Como Melhorar a Confiabilidade da Sua Rede

Para uma companhia de distribuição de eletricidade, o fornecimento de eletricidade aos consumidores finais é a principal diretriz e o principal fluxo de receita. Qualquer interrupção nesse fluxo de energia gera perda econômica para a companhia. A interrupção prejudica não apenas as leituras do medidor do consumidor mas, além disso, os órgãos reguladores aplicam multas e incentivos para que as companhias de distribuição melhorem sua confiabilidade. Em grande parte do mundo, o único método economicamente viável de distribuição elétrica para as grandes áreas rurais é a distribuição aérea, que está inevitavelmente mais sujeita a problemas de confiabilidade. Desse modo, surge a questão onipresente: “como melhorar a confiabilidade da rede de distribuição?"

Felizmente, essa pergunta tem sido amplamente respondida, com resultados de campo que falam por si mesmos. A chave para o engenheiro de distribuição é compreender o investimento ideal para atingir as metas de confiabilidade. Como geralmente é o caso, o investimento nas últimas novidades em redes de distribuição (rede inteligente, IEC 61850 ou segurança cibernética) não é o que oferecerá as melhores opções para aprimorar o desempenho de rede - essas tecnologias têm seu lugar, mas é a aplicação sensata de tecnologias de confiabilidade que aumentará o desempenho e a receita da rede em questão, permitindo um investimento futuro inteligente de seus retornos que busque os <20% restantes de confiabilidade que as últimas novidades do mercado podem oferecer.

Antes de abordarmos as tecnologias, vamos revisar rapidamente as metas de confiabilidade. Embora sejam conhecidas por muitos nomes, as métricas mais comuns são a MAIFI (Índice de Frequência de Interrupção Média Momentânea), a SAIFI (Índice de Frequência Média de Interrupção do Sistema) e a SAIDI (Índice de Duração Média de Interrupção do Sistema). Em todo o mundo, os KPIs para redes de distribuição são definidos com base nesses parâmetros, por meio dos quais uma rede é avaliada e recompensada ou punida conforme seu desempenho.

Como princípio orientador geral, a maioria dos Programas de Incentivo ao Desempenho Alvo de Serviço (STPIS) permite algumas interrupções momentâneas. Porém, quanto maior a interrupção, maior será a penalidade. Geralmente acontecem exclusões para um nível razoável de interrupções momentâneas, o que permite que as principais tecnologias de confiabilidade operem.

Vamos presumir o pior cenário como ponto de partida:

• Alimentadores radiais
• Condutores aéreos nus
• Nenhum conjunto de manobra de poste
• Um disjuntor de subestação para todo o alimentador (ou vários alimentadores)

Primeiramente, 80% das faltas do alimentador de distribuição são transitórias. Ou seja, causarão uma falta momentânea e desaparecerão em seguida. Faltas como as que acontecem momentaneamente em decorrência de queda de árvores em linhas, animais nas linhas ou quando há condutores se chocam por conta do vento forte. No entanto, se um disjuntor de subestação for o único dispositivo de confiabilidade em serviço, ele detectará essa falta e será acionado, desligando a energia para todos, mesmo que em 80% das vezes seja possível fechar novamente e restaurar a energia. Usando esse princípio de “religamento”, podemos obter uma enorme melhoria na confiabilidade, pois 80% das faltas não causam a interrupções permanentes.

Esse comportamento de religamento automático pode ser programado no disjuntor da subestação, para que ele religue automaticamente. Isso restauraria a energia em 80% das vezes, melhorando sua confiabilidade, o que é um excelente primeiro passo, mas todos os alimentadores que saem da subestação teriam uma interrupção momentânea. Por que não adicionamos mais disjuntores atuando em uma área menor e aplicamos o mesmo princípio de religamento?

And so, we have the basic reclosing configuration of an overhead distribution Assim, teremos a configuração básica de religamento de uma rede de distribuição aérea.

Com essa configuração, apenas os consumidores conectados diretamente à área com falta sofrerão uma interrupção de distribuição. A maioria dos consumidores abastecidos por esta subestação não sofreria interrupção em caso de falta e inclusive 50% dos clientes do alimentador com falta não notariam o problema. Os ganhos de confiabilidade, somente com esse esquema, em relação à linha de base, são extraordinários.

Naturalmente, a engenharia de proteção necessária para desenvolver esse esquema de religamento também é muito simples. Tipicamente, com um tempo de acionamento de 1 segundo na subestação, uma margem conservadora de coordenação de sobrecorrente entre cada disjuntor subsequente de 250 ms permitiria 3 a 4 religadores ao longo de cada alimentador, reduzindo muito o número de consumidores afetados em um cenário de falta. Novamente, seguindo o Princípio de Pareto, 80% de sua confiabilidade e detecção podem ser obtidos usando apenas funções simples, como a Sobrecorrente e a Falta de Aterramento, deixando outras funções de proteção mais complexas para casos específicos, após obter o aprimoramento de 80% em confiabilidade.

Para ganhos de confiabilidade ainda mais simples, quando a classificação se torna um problema, outros "Seccionadores" (comutadores de linha automáticos sem proteção) podem ser adicionados entre religadores ou a jusante de dispositivos, permitindo uma segmentação granular adicional das linhas de alimentação.

Uma vez implementados esses sistemas, seus ganhos de confiabilidade mitigariam 80% das faltas e concentrariam os impactos de confiabilidade nos locais geograficamente próximos à falta. Para obter os 20% restantes na busca da inatingível confiabilidade perfeita, outras tecnologias, como a automação de rede, podem ser usadas. A Figura 3 mostra um ótimo exemplo de ganho de confiabilidade de cada tecnologia. Embora os disjuntores de religamento modernos sejam capazes de oferecer excelentes recursos, funções e automação de proteção, ao simplesmente aplicar os Religadores Automáticos (como o sistema Religador OSM da NOJA Power) em seus alimentadores, com as configurações corretas de Sobrecorrente/Falta de Aterramento e um disjuntor de subestação bem coordenado, é possível alcançar melhorias expressivas de confiabilidade. Em alguns países, a NOJA Power presenciou a diminuição da interrupção média de 6 horas para cerca de 15 minutos ao simplesmente adicionar religadores modernos com configurações básicas à rede.

“A confiabilidade da sua rede de distribuição é uma jornada”, diz Neil O’Sullivan, diretor geral do Grupo NOJA Power, “e a implantação gradual dos religadores em toda a sua rede possibilitará ganhos de confiabilidade ao longo dessa jornada".

Se você estiver iniciando sua jornada de confiabilidade ou deseja explorar os últimos 20% do desempenho em sua jornada para a confiabilidade, a NOJA Power possui vasta experiência em todas essas aplicações e nós adoraríamos ajudar. Vamos resolver juntos os desafios de confiabilidade de redes de distribuição.