A corrente de magnetização inicial (inrush) que acontece com transformadores também ocorre na energização dos reatores shunt com núcleo de ferro e entreferros. O fenômeno de inrush, que pode ser definido como uma sobrecorrente de energização, é caracterizado como uma corrente senoidal somada à uma componente contínua com decaimento exponencial. Esse decaimento depende da relação X/R que, por sua vez, depende das características intrínsecas construtivas do equipamento.
Aqui já é possível ressaltar a primeira grande diferença entre o comportamento da magnetização dos reatores shunt e dos transformadores: o tempo do amortecimento da corrente.
Isso acontece porque a relação X/R em reatores shunt apresenta valores comumente mais elevados, dada a reatância e a resistência característica destes equipamentos. É importante destacar que o tempo de amortecimento depende das características magnéticas de cada projeto e do sistema onde o equipamento está instalado, e não pode ser generalizado.
No entanto, geralmente, para reatores shunt, o tempo de amortecimento do fenômeno de magnetização pode ser de até alguns segundos, enquanto que para os transformadores, comumente, é de apenas alguns milissegundos (algum poucos ciclos de rede).
Ainda sobre a componente contínua da corrente no reator shunt, seu tempo de duração prolongado pode ter um impacto negativo na saturação dos transformadores de corrente (TCs) do sistema e, também, pode danificar a isolação do reator e suas ligações por aquecimento. Importante destacar que quando o TC é saturado, sua medição secundária se distorce, resultando em imprecisão das proteções dos equipamentos da subestação e, até mesmo, gerando atuações inadequadas e causando paradas não programadas.
Agora sobre a amplitude da corrente de magnetização, normalmente este valor pode atingir de 2 a 5 vezes a corrente nominal de acordo com alguns típicos casos modelados.
Tipicamente, a amplitude da corrente de magnetização de reatores shunt não é tão elevada quanto a dos transformadores.
A amplitude da corrente de magnetização depende, assim como o tempo de amortecimento, das características magnéticas de cada projeto e do sistema onde está instalado e, ainda, do instante da energização e do conteúdo harmônico durante energização. Todas estas variáveis são calculadas, entretanto, a maioria do modelos representa o reator por um circuito com um resistor (R) em série com um indutor (L). Esta modelagem não representa a característica fundamental de não linearidade do núcleo ferromagnético do equipamento, o qual apresenta níveis de saturação durante o evento de energização.
Então, para modelar corretamente o comportamento eletromagnético de magnetização não linear em baixa frequência dos reatores shunt no sistema elétrico, são utilizados programas computacionais que utilizam de modelos circuitais que são construídos com parâmetros baseados nas características magnéticas de cada projeto em específico. Os aspectos mais significativos na definição desses parâmetros estão ligados às características construtivas da parte ativa do reator, incluindo o núcleo, os entreferros e os enrolamentos.
Então, com estas informações é construído o circuito elétrico equivalente derivado da transformação baseada na dualidade elétrica e magnética do circuito. Com este modelo equivalente do reator shunt, construído com elementos não-lineares, é possível simular sua performance eletromagnética com muito mais precisão em softwares específicos de análise do sistema elétrico, incluindo o ATP e outros afins.
Então, considerando a demanda crescente da necessidade de modelamento adequado dos sistemas elétricos, pode-se destacar que estes estudos de baixa frequência realizados com modelos que consideram a característica eletromagnética não-linear se tornam fundamentais para a análise do desempenho dos reatores no sistema elétrico, principalmente em relação aos desafios típicos de operação, tais como corrente de energizações (inrush), subtensões, sobretensões e ferroressonância.
Texto elaborado por: Odirlan Iaronka
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