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Interação entre Elos CCAT em Sistemas com Multi-Infeed

Um sistema com múltiplos elos de corrente contínua transmitindo energia para regiões eletricamente próximas entre si pode provocar interação entre os elos. Um dos fenômenos de interação possível de acontecer é a instabilidade de tensão na rede CA conectada às estações inversoras.

Sistemas fracos, ou seja, sistemas com baixa potência de curto-circuito, são mais suscetíveis à ocorrência da instabilidade de tensão. A fim de contornar esse problema e garantir o desempenho apropriado do sistema, muitas vezes são concebidas soluções estruturais na rede receptora, como, por exemplo, a instalação de compensadores síncronos que elevam a potência de curto-circuito.

A instabilidade de tensão é um problema que está ligado à incapacidade de um sistema de potência manter as tensões de regime permanente em níveis aceitáveis de operação após variações na carga ou no ponto de operação. Quando um sistema se mostra instável, as variações no ponto de operação provocam sucessivas e incontroláveis quedas de tensão.

A análise de um problema de instabilidade de tensão ou colapso de tensão tem se baseado tanto em métodos estáticos (fluxo de potência) quanto em abordagens dinâmicas, que levam em conta a resposta no tempo dos diversos componentes e dispositivos envolvidos.

Os fenômenos de instabilidade de tensão são quase sempre aperiódicos, diferentemente dos fenômenos de instabilidade angular. São mostrados a seguir alguns fatores que afetam a estabilidade de tensão em sistemas CA:

  • Variação automática de tapes de transformadores;

  • Operação de limitadores de sobre-excitação de geradores;

  • Ação de dispositivos de controle de cargas térmicas;

  • Comportamento das cargas com a variação da tensão (carga ZIP).

A estabilidade de tensão pode ser classificada quanto ao tempo decorrente desde o início do fenômeno até o ponto no qual o sistema se torna instável, conforme mostrado a seguir:

Estabilidade de tensão (Instabilidade de muito longo prazo)

Causada pelo crescimento lento e sucessivo da carga ou da transferência de potência. Demora vários minutos para ocorrer.

Estabilidade de tensão (Instabilidade de longo prazo)

Causada por importação de potência elevada ou por grandes distúrbios. A variação automática de tapes de transformadores e a operação de limitadores de sobre-excitação de geradores são alguns dos fatores que contribuem para esse tipo de instabilidade. Ocorre em poucos minutos.

Estabilidade de tensão (Instabilidade de curto prazo ou transitória)

Causada pela ação de dispositivos de ação rápida com comportamento desfavorável, como motores de indução e elos CCAT. Ocorre em poucos segundos.

Instabilidade de Tensão Causada por Elos CCAT

Em sistemas considerados fracos, tanto a tensão CA quanto a CC se tornam muito sensíveis às variações de carga. Nesse sentido, um aumento na corrente CC provoca queda na tensão CA, e não se consegue o aumento desejado da potência transmitida.

Adicionalmente, a resposta do controle do elo CC pode ainda contribuir para um colapso do sistema CA, devido à ocorrência da seguinte sequência de fatos:

Cenário para colapso de tensão envolvendo inversores com controle de ângulo de extinção constante:

1) Uma grande perturbação ocorre próximo ao inversor durante uma situação de carga pesada. A potência do sistema está altamente estressada.

2) O distúrbio causa afundamento de tensão, e a recuperação da tensão é lenta. Oscilações de tensão surgem devido oscilações eletromecânicas entre geradores.

3) O suporte de reativo por meio de bancos de capacitores e filtros passivos é reduzido devido a queda de tensão.

4) O controle do inversor pode aumentar o ângulo de extinção para manter uma margem de comutação do lado do inversor com a tensão baixa.

5) Isto irá diminuir o fator de potência no lado do inversor devido o aumento de gamma.

6) Uma redução no fator de potência no inversor aumenta a demanda de reativo. Se o controle de potência