Otimização da geração de energia: Conexão paralela de geradores shunt DC

5 juli 2024 Luciano Bertene

A operação paralela de geradores shunt CC é um aspecto fascinante e essencial dos sistemas de energia elétrica. Ele permite que vários geradores trabalhem perfeitamente juntos, garantindo um fornecimento de energia confiável e estável que atenda às crescentes demandas da sociedade moderna. Este artigo analisa a teoria e os princípios por trás da operação paralela de geradores shunt CC. Examinamos as principais considerações, benefícios e desafios associados a este acordo interconectado e destacamos como ele melhora a confiabilidade e a eficiência do sistema energético, garantindo ao mesmo tempo o uso ideal dos recursos.

Importância e desafios

O conceito de operação paralela envolve a conexão de vários geradores shunt CC que funcionam juntos como um sistema unificado de geração de energia. Este arranjo permite que os geradores compartilhem a carga e distribuam a potência de forma mais eficiente, melhorando o desempenho e aumentando a confiabilidade. Ao aproveitar os benefícios da operação paralela, engenheiros e operadores de redes elétricas podem alcançar maior capacidade de energia, melhor regulação de tensão e maior eficiência geral.

Continuando com o post anterior, os geradores estão sempre conectados em paralelo e seus terminais positivo e negativo são conectados aos lados positivo e negativo dos barramentos respectivamente. Esses barramentos são barras de cobre densas e grossas que servem como terminais positivos e negativos para toda a usina. Se a polaridade do gerador de entrada não for a mesma devido à polaridade da linha, um curto-circuito grave poderá ocorrer assim que S₁ está fechado.

Além disso, conectar um gerador em paralelo com polaridade oposta causará inevitavelmente um curto-circuito, resultando em escovas danificadas, comutador danificado e queda de energia. Geradores que estão fora do barramento devido a uma corrente de falta importante devem ser verificados quanto à polaridade reversa antes de colocar em paralelo.

A bobina da armadura do gerador

A figura acima mostra um gerador shunt nº 1 conectado através dos barramentos e fornecendo parte da carga para a conexão paralela do gerador nº 2. O seguinte procedimento é usado.

Conexão paralela de geradores e ajuste de tensão

A bobina da armadura do gerador nº 2 é acelerada até seu valor nominal pelo motor principal, portanto a chave S2 é fechada e o circuito é fechado conectando um voltímetro V à chave aberta S.₁—a excitação do gerador de entrada nº 2 é alterada até que o voltímetro V indique zero. Então significa que a tensão do terminal é igual à do gerador nº 1 ou à tensão do barramento. Mais tarde mudar S₁ é fechado e então a máquina de entrada é conectada em paralelo ao sistema. Porém, sob estas condições, o gerador nº 2 não suporta nenhuma carga devido à sua força eletromotriz induzida.

Isso é igual à tensão do barramento e nenhuma corrente flui entre os dois pontos de mesmo potencial. O gerador deve “flutuar” no barramento. Se o gerador nº 2 fornecer corrente, sua força eletromotriz induzida (E) deve ser maior que a tensão do barramento V. Neste caso, a corrente é fornecida por I = (E – V)/Ra, onde Ra é a resistência do circuito da armadura. A força eletromotriz induzida do gerador de entrada é duplicada aumentando seu campo até que ele assuma sua parcela adequada da carga. Ao mesmo tempo, o setor do gerador nº 1 deve ser enfraquecido para manter a tensão V do barramento constante.

Distribuição de carga para geradores paralelos

O compartilhamento de carga é essencial quando os geradores são conectados em paralelo para garantir uma distribuição uniforme da carga elétrica. Isto geralmente é conseguido através do controle de queda ou regulação automática de tensão (AVR). O controle de queda ajusta a excitação do gerador para alterar sua tensão terminal conforme a carga flutua. A tensão do gerador diminui ligeiramente à medida que a carga aumenta, permitindo que outros geradores absorvam mais energia. Esta distribuição de carga evita que um único gerador fique sobrecarregado.

A distribuição de carga é obtida principalmente através do controle apropriado de tensão e frequência. Para garantir a distribuição da carga, os geradores são ajustados para terem a mesma tensão terminal. Isto geralmente é conseguido ajustando a excitação de campo de cada gerador. Os geradores estão sincronizados e prontos para compartilhar a carga ajustando a tensão terminal.

No entanto, o balanceamento de carga nem sempre é um processo simples. Vários fatores, como Outros fatores, como diferenças nas características do gerador, condições operacionais e flutuações de carga, podem afetar a precisão da distribuição de carga. A distribuição imprecisa da carga pode levar ao desequilíbrio da carga do gerador, o que, por sua vez, leva à redução da eficiência, ao aumento do desgaste e à potencial instabilidade do sistema.

Regulação de tensão

Manter uma tensão estável é crucial na operação paralela. A regulação de tensão pode ser obtida usando reguladores automáticos de tensão (AVRs), que monitoram a tensão de saída do gerador e ajustam o sistema de excitação de acordo. Os AVRs ajudam a estabilizar a tensão do sistema respondendo às mudanças de carga e mantendo os níveis de tensão desejados.

A regulação de tensão torna-se particularmente importante na operação paralela quando vários geradores estão conectados para alimentar uma carga comum. Cada gerador deve contribuir com sua parte e manter níveis de tensão constantes para conseguir distribuição de carga e evitar desequilíbrios. A coordenação da regulação de tensão entre geradores ajuda o sistema a operar de maneira suave e eficiente.

Proteção

Mecanismos de proteção adequados são essenciais para a operação segura e confiável de geradores CC paralelos. Todo gerador deve ter disjuntores, proteção contra sobrecorrente e outros dispositivos de proteção. Além disso, relés de proteção e sistemas de intertravamento podem ser usados para detectar falhas, isolar geradores defeituosos e garantir a integridade da operação paralela.

Manutenção e solução de problemas

A manutenção regular é essencial para garantir que a operação paralela dos geradores shunt CC funcione sem problemas. Isto inclui inspeções regulares, limpeza e testes de geradores, bem como monitoramento e ajuste das configurações do AVR. Para resolver quaisquer problemas que possam ocorrer durante a operação paralela, devem ser empregadas técnicas de solução de problemas, como detecção de erros, isolamento e recuperação.

Manutenção para geradores paralelos DC shunt

A manutenção garante a operação confiável e eficiente de geradores shunt CC paralelos. Inspeções regulares e rotinas de manutenção são cruciais para prolongar a sua vida útil e evitar falhas inesperadas.

Inspeções

Inspeções visuais regulares de geradores, conexões e equipamentos associados são essenciais para detectar sinais de desgaste, corrosão ou conexões soltas. Isso ajuda a evitar possíveis falhas e garante que os geradores estejam em boas condições de funcionamento.

limpeza

Para garantir um resfriamento ideal e evitar superaquecimento, é importante manter os geradores livres de poeira, detritos e sujeira. Para garantir uma operação eficiente, é necessária uma limpeza regular das superfícies do gerador e dos sistemas de refrigeração.

lubrificação

A lubrificação adequada dos rolamentos e peças móveis reduz o atrito e prolonga a vida útil do gerador. Os cronogramas de lubrificação devem ser seguidos de acordo com as recomendações do fabricante.

Manutenção do sistema de excitação

O sistema de excitação, incluindo reguladores automáticos de tensão (AVRs), deve ser verificado e calibrado regularmente para garantir controle e regulação precisos de tensão. AVRs defeituosos podem levar à instabilidade de tensão e afetar a operação paralela dos geradores.

Verificando o sistema elétrico

Testes regulares de conexões elétricas, resistência de isolamento e aterramento garantem a integridade do sistema elétrico. Conexões soltas ou danificadas devem ser tratadas imediatamente para evitar falhas elétricas e minimizar o tempo de inatividade.

Solução de problemas em operação paralela

As etapas gerais de solução de problemas incluem:

Identifique o problema

Uma análise completa dos sintomas e a observação de qualquer comportamento anormal na tensão, corrente ou outros parâmetros ajudarão a identificar o problema.

Análise sistemática

Técnicas sistemáticas de solução de problemas, como dividir o sistema em seções menores ou isolar componentes específicos, podem ajudar a identificar a área ou peça defeituosa que está causando o problema.

Inspeção e teste

Inspeções detalhadas, medições de tensão e corrente e uso de ferramentas de diagnóstico podem ajudar a determinar a causa raiz do problema. Isso pode incluir a verificação de conexões, a realização de testes de isolamento ou o uso de equipamento de teste especializado.

Substituição ou reparo de componentes

Uma vez identificado o componente ou área defeituosa, reparos ou substituições apropriadas podem ser feitos para restaurar a operação normal do gerador.

Verificação e teste

Após a solução de problemas e reparos, é importante realizar testes e verificar se os geradores estão funcionando corretamente em operação paralela. Isso garantirá que o problema foi resolvido e os geradores estão operando dentro dos parâmetros desejados.

Conclusão

A operação paralela de geradores shunt CC é crucial para um fornecimento de energia confiável e eficiente. Ele fornece maior confiabilidade do sistema, maior disponibilidade de energia e melhor balanceamento de carga do gerador. No entanto, requer uma consideração cuidadosa da sincronização de tensão e frequência e de mecanismos de controle apropriados. Dominar as técnicas de operação paralela é essencial para engenheiros elétricos e operadores de sistemas garantirem a operação eficiente dos sistemas de energia no futuro.