Theoretical Background

4.4.1 Relés multifunção

O SI possui 2 relés multifunção e faz uso deles para controlar várias funções que por sua vez exibirão na IHM estados de operação do inversor, erros de operação e mensagens de advertência. As principais funções dos relés são:

• Controle da CTA: Utilizado em sistemas com backup de bateria dentro do contexto de sincronização com a rede;

• Acionamento de gerador a diesel: Utilizado em sistemas offgrid em atendimento à requisição de potência;

Tabela 4 – Descrição das conexões

CONEXÃO DESCRIÇÃO

A Pólo (+) das Baterias B Pólo (-) das Baterias

C Conexões BatTmp e BatCur D Conexões BatVtgOut e DigIn

E Barramentos das interfaces de comunicação F Conexões dos relés 1 e 2

G Conexões RJ45 para comunicação H Prensa cabos

I Abertura para passagem do cabo pólo (-) das baterias K Abertura para passagem do cabo pólo (+) das baterias L Abertura para passagem do cabo PE/ExtVtg

M Abertura para passagem dos cabos destinados aos bornes de AC2 N Abertura para passagem dos cabos destinados aos bornes de AC1

O Conexão ExtVtg

P Conexões AC1 (L , N e PE) Q Conexões AC2 (L , N , NT T) Fonte: Própria do autor.

podendo ser criado até 2 níveis, caso em que serão usados 2 relés;

• Controle do tempo de operação do SI: Pode-se desejar que o SI entre em operação e saia de operação em horários definidos;

• Controle de temperatura das baterias: Um dos relés pode ser utilizado para acionar um sistema de refrigeração das baterias;

• Controle de uma bomba de circulação do eletrólito: Um dos relés pode ser utilizado para acionar a bomba do eletrólito das baterias1_;

• Controle para uso de energia excedente2: Em sistemas offgrid durante a fase de carre- gamento das baterias, de forma especial durante a fase de carga em tensão constante, um dos relés multifunção pode ser oportunamente usado para controlar cargas específicas.

1 _{Quando as baterias chumbo-ácido são carregadas, formam-se regiões internas com diferentes densidades ácidas} o que reduz a potência útil da bateria aumentando o tempo de carregamento e a temperatura. A circulação eletrolítica garante uniformização da densidade e assim uma operação mais eficiente.

2 _{Se o banco de baterias não puder assumir a energia excedente - por já estar carregado ou em processo de} carregamento - a potência de saída das fontes externas é limitada pelo SI, sendo portanto impedida de uso - liberada de captação. Pode-se evitar a essa liberação utilizando-a para alimentar cargas específicas, como por exemplo, transferir água de um poço para um reservatório.

4.4.2 Conexão em cluster (rede trifásica)

Caso se deseje implementar uma rede de backup trifásica, basta utilizar 3 inversores SI’s, ocasião onde um deles deverá ser configurado como mestre e os 2 outros como escravos. Fisicamente haverá diferenciação entre as conexões elétricas do SI mestre e os SI’s escravos. A diferença estará apenas no fato de que nos SI’s escravos não serão utilizados os relés multifunção para alguma função pré determinada (ficando eles à disposição de qualquer aplicação), como também neles não serão utilizadas as saídas de força e comando designadas como AC1, DigIn, BatVtgOut, nem a porta de comunicação ComETH. A saída de comunicação ComSyncOut do SI mestre deverá ser interconectada com a entrada de comunicação ComSyncIn de um dos SI’s escravos. Por fim, a saída ComSyncOut do SI escravo será interconectada à entrada ComSyncIn do último SI escravo. O banco de baterias será comum aos três SI’s (barramento + e barramento -), os condutores neutros (saídas AC2 - NT T) serão interconectados entre si na barra de neutro, e,

de forma semelhante, os condutores de proteção (saída AC2 - PE) serão interconectados entre si na barra de terra. Ademais, durante a configuração via IHM deve ser feita a escolha “3 Phs” no ajuste do parâmetro 003#14 (ver Figura 36).

4.4.3 Controle de potência ativa dependente da frequência

Os sistemas elétricos de potência operam sob a premissa de balanço entre potência gerada e potência demandada. A frequência é o parâmetro de medida do balanco de potência ativa do sistema elétrico. Em sistemas de geração convencionais, quando a demanda aumenta sem aumento da geração, a velocidade dos rotores dos geradores girantes diminuem e, conse- quentemente, a frequência da rede. A variação da carga nem sempre ocorre de forma gradativa. Há cenários críticos perfeitamente comuns tais como a saída súbita de um gerador, curto-circuito em linhas de transmissão, saída brusca de um grande bloco de carga (as duas primeiras for- çando uma situação de subfrequência e a terceira uma situação de sobrefrequência). Assim, nos sistemas de geração de energia de grande porte é necessário manter uma reserva de potência ativa sincronizada ao sistema, que possa ser despachada rapidamente em caso de necessidade. Em determinados países (ex. Austrália, Alemanha etc) normas locais exigem que os sistemas de geração distribuída possuam controle de potência ativa gerada em função da frequência da rede a partir de determinada potência instalada de geração, de modo a cooperar com a boa operação da rede de distribuição, algo que é uma tendência aos demais países que ainda não

tem como compulsório o uso deste tipo de recurso. O inversor SI disponibiliza este recurso na forma de parâmetros ajustáveis. Para habilitá-lo, o operador deve ajustar o parâmetro 232#41 (P-WCtlHzMod) para a opção “WCtlHz”. A operação do recurso ocorrerá conforme o exemplo ilustrativo da Figura 48. A título de exemplificação foi considerado um sistema instalado em conexão a uma rede de distribuição operada em 50Hz.

Figura 48 – Exemplo de limitação da potência ativa em função da frequência

Fonte: Adaptado de (SMA, 2004e).

O SI é capaz de controlar as fontes externas (outros inversores FV do tipo grid tie SMA). No caso do exemplo ilustrado na Figura 48 a intervenção ocorre de forma que enquanto a frequência da rede permanecer em 50Hz estas fontes trabalharão sempre em seu ponto ótimo de operação (ponto de máxima potência). A partir de 50,2Hz (valor arbitrado para o exemplo ilustrativo) o SI passa deslocar o ponto de operação de potência das fontes sob seu controle. A definição do ponto de início de atuação, dependerá das normas locais de cada país e é ajustado no parâmetro 232#42 (P-HzStr) do SI. À medida que a frequência aumenta, a potência gerada decresce a uma taxa dada em P(% da nominal)/Hz (no caso deste exemplo foi escolhido 77% ). O gradiente de decrescimento é ajustado no parâmetro 232#44 (P-WGra) do SI. Se a frequência continuar a crescer, o SI permanecerá reduzindo a potência de saída das fontes que estão sob seu controle, alcançando o valor zero (potência de saída nula) quando atingir 51,5Hz, ficando a fonte externa nesta condição até que a frequência volte a cair. Se, por outro lado, a frequência permanecer constante em um valor abaixo de 51,5Hz (ou mesmo que volte a cair) o SI mantém constante a potência de saída das fontes externas sob seu controle. A partir do instante em que

a frequência atinge o limite de 50,05Hz (valor escolhido para o exemplo ilustrativo), e não é observado novo aumento de frequência, o SI comanda o aumento gradual da potência de saída das fontes externas. O ajuste do limite é feito pelo operador no parâmetro 232#43 (P-HzStop). O aumento gradual escolhido para este exemplo é de 10% da potência nominal por minuto, algo que é ajustado no parâmetro 232#46 (WGraRecon).

4.4.4 Suporte de tensão por injeção de energia reativa (Q)

O SI pode ser ainda utilizado (conforme ilustração da Figura 29) com uma adaptação para receber apoio de um grupo gerador no modo offgrid ou da rede elétrica da concessionária conforme ilustrado na Figura 49 (sob escolha do operador).

Figura 49 – Rede offgrid com apoio opcional grupo gerador/rede elétrica

Fonte: (SMA, 2004d).

Na ocasião do modo de operação offgrid, o SI tem controle sobre as fontes externas (ex. inversores grid tie, grupo gerador ou rede), de maneira que, conhecendo a potência total demandada, é capaz de identificar a necessidade de energia reativa. No parâmetro 232#40 (GdRtCurSrc), o operador define a fonte a partir da qual o suporte de energia reativa será feito. Se o operador ajustar para “external”, a energia será fornecida pelo grupo gerador ou pela rede da concessionária. Se for feita a escolha “inverter”, a energia reativa será enviada pelo SI. Esta aplicação particular é bastante usual e tem por objetivo fornecer a potência ativa total através do gerador e a potência reativa total para as cargas por meio do SI. A razão maior pela opção do SI em oferecer suporte de reativo ao invés do gerador está na economia de combustível, reservando

o gerador para produção de potência ativa. Por sua vez se for escolhida a opção “shared” o SI fornecerá o suporte de forma parcial. É valido lembrar que a escolha do modo offgrid é feita através do parâmetro 003#06, conforme ilustrado na Figura 36 (opção offgrid). Para esta escolha, as opções oferecidas são ilustradas na Figura 50. No parâmetro 003#21 (ExtSrc), o operador deverá fazer opção por “GenGrid”.

Figura 50 – Menu New System

Fonte: Própria do autor.