O que são variações sistêmicas notadas pelo BM?

O monitoramento online de buchas utiliza como uma das referências a grandeza tangente delta para determinar a integridade da isolação. É através da variação angular das correntes de fuga entre as três buchas do sistema trifásico que o cálculo se baseia para detectar degradação e gerar alarmes.

Durante o monitoramento, o sistema estará sujeito a flutuações que podem gerar pequenas variações angulares, o suficiente para o BM detectar e gerar alarmes. No entanto, comparando com flutuações normais esperadas, isso representa um comportamento não usual do sistema elétrico, se tratando de um fenômeno temporário que ocorre e se normaliza após sua sessão, podendo esta ser breve ou mais demorada.

As imagens a seguir exemplificam em gráficos uma situação em dois ativos diferentes de uma subestação que sofreu com flutuações: 

Figura 1 - Gráfico do impacto de defasagem angular em um ativo.

Figura 2 - Gráfico do impacto da mesma variação sistêmica em outro ativo da mesma subestação.

A seguir apresentamos dois casos específicos aonde pode ocorrer a variação sistêmica.

Caso das eólicas

No caso das eólicas, a inclusão de aerogeradores eólicos em sistemas elétricos de potência pode causar distúrbios na defasagem angular por vários motivos, especialmente devido às diferenças entre o comportamento dinâmico das fontes de energia renováveis (como a eólica) e as fontes de geração tradicionais (como termelétricas e hidrelétricas).

Os principais motivos são:

Natureza intermitente da energia eólica: A energia gerada pelos aerogeradores é dependente da velocidade variável do vento, resultando em flutuações de potência ativa e reativa. Essas variações podem desestabilizar o sistema, afetando a sincronização e a defasagem angular entre tensão e corrente. 

Acoplamento fraco entre geradores e a rede: Aerogeradores são conectados à rede por conversores eletrônicos, que isolam parcialmente a inércia do gerador, reduzindo a capacidade de resposta a distúrbios e a estabilidade angular do sistema. 

Inércia efetiva reduzida: Aerogeradores não contribuem significativamente para a inércia do sistema, tornando-o mais sensível a variações de carga e distúrbios, o que aumenta a instabilidade angular.

Controle de frequência e sincronismo: A contribuição limitada dos aerogeradores ao controle de frequência pode resultar em desajustes no ângulo de fase entre os geradores e a rede, levando à instabilidade angular. 

Fluxos de potência e impacto nas redes de transmissão: A inclusão de aerogeradores altera os fluxos de potência nas linhas de transmissão, o que pode causar variações nos ângulos de fase e desbalancear o sistema, aumentando o risco de instabilidade angular.

Resposta a falhas e contingências: A resposta dos aerogeradores a falhas na rede pode ser mais lenta em comparação aos geradores tradicionais, agravando problemas de defasagem angular e reduzindo a estabilidade transitória do sistema.

Figura 3 - Gráfico do impacto de defasagem angular em complexo eólico.

Caso de Mato Grosso

Na região do Mato Grosso, o sistema elétrico de potência sofre de um fenômeno conhecido por efeito serrilhado (cogging effect), que está relacionado a oscilações de tensão e correndo que podem ocorrer em linhas de transmissão e redes elétricas de alta tensão. Esse efeito é mais frequente nessa região devido a uma combinação de fatores específicos da infraestrutura e características elétricas da área.

Principais motivos:

1. Grandes distâncias de transmissão: O Mato Grosso se encontra em uma área que apresenta longa distância entre as áreas de geração de energia e os centros de consumo. As extensas linhas de transmissão podem causar problemas de estabilidade na rede, como variações de tensão, corrente e defasagem. Linhas longas têm maior capacitância e indutância, o que pode amplificar fenômenos de ressonância e causar oscilações de baixa frequência. Essas oscilações podem se manifestar como o efeito serrilhado, resultando em perturbações e instabilidades na rede.
2. Carregamento variável e sazonal: A economia do Mato Grosso, centrada na agropecuária e agronegócio, tem demandas de energia que variam ao longo do ano, com picos durante colheitas e processamento de grãos. Essas variações rápidas no consumo podem causar desbalanceamentos no sistema e introduzir oscilações na rede elétrica, resultando em distúrbios de tensão e corrente que intensificam o efeito serrilhado.
3. Presença de geradores não síncronos: A região tem investido em energia renovável, principalmente solar e, em menor escala, eólica. No entanto, esses geradores, conectados à rede por inversores eletrônicos, não fornecem inércia como os geradores tradicionais, o que pode gerar oscilações de corrente e tensão. Em casos de cargas variáveis ou falhas, essas oscilações amplificam o efeito serrilhado.
4. Compensação reativa: Devido às longas distâncias de transmissão e à falta de geração local suficiente, a compensação de potência reativa com SVCs e capacitores série é comum na região. No entanto, ajustes inadequados podem causar ressonâncias indesejadas entre capacidades e indutâncias da linha, resultando em flutuações de tensão e corrente que intensificam o efeito serrilhado.
5. Ressonâncias subsíncronas: A interação entre linhas de transmissão longas, compensadores de potência reativa e máquinas elétricas pode gerar ressonâncias subsíncronas, onde a frequência de oscilação é menor que a da rede. Em regiões como o Mato Grosso, com geradores não síncronos e redes longas, essas ressonâncias são mais prováveis e contribuem para o efeito serrilhado e outros distúrbios no sistema.
6. Infraestrutura elétrica: A infraestrutura elétrica no Mato Grosso pode não acompanhar o rápido crescimento da demanda energética, resultando em linhas sobrecarregadas e transformadores operando no limite. Isso aumenta a probabilidade de distúrbios, como o efeito serrilhado, devido à falta de margem para amortecer oscilações no sistema.

Figura 4 - Efeito serrilhado presente nas SEs de Mato Grosso.

O monitoramento está sujeito a esse tipo de interferência, mas cabe ressaltar que o BM da Treetech é provido de diversos filtros específicos para tratar variações atípicas de rede.  Na ocorrência desse fenômeno, é recomendado entrar em contato com a equipe do SAM (Smart Asset Management).

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