Comutador eletrônico de taps aplicado a um transformador de distribuição monofásico
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Data
2014-02-27Autor
Quevedo, Josemar de Oliveira 
Primeiro orientador
Schuch, Luciano
Primeiro coorientador
Rech, Cassiano
Primeiro membro da banca
Haffner, Sérgio Luís
Segundo membro da banca
Bernardon, Daniel Pinheiro
Metadata
Mostrar registro completoResumo
A regulação dos níveis de tensão é um problema ainda enfrentado pelas companhias
concessionárias de energia elétrica atualmente. Além da impedância série e da significativa variação
de carga das linhas de distribuição, principais causas dos problemas de regulação, a maior exigência
dos agentes reguladores do sistema elétrico para a melhoria da qualidade de energia, o aumento do
consumo de energia, a inclusão de geração distribuída e o desenvolvimento das redes inteligentes
(smart grids), tendem a aumentar a complexidade dos sistemas de distribuição. Um dos métodos mais
empregados na regulação de tensão em sistemas de corrente alternada é a aplicação de comutadores de
taps em transformadores. Este método permite a regulação da tensão através da variação da relação de
transformação, modificando o valor da tensão secundária. A aplicação desta solução é feita,
majoritariamente, através de dispositivos mecânicos de comutação manual nos sistemas de
distribuição e de dispositivos automáticos eletromecânicos de comutação sob carga em subestações.
No caso dos dispositivos manuais, os custos operacionais e a impossibilidade da regulação automática
de tensão são fatores limitantes, enquanto que no caso dos dispositivos eletromecânicos, os limitantes
estão relacionados principalmente aos custos de implantação e de manutenção. Atualmente, o aumento
dos níveis de tensão e corrente de operação dos dispositivos semicondutores tem permitido vislumbrar
a aplicação de chaves semicondutoras em substituição às chaves mecânicas empregadas. Entretanto,
devido às características de funcionamento destes dispositivos, uma análise detalhada do processo de
comutação do sistema é necessária, de modo a permitir um adequado projeto dos dispositivos
envolvidos no processo de comutação e proteção dos comutadores eletrônicos de taps. Neste contexto,
o presente trabalho apresenta a análise, projeto e implementação de um comutador eletrônico de taps
aplicado a um transformador de distribuição monofásico, proposto como alternativa aos comutadores
mecânicos ou eletromecânicos existentes. Tal sistema permite a regulação automática da tensão,
eliminando o desgaste do óleo isolante, resultante do processo de comutação sob carga e também a
eliminação de partes móveis, principal causa de defeitos nos comutadores automáticos atuais. Além de
permitir a regulação da tensão em regime permanente, o sistema possibilita a regulação para
afundamentos de tensão momentâneos, desde que estejam na faixa de operação do transformador. A
análise do processo de comutação do dispositivo estudado é apresentada, permitindo o projeto das
chaves eletrônicas, bem como do sistema de proteção a ser empregado. Resultados experimentais
demonstram a correta regulação de tensão do sistema desenvolvido, dentro dos limites de operação do
transformador, para diferentes tipos de carga, evidenciando a potencialidade dos comutadores
eletrônicos de taps em aplicações nas atuais redes de distribuição e nas futuras redes inteligentes.