Reatores

THE PROVEN POWER.www.trench-group.com

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Parcerias com clientes do mundo inteiro

Mais de 250.000 reatores entregues a mais de 170 países. Mais de 60 anos de experiência operacional.

Reatores

1900 – Primórdios 1960 – Pioneirismo

Em constante inovação desde 1900

• 1954 Fundação Spezielektra (atual Trench Austria)

• 1962 Fundação Trench Electric (atual Trench Canada)

• Projerto com condutores encapsulados em filamentos de fibra de vidro impregnados resina epóxi

• Condutores de pequena bitola

• Condutores com isolamento por filme

• Design com fios magnéticos paralelos

• Enrolamentos abertos

• “emoldurados” em concreto, cabos de grande bitola, ar como isolante entre espiras

• Aplicações limitadas a tensões de distribuição

35.000 na Europa

161.000 na América

8.000 na África 40.000 na Ásia

13.000 no Oriente

• A Trench desenvolveu a tecnologia que hoje corresponde aos reatores a seco com núcleo de ar

• A Trench é a maior fabricante de reatores do mundo

• Mais de 250.000 unidades em funcionamento em todo o mundo

• Tempo de vida útil superior a 30 anos

• Todos os equipamentos contam com design personalizado baseado em: – Mais de 60 anos de experiência – P&D e melhoria continua dos produtos – Quatro centros de competência espalhados pelo mundo

Desenvolvimento dos anos 70s a 90 Anos 2000

• Desenvolvimento tecnologico de cabos especiais e sistemas de isolamento

• Capacidades de curto circuito maiores

• Novas aplicações: SVC, Filtros, HVDC, reatores de derivação de baixas Perdas

Foco na transmissão

• Grandes reatores em série: EHV, limitação de corrente de curto circuito e controle de fluxo de potência

• Projeto acústico

• Projetos sísmicos para grandes reatores

• Reatores de derivação de alta tensão

Confiabilidade comprovada

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Olhal de suspensão

Cruzeta metálica

Espaçadores de fibrade vidro, formandodutos de ventilação

Terminal

Isoladores

Fig. 1: Estrutura típica de um reator a seco com núcleo de ar

IntroduçãoCom 60 anos de experiência de campo comprovada, a Trench é reconhecida como líder mundial no projeto e na fabricação de reatores de potência do tipo a a seco com núcleo de ar voltados para todos os tipo de concessionarias / transmissoras e aplicação industrial. A customização do projeto, juntamente com instalações de engenharia e fabricação totalmente integra-das na América do Norte, Europa, China e Brasil permitiram à Trench tornar-se líder na fabricação de reatores de alta tensão no mundo inteiro.

O profundo compromisso com o setor de energia, além de amplos investimentos em engenharia, fabricação e capacidade de realização de ensaios, proporciona aos clientes da Trench o máximo em qualidade e confiabilidade para seus produtos, projetados individualmente para cada tipo de aplicação. O uso de reatores Trench cresceu, saindo da categoria de pequenos reatores de distribuição para limitação de corrente de curto circuito, passando a reatores complexos em extra alta tensão (EHV) que superam 300 MVA por fase.

O Trench Management System (Sistema de Gestão Trench) possui as certificações ISO 9001, ISO 14001 e OHSAS 18001. O avançadíssimo programa de pesquisa e desenvolvimento da Trench aborda continuamente novas tecnologias e a possibili-dade de usá-las para reatores. A Trench está sempre aberta aos desafios que surgem com as novas formas de utilização dos reatores de potência.

CaracterísticasSão características dos reatores a núcleo de ar do tipo seco: • Reator encapsulado em fibra de vidro, com impregnação em

resina Epoxi• Reator totalmente em alumínio, com todas terminações

condutoras de corrente soldadas• Alta resistência mecânica e de curto-circuito• Stress de tensão-radial essencialmente nula, com tensão

axial entre terminais distribuídos uniformemente• Baixo nível de ruído durante toda a vida útil do reator• Estrutura à prova de intempéries, com requisitos mínimos de

manutenção• Vida útil superior a 30 anos• Modelos disponíveis em conformidade com a ANSI/IEEE, IEC

e outras normas de relevância.

EstruturaOs reatores a núcleo de ar do tipo seco da Trench consistem de uma série de condutores de alumínio (ou de cobre, sob encomenda) conectados em paralelo e isolados individualmente (Fig. 1). Esses condutores podem ser do tipo com pequenas bitolas ou a cabos específicos com fabricação e projeto personalizados. O tamanho e tipo de condutor utilizado em cada reator depende das especificações do reator. Os vários estilos e tamanhos de condu tores disponíveis garantem o melhor desempenho, aliado ao menor custo.

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Fig. 3: Reator limitador de corrente em montagem empilhadaFig. 2: Bobinas de bloqueio

Os enrolamentos são mecanicamente reforçados com fibra de vidro impregnada com resina epóxi, o que, após passarem por um ciclo de cura em estufa cuidadosamente definido, pro-duz uma bobina encapsulada. A combinação das amarrações de fibra de vidro horizontais e verticais, combinadas com a encapsulação de fibra de vidro, minimiza a vibração do reator e alcança a maxima resistência mecânica. As terminações dos condutores são soldadas em um conjunto de barras de alumí-nio chamado “cruzeta”. Essa estrutura resulta em uma unidade extremamente rígida, capaz de suportar os stress desenvolvi-dos sob as mais severas condições de curto-circuito.

Níveis excepcionalmente elevados de cargas nos terminais, esforços de tração, à força do vento e a abalos sísmicos podem ser acomodados no reator. Este projeto exclusivo pode ser instalado em todos os tipos de climas e ambientes e continuar a oferecer alto desempenho.

Os reatores a núcleo de ar do tipo seco da Trench são instalados em áreas poluídas e corrosivas garantindo um funcionamento livre de problemas. Adicionalmente a reatância fixa do enro-lamento, as unidades podem ser fornecidos com derivações (taps) de indutância variável. Uma série de métodos encon-tram-se disponíveis para variar a indutância por ajuste fino ou para fornecer uma gama de passos de indutância.

Além disso, a Trench utiliza vários outros tipos de reatores, como o de núcleo de ferro.

Bobinas de bloqueioAs bobinas de bloqueio (fig. 2) são ligadas em série às linhas de transmissão de alta tensão. A principal função da bobina de bloqueio é fornecer alta impedância nas frequências do sistema carrier de teleproteção (30-500 kHz) e, ao mesmo tempo, introduzir impedância insignificante na frequência elétrica (50 ou 60 Hz). A impedância elevada limita a atenuação do sinal do sistema carrier dentro do sistema de potência ao impedir que esse sinal seja: • Dissipado na subestação• Aterrado em caso de falha fora da rota de transmissão da

distribuidora• Dissipado em uma derivação de linha ou um ramal derivado

da rota de transmissão principal.

Reatores em sérieOs reatores são ligados em série com a linha ou ao alimen-tador. Entre as formas mais comuns de utilização estão: redução da corrente de curto circuito, equilíbrio de impedância em circuitos (linhas) paralelos, limitação de correntes de ener-gização de bancos de capacitores etc.

Reatores limitadores de correnteReatores limitadores reduzem a corrente de curto-circuito aos níveis compatíveis com a capacidade dos equipamentos conectados no lado da carga do reator (fig. 3). Suas aplicações vão desde reatores instalados nos ramos dos alimentadores no sistema de distribuição até os reatores de transmissão , ligação entre barras e balanceamento de cargas em sistemas nominais de até 765 kV / 2100 kV BIL.

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Fig. 4: Reatores de derivação conectados ao terciario do transformador

Reatores associados a bancos de capacitoresReatores associados a bancos de capacitores são projetados para ser instalados em série com um banco de capacitores em derivação de modo a limitar correntes de energização (inrush) durante as manobras, para limitar as correntes de outrush devido fechamento durante faltas e para controlar a frequência de ressonância do sistema após à adição de bancos de capacitores. Os reatores podem ser instalados em tensões de sistema com até 765 kV / 2100 kV BIL. Ao especificar reatores associados a bancos de capacitores, deve se levar em conta a de corrente nominal contínua, o espectro de harmônicos, a tolerância dos capacitores e a sobretensão permitida no sistema.

Reatores série para fornos a arco elétricoO melhor desempenho em fornos a arco elétrico é alcançado mediante a operação dos eletrodos do forno em baixa corrente e longo comprimento de arco. Isto requer o uso de um reator em série no sistema de alimentação do transformador do forno de arco para a estabilização do arco.

Reatores duplexReatores duplex são reatores limitadores da corrente de curto circuito que consiste de duas meias-bobinas magneticamente acopladas de forma negativa uma contra a outra. Esses reatores fornecem propositadamente baixa reatância em condições permanentes de operação e reatância elevada durante condições de falta.

Reatores para controle de fluxo de potênciaReatores para controle de fluxo de potência são conectados em série, em linhas de transmissão de até 800 kV. Estes reatores modificam a impedância da linha, introduzindo uma tensão em quadratura, controlando o fluxo de potência e assegurando a máxima transferência de potência em linhas adjacentes.

Reatores de filtroReatores para filtro de harmônicas são usados em conjunto com capacitores e, às vezes, resistores, formando circuitos sintonizados de correntes harmônicas. Ao especificar os reatores de filtro, as magnitudes das correntes na frequencia fundamental e harmônicas devem ser informadas. Se necessário realizar ajustes finos de indutância, o intervalo de variação das indutâncias (taps) e as tolerâncias devem ser especificadas. Muitas utilizações de filtro exigem um fator de qualidade (fator “Q”) mais baixo do que o fator de qualidade natural do reator. Isto é comumente feito conectando-se um resistor no circuito.

Uma alternativa econômica é a inclusão, no reator, de uma estrutura de anéis para reduzir o fator “Q”. Esta estrutura de anéis pode reduzir o fator “Q” do reator em até um décimo do valor natural sem a necessidade de instalar resistores de amortecimento adicionais. Esses anéis, montados no reator, estarão acoplados ao campo magnético do reator.

Isto diminui o espeço requerido, problemas de conexão e confiabilidade de componentes adicionais tais como resistores.

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Fig. 5: Reator de alisamento HVDC (BIL 1300kV; 2680A; 75mH)

Reatores DerivaçãoReatores de derivação são usados para compensar a potência capacitiva gerada por linhas de transmissão sob carga leve ou cabos subterrâneos. Normalmente, estes reatores são conectados ao terciário de transformadores de potência (fig. 4), mas podem também ser ligados diretamente à linha em sistemas de até 345 kV.

Reatores Controlados por Tiristores (RCT) são amplamente utilizados em compensadores estáticos para fornecer compensação dinâmica em uma barra, através de microprocessadores. São exemplos de aplicações de reatores em compensadores estáticos: • Reatores de Controlados por Tiristores (RCT). A energia de

reativa é compensada mediante o controle da corrente que flui através do reator por meio de válvulas de tiristorizadas

• Reatores para capacitores controlados por tiristores (TSC)• Reatores de filtro (FR)

Reatores HVDCLinhas de HVDC são utilizadas para transmissão de energia em longas distâncias, bem como em interligações back-to-back entre diferentes redes de transmissão. Reatores de HVDC normalmente incluem as seguintes aplicações:Reatores de Alisamento, Reatores de filtro harmônico AC e DC, assim como reatores de filtro de ruído PLC AC e PLC DC.Além disso, os esquemas de HVDC autocomutados incluem reatores de conversão.

Reatores de alisamentoOs reatores de alisamento (fig. 5) são usados para reduzir a magnitude da corrente de ripple em sistemas DC. São necessários em linhas de transmissão HVDC para tensões de sistema de até 800 kV. Eles também são usados em aplicações de eletrônica de potência, tais como unidades de velocidade variável e sistemas UPS. A Trench pode ofertar várias opções de projeto e construção.

Reatores para Ensaios usados em laboratóriosReatores de Ensaios são usados em laboratórios de alta tensão e alta potência. Aplicações típicas incluem limitação de corrente, testes sintéticos de disjuntores, armazenamento de energia indutiva, linhas artificiais.

Reatores de aterramento de neutroReatores de aterramento de neutro limitam a corrente de falta tipo fase-terra a níveis especificados. A especificação devem incluir a duração da corrente de curto-circuito e a corrente contínua em desequilíbrio.

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Fig. 7: Reator de derivação variávelFig. 6: Bobina de supressão de arco 110 kV

Bobinas de supressão de arco (Bobina de Petersen)Reatores monofásicos de aterramento de neutro (bobinas de supressão de arco) destinam-se a compensar a corrente capacitiva de linha para terra durante uma falta fase-terra monofásica. A bobina de supressão de arco (ASC) representa o elemento central do sistema de proteção contra faltas para terra da Trench (fig. 6).

Como o sistema elétrico está sujeito a mudanças, a indutância do ASC utilizada no aterramento do neutro deve ser variável. O sistema de proteção contra falta para terra desenvolvido pela Trench utiliza o núcleo da bobina tipo êmbolo (design com núcleo móvel). Tomando como base sua vasta experiência na concepção, construção e utilização de ASCs, os produtos da Trench cumprem as mais rigorosas exigências técnicas de compensação de faltas para terra.

Reatores de derivação variável (VSR)Os reatores de derivação variável (fig. 7) são ligados em paralelo às linhas, fornecendo à rede potência reativa indutiva onde o rápido controle da energia reativa não é necessário. Os VSR utilizam uma tecnologia de núcleo móvel para fornecer variação da potência reativa.

São algumas das funções do VSR: • Manter os níveis de tensão de regime permanente• Manter o fluxo de potência reativa dentro dos limites

predefinidos• Manter o fator de potência desejado

Entre as circunstâncias mais comuns de rede que favorecem a utilização de reatores de derivação variável estão: • Redes com geração de energia distribuída• Cargas com alto nível de variação, conectadas linhas áreas de

longa distância ou por cabos subterrâneos• Conexão redes remotas de energias renováveis (p.ex.,

energia eólica)

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Fig. 8: Relé para proteção de filtros de harmônicas – CPR500

Relé para proteção de filtros de harmônicas (CPR)Os CPR (fig. 8) são especificamente projetados para proporcionar uma proteção abrangente as instalações de filtros e de bancos de capacitores de média e alta tensão.

O novo CPR500 traz, além de tudo isso, uma interface com o usuario atraves de tela de toque capacitiva, display gráfico e suporte IEC61850 de comunicação multilinguagem opcional.Entre suas funções de proteção estão:• Proteção contra sobretensão de pico repetitivo até o 50º

harmônico• Proteção de sobrecorrente, subcorrente e faltas para terra• Proteção contra desequilíbrio de neutro com compensação

residual• Proteção contra desequilíbrio na linha• Proteção térmica para elementos de capacitores, resistores e

indutores• Proteção contra falhas por meio de disjuntor duplo com

lógica programável• Proteção contra recomutação de capacitores

O grupo Trench é seu parceiro para soluções de transmissão e distribuição de energia elétrica hoje e para o desenvolvimento de novas soluções tecnológicas do amanhã.

Para mais informações, visite nosso site em www.trench-group.com ou envie um e-mail para: sales@trench-group.com

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