A maioria das redes de distribuição funciona quase às cegas: praticamente não há sensores. A essa rede, concebida para que a energia fluísse num único sentido, chegaram o fotovoltaico nos telhados, as baterias e os veículos elétricos. Este vídeo resume seis webinars técnicos sobre o que isso mudou e sobre o que realmente se pode medir nos níveis mais baixos da rede.
Ideias-chave
- Um monitor de baixa tensão no transformador de distribuição responde a quatro perguntas ao mesmo tempo, e é isso que o torna rentável.
- Os transformadores de distribuição falham da mesma forma que os de grande potência; o que vale a pena monitorizar depende da dimensão da máquina.
- A pressão na cuba é o primeiro indicador de um arco interno.
- A qualidade da energia deixou de ser um tema de especialistas e passou a fazer parte da gestão de ativos.
- A rentabilidade não é universal: depende de cada rede.
A rede que ninguém consegue ver
O ponto de partida de todas as sessões é incómodo. Há poucos ou nenhuns dados em tempo real: poucos sensores e, muitas vezes, nenhum contador inteligente. Os defeitos e as interrupções não podem ser localizados rapidamente, pelo que custam mais. Os ativos falham sem aviso, e algumas dessas falhas chegam ao público. A capacidade oculta não pode ser encontrada, pelo que não pode ser utilizada. E o furto de energia não pode, de todo, ser identificado.
A carga deixou de se comportar como antes
O valor de planeamento para uma habitação média é de cerca de 2,5 kW, e um carregador doméstico médio de veículo elétrico consome aproximadamente o mesmo. Os carregadores públicos vão de 2,5 a 7 kW, e os carregadores rápidos até 350 kW. Entretanto, o fotovoltaico e o armazenamento empurram a energia no sentido contrário através do transformador. O resultado são sobrecargas, sobretensões e reclamações de qualidade da energia.
Por detrás disto há um problema físico. A rede é um equilíbrio constante entre procura e produção, e a produção renovável segue o tempo meteorológico, não uma ordem de despacho. As centrais tradicionais variam a sua potência a dezenas de megawatts por minuto; a diversidade entre regiões estabiliza a média, mas transfere o esforço para a rede que tem de transportar a energia, e o armazenamento e a gestão da procura cobrem as quebras curtas. As sessões abordam também as centrais virtuais e novas formas de controlo de frequência: a agregação privada daquilo que os clientes já possuem.
Um equipamento, várias respostas
Um monitor de baixa tensão no transformador de distribuição mede três tensões e quatro correntes, a qualidade da energia e os harmónicos, formas de onda de eventos captadas quando algo acontece, e a temperatura no transformador. A partir daí, responde a perguntas sobre:
- Segurança: ativos em falha perto de pessoas e perda de neutro.
- Fiabilidade: localizar defeitos rapidamente e encontrar os incipientes.
- Planeamento: capacidade real e onde estão as limitações.
- Capacidade de acolhimento: para carregadores, fotovoltaico e armazenamento.
- Receita: furto e ligações ilegais.
Responder a várias perguntas com um único equipamento é o que o torna rentável.
O que as empresas de distribuição pediram realmente
Os pedidos recolhidos nas sessões são mais práticos do que qualquer especificação: saber que cliente está em que fase antes de desligar uma delas; saber quando uma linha está em baixo antes de um cliente telefonar a avisar; saber quanto fotovoltaico em telhados a rede consegue aceitar; compreender os incêndios em armários de distribuição e antecipá-los; e encontrar capacidade para os carregadores e distribuí-los de forma a que nada fique sobrecarregado. Um deles é uma questão de segurança de vidas: clientes com equipamentos de suporte de vida foram desligados porque ninguém sabia em que fase estavam.
Não é a tecnologia
Os transformadores de distribuição falham praticamente da mesma forma que os de grande potência, mas não podem ser monitorizados da mesma maneira. O limite está nos pontos de acesso, no espaço, na alimentação, nas comunicações e na montagem; por outras palavras, no próprio desenho físico da máquina. Os modos de falha podem ser iguais; a visibilidade não é. Por isso, o que é realista depende da dimensão da máquina:
| Medida | Montagem em poste | Montagem em pedestal | Grande potência |
|---|---|---|---|
| Nível de óleo | raro | sim | sim |
| Sobreaquecimento | básico | sim | sim |
| Entrada de humidade | raramente viável | possível | possível |
| Arco interno | indireto | dois gases | DGA de 3 ou 5 gases |
| Descargas parciais | não | raramente | possível |
| Aumento de pressão | raro | possível | habitual |
A melhor estratégia não é medir tudo; é medir o que importa naquele transformador em concreto.
Pressão e incêndio
A pressão no interior da cuba é o primeiro indicador de um arco interno. A energia do arco é a tensão do arco multiplicada pela corrente do arco e pelo tempo, e o tempo é normalmente o tempo de eliminação do defeito, quatro a cinco ciclos. A tensão do arco depende do comprimento do arco e da forma dos elétrodos: um defeito entre espiras é de baixa energia, enquanto um defeito entre linha e cuba é o de energia mais elevada. A principal fonte de oxigénio para um incêndio é o ar que entra depois da rutura da cuba. Os dados de pressão em tempo real atenuam o risco de incêndio; não o evitam.
A qualidade da energia já não é um tema de especialistas
Passou a fazer parte da gestão corrente de ativos, em quatro áreas: tensão (sobretensões e cavas transitórias, sobretensões e subtensões), carga (corrente, kVA, ponta de procura), harmónicos (sobreaquecimento, perdas, disparos intempestivos) e desequilíbrio (carga desigual, corrente no neutro).
Compensa? A resposta não é a mesma em todo o lado
Onde as máquinas são baratas e de fabrico local, uma falha resolve-se com a substituição, não com a prevenção. Onde são importadas, o custo de substituição e o prazo alteram as contas. As taxas de falha diferem numa ordem de grandeza entre regiões, as penalizações e os incentivos regulatórios pesam muitas vezes mais na decisão do que o custo da reparação, e o impacto financeiro de uma interrupção vai muito além da substituição. Onde as consequências são reduzidas, a monitorização é rara, e com razão. A justificação tem de ser feita ativo a ativo.
Em que concordam as seis sessões
- A rede de distribuição está quase às cegas, e esse é o problema de fundo.
- A produção distribuída e o carregamento tornaram erradas as antigas premissas.
- O obstáculo à monitorização é o acesso físico, não a tecnologia.
- Medir o que importa naquela máquina, em vez de tudo em todo o lado.
- Justificá-la com as penalizações, a segurança e a capacidade, não com o preço do transformador.
Equipamentos relacionados
Para a qualidade da energia no transformador e na rede, veja os nossos analisadores de qualidade da energia, incluindo a série APQM. Para os próprios transformadores, veja ensaio e monitorização de transformadores. Para analisar um caso de monitorização para a sua rede, contacte os nossos engenheiros.