.

Transferência Automática sem Comunicações

A maneira mais simples e econômica de implementar a transferência automática é basear-se na presença de tensão.

Religadores como o Religador OSM da NOJA Power possuem sensores de tensão em ambos os lados do disjuntor. Portanto, quando em estado aberto, o disjuntor pode analisar se:

1. A carga crítica possui tensão; E
2. A alimentação reserva está presente

Nesta estrutura, não é necessário que dois dispositivos se comuniquem diretamente entre si. O fato de haver tensão em qualquer um dos lados é o bastante para que a alteração ocorra.

Caso a alimentação seja interrompida na fonte de alimentação primária (religador 1), o dispositivo está programado para abrir automaticamente assim que detectar a perda de tensão. Isso impede retroalimentações de outras fontes quando a energia é restabelecida a partir de uma reserva.

O religador 2 detectará tensão na fonte reserva e uma subtensão da carga crítica. Nesta situação, ele poderá fechar o disjuntor automaticamente, restabelecendo a alimentação.

Caso o Religador 2 feche depois da abertura do Religador 1, isso caracterizará um cenário de "contato pré-aberto". A carga sofrerá uma pequena interrupção, porém não haverá retroalimentação através da fonte de alimentação original.

Por outro lado, se o Religador 2 fechar imediatamente ao detectar perda de tensão destinada a um ativo crítico, isso caracterizará um cenário de "contato pré-fechado". Este cenário apresenta maiores riscos de retroalimentações, porém a duração da interrupção da carga crítica será minimizada.

Limitações da Transferência Automática sem Comunicações

O primeiro método, apesar de econômico, possui algumas limitações consideráveis.

1. Operação, controle e práticas operacionais
2. Fechamento sobre faltas
3. Ajuste da Qualidade de Energia além da Tensão

O desafio operacional ao utilizar esse projeto é que não há uma forma única de desabilitar a automação.

As equipes de manutenção que precisam trabalhar na carga crítica devem estar cientes que a abertura de um disjuntor pode ativar o outro. Há um risco adicional que deve ser examinado através de práticas operacionais.

Além disso, este projeto não evita o fechamento sobre faltas.

Se uma falta ocorrer a jusante da alimentação primária, o religador primário irá disparar para interromper a falta. O problema acontece quando o segundo religador detecta a falta como uma simples interrupção, reenergizando a falta.

O segundo dispositivo também pode se ser programado para disparar ao detectar a falta, porém o sistema criará uma energização adicional da falta.

Caso essas duas limitações não sejam cruciais para o projeto, um esquema de transferência automática sem comunicações oferece maior confiabilidade e valor para o cliente.

Caso essas duas limitações sejam cruciais, temos também esquemas de transferência automática com comunicações para atender estes casos.

Transferência Automática com Comunicações

Para abordar as limitações em nossa primeira instalação da Transferência Automática, podemos instalar um link de comunicações entre os dois dispositivos.

O Religador OSM da NOJA Power possui uma função de Transferência Automática integrada que faz uso desse link de comunicação para compartilhar informações entre os dois dispositivos.

Cada Religador monitora tanto a qualidade da alimentação quanto a qualidade do sistema de automação.

Caso haja uma degradação da energia, os religadores se comunicam entre si, alternando a energia entre as alimentações.

Caso ocorra uma falta, os religadores se comunicam entre si, evitando uma operação adicional dos religadores.

Por último, os operadores podem desabilitar o esquema de automação de qualquer um dos lados, resolvendo, assim, os desafios das práticas operacionais.

O método mais comum para implementar a comunicação entre dispositivos é através de comunicações de fibra óptica, porém é possível, também, estabelecer comunicações por cabos de rede, redes Wi-Fi ou via Rádio.

Exemplos de Projetos

Alimentação de um Estádio no Brasil

Para quem é fanático por futebol, existem poucos pontos de alimentação de energia mais críticos do que um estádio de copa do mundo.

Em 2014, os Religadores OSM da NOJA Power foram utilizados em um esquema de transferência automática na Arena Castelão.

Este projeto contava com dois religadores instalados próximos um do outro, simplificando os desafios operacionais ao mesmo tempo que oferecia claros benefícios de confiabilidade ao estádio.

Alimentação de uma Ferrovia em Vitória, Austrália

A funcionalidade de transferência automática também é compatível com o GMK da NOJA Power em conexões subterrâneas.

Neste projeto, dois GMKs da NOJA Power foram utilizados no esquema de transferência automática para controlar a fonte de alimentação de uma ferrovia energizada em Vitória, Austrália.

Os dois GMKs foram conectados usando um link de comunicação, compartilhando informações sobre qualidade da alimentação e sobre a presença de faltas.

Isto permitiu a mitigação de riscos contra situações de fechamento sobre faltas, ao mesmo tempo que potencializou o tempo de energia da ferrovia em operação.

Conclusão

A confiabilidade energética está entre os principais objetivos dos operadores de redes elétricas. Enquanto muitos ativos críticos podem implementar seus próprios esquemas de mitigação, os operadores de rede também podem oferecer uma alimentação mais confiável através de esquemas de transferência automática.

“A confiabilidade energética é a expectativa da maioria dos atuais clientes ao redor do mundo. Métodos para garantir confiabilidade já estão sendo desenvolvidos por todos os nossos clientes. Um esquema de transferência automática é uma maneira simples de atingir esse objetivo em cargas críticas e tem sido implementado com e sem links de comunicações por nossos clientes ao redor do mundo“, afirma Neil O’Sullivan, Diretor Geral do Grupo NOJA Power.

A NOJA Power possui experiência com esquemas de transferência automática ao redor de todo o mundo. Se você tem um projeto em mente ou deseja mais informações, entre em contato com seu distribuidor local NOJA Power ou acesse www.nojapower.com.br