Métodos seguros para transferência rápida de barras de motores. - Oliveira Neto, Jésus Anício de (2023)
A Transferência Rápida de Barras (TRB) consiste na comutação rápida de fontes de energia em barramento de motores sem interrupção do fornecimento. Essa transferência é especialmente aplicável em usinas nucleares e químicas, onde é necessário garantir a continuidade e a disponibilidade do fornecimento de energia para manter seus sistemas de segurança em pleno funcionamento. Ao contrário dos sistemas de energia ininterrupta, a TRB utiliza fontes infinitas, proporcionando alta disponibilidade para manter os sistemas de segurança nuclear sem restrições de alimentação elétrica. O método de TRB convencional envia o comando de fechamento para o disjuntor da fonte reserva quando ocorre um defeito na fonte principal. Para que o comando seja enviado, é necessário que critérios sejam atendidos. Entre o momento do envio do comando e o efetivo fechamento do disjuntor, o estado do sistema é alterado. Consequentemente, não é possível garantir o atendimento dos mesmos critérios no momento em que ocorre o efetivo fechamento do disjuntor. Portanto, o sistema está sujeito a transitórios elevados que dependem do escorregamento angular do sistema. A NEMA/ANSI C50.41 Polyphase Induction Motors for Power Generating Stations definiu o critério da taxa V/f como forma de proteger motores de torques transitórios excessivos decorrentes da TRB. Entretanto, esse critério tem sido objeto de críticas por parte de diversos pesquisadores. Por isso, em 2014, a NEMA decidiu remover esse critério da norma. Ainda assim, apesar dessa mudança, continua sendo amplamente aplicado na indústria. Motivado pelas lacunas em diversos aspectos do método convencional de TRB, esta pesquisa apresenta duas propostas para algoritmos preditivos aplicados à TRB: a Transferência Rápida de Barras com Predição (TRBP), considerando os critérios convencionais de TRB; e um Novo Critério de Transferência Rápida de Barras com Predição (NTRB), que utiliza técnicas de semelhança de sinais. Ambos os algoritmos predizem os sinais de tensão na barra por um tempo equivalente ao tempo de fechamento do disjuntor para, assim, garantir que os critérios sejam atendidos. Para avaliar a eficácia dos métodos, foram realizadas simulações de vários casos de TRB utilizando os métodos TRBP e NTRB em um sistema elétrico industrial simplificado. Esses casos foram comparados com o método convencional e apresentaram resultados promissores, com uma redução média das correntes transitórias em aproximadamente três vezes e um aumento de até 60% na probabilidade de sucesso da transferência. Por fim, a eficiência dos métodos foi validada através da simulação do sistema elétrico da usina nuclear APR1400. Essa validação comprovou o desempenho superior dos métodos propostos, os quais cumprem de maneira eficaz o seu objetivo primordial de assegurar a continuidade e a segurança das instalações industriais de alto risco.