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Corrente de arranque do transformador: Dimensionamento de sistemas de armazenamento de energia por bateria (BESS) para formação de rede na ativação
A energização do transformador é, essencialmente, uma questão de corrente e controlo, e não uma questão de autonomia da bateria. Este guia mostra como dimensionar o PCS, escolher uma rampa de tensão, modelar o fluxo residual e verificar um BESS com capacidade de formação de rede antes do comissionamento em arranque a frio.
Um transformador pode estar sem carga e, mesmo assim, exigir um pico intenso de corrente de magnetização, enquanto o inversor de formação de rede, destinado a estimulá-lo, é deliberadamente concebido para operar dentro de um intervalo estreito e seguro para os semicondutores.
Então, por que razão tantas especificações de sistemas de armazenamento de energia por bateria (BESS) começam por megawatts-hora?
Isso está ao contrário.
No que diz respeito à ativação do transformador, a primeira batalha de dimensionamento travam-se em amperes, volt-amperes, saturação de controlo e milissegundos. A energia da bateria torna-se vital mais tarde, quando o BESS deve alimentar os sistemas auxiliares da estação, suportar as cargas dos motores, apoiar o processo de arranque e permanecer disponível para tentativas repetidas de restabelecimento.
A minha opinião, sem rodeios, é que um BESS não pode ser considerado apto para arranque a frio apenas pelo facto de o seu inversor dispor de um “modo de formação de rede”. A menos que o fornecedor consiga demonstrar versões com transformador, o comportamento do limitador de corrente, os controlos de rampa de tensão, o controlo de defesa e uma sequência de energização qualificada numa simulação de transientes eletromagnéticos, essa afirmação é propaganda — e não engenharia.
Por que razão a corrente de irrupção do transformador altera o dimensionamento do BESS
A corrente de irrupção do transformador surge quando a ativação leva o núcleo magnético para além da sua área de fluxo normal, levando-o à saturação. Problemas relacionados com o ângulo de fecho do disjuntor. Problemas recorrentes de fluxo superiores aos admitidos por muitos estudos de viabilidade. A construção do núcleo, a ligação dos enrolamentos, a resistência do sistema, o carregamento dos cabos e a rigidez dos materiais influenciam todos o resultado.
Um gerador síncrono pode suportar ou injetar vários múltiplos da corrente nominal durante um período limitado. Um inversor de formação de rede, normalmente, não o consegue fazer. Estudos publicados descrevem uma capacidade de sobrecorrente do inversor de cerca de 1,5 por unidade durante intervalos curtos, enquanto um projeto de arranque a frio de 2024 utilizou um inversor de formação de rede de 40 MVA com um limite de corrente de 1,2 por unidade.
Esse espaço altera tudo.
Quando o inversor atinge o seu limite máximo, não se transforma num gerador síncrono de menor potência. O sistema de controlo altera o seu estado. Os valores de referência de tensão podem ser reduzidos, os comandos de corrente podem ser limitados, a imunidade em tempo real pode ser ativada e o circuito externo de formação de rede pode, momentaneamente, desviar-se do comportamento previsto num estudo simples baseado no valor RMS.
O resultado pode ser:
Estabelecimento da tensão de funcionamento lento ou interrompido
Saturação prolongada do transformador
Conteúdo na Web com elevado teor de segunda ou terceira harmónica
Falha de funcionamento do relé diferencial ou de sobrecorrente
Ansiedade relacionada com o circuito de ligação CC
Controlo da oscilação
Uma ilha com o sistema de arranque a frio avariado
Um estudo de investigação sobre a ativação de múltiplos transformadores concluiu que a comutação regulada pode exigir um valor ótimo de 56,8 MVA a partir de um recurso com uma potência nominal de apenas 15 MVA, num cenário em que existe um problema indesejável de fluxo residual. Não se trata de uma margem de projeto insignificante. Trata-se de uma arquitetura falhada.
A dura realidade: MW e MWh são inadequados
O dimensionamento de sistemas BESS para integração na rede envolve, no mínimo, 4 parâmetros distintos:
alimentação contínua dos computadores, em MW ou MVA
Capacidade de corrente de fase de curta duração do PCS, que consiste na duração e na recuperação
Alimentação por bateria, em MWh, ao longo de toda a sequência de restabelecimento
Capacidade de controlo, incluindo a ativação suave, as restrições existentes e os procedimentos de segurança em tensão reduzida
A placa de identificação pode induzir em erro.
Um sistema de armazenamento de energia por bateria (BESS) de 20 MW/40 MWh parece considerável. No entanto, é de esperar que o seu PCS ofereça apenas 1,2 de corrente por unidade, que o seu limitador existente reduza a tensão em caso de elevada necessidade de magnetização e que o seu firmware de formação de rede não consiga iniciar uma curva de arranque já ligada a partir de zero volts. Essa central poderá ser excelente para arbitragem e resposta de frequência, mas inútil para a energização desejada do transformador.
O presente vem em primeiro lugar.
A duração da bateria continua a ser importante; no entanto, o pico de corrente de magnetização dura geralmente segundos, em vez de horas. A maior necessidade de energia decorre do que acontece à sua volta: sistemas de climatização, sistemas de incêndio, alimentação de controlo, bombas, transformadores auxiliares, interações, perdas de pré-carga, tentativas repetidas, perdas em estado de repouso e os primeiros blocos de lotes vitais.
Por isso, divido o estudo em duas partes:
O envelope de energização define as configurações existentes do PCS, do MVA, do preço de rampa e de controlo.
O orçamento para a reconstrução identifica a capacidade da bateria em MWh, o estado de carga e a duração máxima da série.
Juntar os dois valores num único número, a “capacidade de BESS necessária”, esconde o verdadeiro engarrafamento.
O que acontece realmente durante a ativação de um transformador
O fluxo no núcleo é aproximadamente proporcional ao momento importante da tensão aplicada. Em funcionamento sinusoidal em estado estacionário, o equilíbrio entre volt-segundos favoráveis e adversos. Durante a energização não controlada, o ângulo preliminar da tensão e a variação residual retida podem fazer com que a variação inicial do fluxo ultrapasse em muito o seu valor proporcional normal.
O núcleo fica saturado.
A indutância de magnetização diminui então drasticamente. A corrente aumenta. Como a forma de onda é irregular, a corrente apresenta uma grande componente de corrente contínua residual e harmónicos intensos.
A mudança recorrente não pode ser tratada como um caso de sensibilidade meramente ornamental. Um estudo de rede publicado utilizou combinações de fluxo residual de fase compostas por 0,8, 0 e −0,8, respetivamente. Em condições de comutação controlada, o primeiro transformador acabou por se tornar o ponto de congestionamento da alimentação; a comutação precisa de pólos independentes nos outros transformadores produziu praticamente nenhum pico de corrente de arranque, mas o dispositivo de três pólos não o fez.
E eis o aspeto complicado: a variação residual da área raramente é conhecida na íntegra.
Um estudo de investigação funcional deve verificar:
Variação recorrente máxima positiva e negativa em cada fase
Piores ângulos de fecho do disjuntor
Dispersão do poste do disjuntor e atraso mecânico
Imprevisibilidade da curva de saturação do transformador
Regularidade mínima e máxima do sistema
Resistência ao enrolamento a frio e a quente
Tensão CC mínima e estado de carga reduzido
Um bloco PCS não está disponível
Transformadores complementares atualmente ligados
Energização de cabos e reatores de derivação
Reativação repetida após uma tentativa interrompida
As versões podem enganar.
Um projeto RMS pode apresentar uma tensão aceitável, uma vez que calcula a média da corrente de fase assimétrica e da saturação magnética que desencadeiam o evento real. Para esta tarefa, o principal modelo de decisão deve ser uma plataforma de técnico de emergência médica, como o PSCAD, o EMTP ou um ambiente de simulação de curto prazo com validação equivalente.
Como dimensionar um sistema de armazenamento de energia por baterias (BESS) que integra a rede para a ativação de transformadores
Utilizo a seguinte série, uma vez que obriga a equipa de trabalho a identificar premissas frágeis numa fase inicial.
Definir o percurso real de arranque
Não se limite a conceber apenas o transformador de cabeçalho.
Registe todos os equipamentos que irão certamente ser ligados antes de o BESS aumentar a tensão:
transformadores elevadores para computadores
Geradores de chave ou transformadores de terminal
Cabos de média tensão
Transformadores de medida
Transformadores de ligação à terra
Reatores de derivação
Transformadores complementares
Filtros harmónicos
Lotes de motores fixos e elétricos
A ativação suave pode exigir que os disjuntores ao longo do percurso designado sejam fechados antes do início da subida de tensão. Isso significa que vários transformadores podem ser ligados simultaneamente, e não sequencialmente.
Obter restrições OEM aplicáveis
Pedido superior a “sobrecarga 150%”.”
As informações necessárias são as seguintes:
Fase ótima expressa em amperes RMS
Duração permitida da sobrecarga
Restrições relativas às repetições e ao arrefecimento
Limite de corrente contínua mínima
Redução da potência em função da temperatura
Prioridade à corrente reativa
Restrição de modulação
Disposição do bloco limitador de corrente
Medidas a tomar em caso de desequilíbrio de sequências favoráveis e negativas
Raciocínio de recuperação após a saturação
Segurança de formação de rede enquanto o limitador estiver ativo
Um limite de 1,5 por unidade durante 100 milissegundos não é equivalente a 1,5 por unidade durante dez segundos. No entanto, os cadernos de encargos tratam-nos habitualmente como se fossem equivalentes.
Criar projetos de transformadores não lineares
Sempre que possível, utilize dados de análise específicos do projeto:
Contorno de saturação
Tipo principal
Reatância com núcleo de ar
Perdas em vazio
Resistência dos enrolamentos e reatância de fuga
Grupo de vetores
Curso de sequência zero
Presunções relativas ao fluxo residual
Representação da histerese, quando suportada
Um bloco de biblioteca de transformadores genérico pode ser aceitável para efeitos de teste. No entanto, não é, de forma alguma, suficiente para a certificação final de segurança ou para a aceitação do arranque a frio.
Executar um cálculo repetitivo de dimensionamento do PCS
Uma fórmula útil para uma triagem inicial é:
[S \ geq. \ frac \ sqrt 3, V LL, I \ mensagem EMT, máx. k ; k \ texto; k \text] Onde:
( V _ ) é a tensão entre fases em questão
( I _ \ text ) é o valor RMS máximo da fase, derivado do EMT, presente
( k _ \ text ) é o multiplicador de sobrecorrente de curta duração confirmado
(k_ \ message derate) abrange a temperatura, a tensão CC e as condições de funcionamento
( k _ ) representa o problema relacionado com a indisponibilidade do módulo ou com a redundância
Trata-se de uma fórmula de triagem, não de um substituto da simulação. Além disso, não deve utilizar a altura atual instantânea em vez do significado RMS existente definido pelo fabricante original (OEM).
Depois, repete.
Um estudo publicado sobre instâncias com múltiplos transformadores revelou que um inversor de 20 MVA conseguia suportar uma rampa de ativação suave de três segundos, um inversor de 15 MVA necessitava de cerca de 8 segundos e um inversor de 10 MVA necessitava, no mínimo, de 15 segundos. Com uma característica de saturação hipotética mais acentuada, os tempos de rampa necessários aumentaram para 8, 12 e 22 segundos, respetivamente.
Esse resultado traz consigo uma lição dura: O período de rampa e o MVA do PCS só podem ser ajustados dentro dos limites operacionais reais do transformador e do sistema de controlo.
Dimensionar a energia da bateria individualmente
Determine a potência necessária para o arranque a frio da seguinte forma:
[E =. \ \frac{\int P} \ mensagem (t), dt< ]
Depois disso, divida pelo intervalo útil do nível de carga, e não pela energia nominal da bateria.
Compreende:
Consumo auxiliar do BESS
Perdas no transformador e no cabo
Toneladas de serviço nas estações
Energia de arranque do motor
Prazos de espera para a remediação
Atrasos na sincronização
Tentativas duplicadas
Livro mínimo pós-restauração
Resultados relativos à degradação da bateria e aos níveis de temperatura
O pico de corrente de arranque poderá quase não alterar o estado de carga. Um atraso de 45 minutos, à espera que mais uma central se integre, irá certamente alterá-lo.
A energização suave em comparação com as alternativas
A energização suave é frequentemente a melhor alternativa para um inversor de formação de rede, uma vez que recorre a uma capacidade que o conversor já possui: a formação controlada de tensão.
No entanto, não é magia.
Técnica de energização
Requisito fundamental
Vantagem principal
Fraqueza oculta
Impacto no dimensionamento do sistema de armazenamento de energia por bateria (BESS)
Mudança difícil
O disjuntor dispara com uma tensão baixa
Série Easy
Pico de corrente de arranque elevado, restrições existentes e distorção de tensão
Muitas vezes, é necessário dispor de um computador de alta potência
Regulação de três pólos
Controlador «point-on-wave» e estimativa do fluxo residual
Pode reduzir o pico de corrente de arranque sem uma rampa de tensão gradual
Uma fase de encerramento imediata não pode, por si só, otimizar todas as etapas
Exige sensibilidade ao erro de dispersão e de alteração
Comutação de pólos independentes
Três postes operados de forma independente
Pode aproximar-se do pico de corrente de arranque mínimo em cada fase
Martelo demolidor especializado, medições e custos de manutenção
Pode reduzir o sobredimensionamento do PCS
Resistência de pré-inserção
Disjuntor equipado com resistência e sequência de derivação
Inclui amortecimento físico
Despesas, impacto, perdas e complexidade em constante evolução
Reduz o equipamento existente, mas acrescenta equipamento
Ativação suave
Rampa de tensão de formação de rede e percurso de arranque com corte
Utiliza o controlo do conversor para limitar o fluxo em sentido contrário
Problemas relacionados com a ativação sincronizada dos equipamentos e a gestão da tensão
Troca um tempo de aceleração mais longo por um MVA do PCS mais baixo
Ativação assistida por limitador de corrente
Limitação rápida e estável da referência de corrente do inversor
Protege os semicondutores em caso de procura imprevista
Pode prolongar a saturação ou distorcer a tensão
Requer uma versão de controlo OEM abrangente
A AEMO registou a ativação suave como uma técnica em que a tensão do sistema é aumentada gradualmente para limitar a corrente de arranque dos transformadores e os harmónicos. No caso de Dalrymple, foi possível iniciar a rede a partir do zero numa área de distribuição local de 33 kV recorrendo a essa estratégia, embora essa capacidade não tenha sido posteriormente verificada numa rede de maior dimensão.
O arranque suave reduz o risco. Não o elimina.
As rampas longas podem criar os seus próprios problemas: sobrefluxo do transformador, caso o controlo de volts por hertz seja mal gerido; exposição direta prolongada a baixa tensão; acionamento da proteção; ruído dos contactores complementares; instabilidade dos dispositivos eletrónicos de carga; e controlo inadequado com ferramentas que antecipam uma resposta precisa à tensão nominal.
O que os dados de 2023–2024 realmente revelam
Dalrymple: hábitos locais, não uma promessa no PowerPoint
O projeto «Dalrymple Energy Storage Space for Commercial Renewable Assimilation», na Austrália do Sul, utiliza um sistema de armazenamento de energia em bateria (BESS) de 30 MVA/8 MWh, com capacidade de formação de rede, instalado junto a uma linha radial de 132 kV em fase de conclusão. Relatórios operacionais anteriores revelaram que, durante os seus primeiros seis meses de funcionamento, o sistema reduziu as perdas locais de abastecimento de cerca de oito horas para 30 minutos.
Mais revelador ainda, a AEMO analisou quatro ocasiões a partir de 28 de dezembro de 2023, em que um raio provocou o desligamento da linha de 132 kV a montante. O BESS manteve o modo de funcionamento em ilha com o Parque Eólico de Wattle Point e as centrais regionais, tendo posteriormente conseguido a ressincronização com a rede principal. A AEMO constatou igualmente uma correspondência prática entre as medições de campo de alta resolução e o seu modelo de simulação, embora tenha reconhecido discrepâncias no modelo de frequência.
Esse último pormenor é importante. Os dados reais não correspondiam perfeitamente ao modelo.
Isso quase nunca acontece.
A resposta correta não é abandonar a modelação; é exigir o reconhecimento do projeto, a divulgação dos parâmetros e a definição das dimensões.
NREL: apresentação de um equipamento de 1 MW/1 MWh
Um estudo realizado em 2024, liderado pelo NREL, utilizou um sistema BESS real de 1 MW/1 MWh na Flatirons School, dimensionado em testes «power-hardware-in-the-loop» para simular uma fonte de 500 kW. A experiência avaliou o apoio a uma central hidroelétrica a corrente de rio de 5,5 MVA e incluiu uma reserva de carga de 3 MVA.
Quando o BESS de formação de rede foi posicionado junto aos lotes vitais e integrado à ilha formada pela central hidroelétrica, uma condição de funcionamento projetada atingiu um mínimo de frequência de 59,93 Hz com um tempo de estabilização de zero segundos. A investigação referiu ainda que o arranque suave com rampa de tensão minimizou a corrente de irrupção do transformador e que a sincronização regulada do BESS reduziu as perturbações no gerador simultâneo.
Isto não significa que todos os sistemas comerciais de armazenamento de energia por bateria (BESS) possam cumprir essa obrigação. Demonstra, sim, que a ideia pode funcionar quando a localização, os controlos, a sequência de operações e os estudos do sistema forem devidamente ajustados.
Um inversor de 40 MVA não funciona como um gerador de 40 MVA
Um estudo de investigação sobre arranque a frio realizado em 2024 comparou um inversor formador de rede de 40 MVA, limitado a 1,2 por unidade de corrente, com um gerador simultâneo de 40 MVA, enquanto simulava cargas de transformadores e motores. O percurso de arranque modelado consistia num transformador de média tensão de 40 MVA, num transformador elevador de 80 MVA e num transformador de 280 MVA mais à direita na série.
A amplitude da corrente de arranque no primeiro ciclo do inversor de formação de rede foi aproximadamente 50% inferior à do gerador; no entanto, o comportamento do inversor revelou uma corrente de arranque mais prolongada e uma presença constante de harmónicas de terceira ordem. Os autores concluíram que eram necessários projetos minuciosos de magnetização do transformador e restrições adequadas para evitar problemas de sobrecorrente e de segurança no inversor.
Esta é a conclusão que as equipas de compras tendem a ignorar: um preço inicial mais baixo não implica automaticamente um processo de implementação menos complicado.
A duração é importante. Os harmónicos são importantes. Problemas relacionados com o comportamento do limitador.
A escala ao nível do sistema está a expandir-se
A avaliação do sistema energético de Porto Rico realizada pelo NREL em 2024 estimou que, a curto prazo, seriam necessários entre 300 MW e 800 MW de armazenamento em baterias com capacidades de formação de rede, resposta rápida à frequência e controlo de tensão, a fim de minimizar as enormes instabilidades de frequência e contribuir para o arranque da rede e a sua recuperação.
Esses números não constituem uma regra para o dimensionamento da corrente de arranque do transformador. Revelam, sim, a razão pela qual a ativação do transformador está a passar de um tema especializado sobre arranque a frio para se tornar um fator determinante na aquisição de sistemas de armazenamento de energia por baterias (BESS).
Uma matriz prática para o dimensionamento de sistemas de armazenamento de energia por bateria (BESS) destinados à integração na rede
Questão de layout
Entrada mínima
Resultado do estudo de investigação
Recusar o estilo quando
Será que o PCS consegue atrair o transformador?
Curva de saturação, fluxo residual, impedância da fonte, tempo de disparo do disjuntor
RMS e pico na fase ótima presentes
O limitador continua a funcionar com energia, sem uma recuperação estável da tensão
O PCS MVA é adequado?
Curva de potência aparente e contorno de sobrecarga verificado por um técnico de emergência médica
Solicitação de blocos PCS e redundância
Um único bloco inacessível provoca uma falha
A rampa de tensão é aceitável?
Restrições relativas ao fluxo, à segurança e às ferramentas de subtensão dos transformadores
Tempo mínimo de segurança na rampa
A rampa vai contra a defesa ou as ferramentas que a atravessam
A energia da bateria é suficiente?
Cronologia completa da reconstrução e lotes associados
SOC inicial mínimo e MWh
Basta uma tentativa falhada para que o livro seja retirado
A proteção continuará a ser protegida?
Modelos diferenciais, de sobrecorrente, de restrição de harmónicas e de TC
Margens operacionais da Relay
Qualquer tipo de instância fiável provoca um funcionamento indesejado
Será que a ilha pode continuar a ser segura?
Controlo GFM, capacidade de carga em toneladas, faturação por cabo e versões do motor
Margens de frequência, tensão e amortecimento
A saturação da corrente provoca a perda da segurança na formação da rede
O design inspira confiança?
Modelo de técnico de emergência médica OEM e dimensões do site
Relatório de reconhecimento
Materiais de fornecedores: apenas projetos RMS ou da biblioteca genérica
A minha orientação de compra é simples: Sem versão validada do EMT, não há pontuações de conformidade com o arranque a frio.
Um potencial comprador deve também demonstrar a sequência completa com um bloco PCS indisponível, o estado de carga mínimo admissível, a tensão CC mínima e o pior padrão de fluxo residual qualificado. A aprovação apenas no caso mais favorável não confirma praticamente nada.
Falhas de defesa e controlo que as folhas de cálculo de dimensionamento não detectam
A segurança é o domínio onde simulações elegantes dão lugar a uma humilhação dispendiosa.
A defesa diferencial do transformador pode interpretar a magnetização irregular e o conteúdo harmónico da rede de forma muito diferente quando a fonte é um inversor com limitação de corrente. Os pressupostos padrão relativos à restrição de harmónicos foram estabelecidos com base no comportamento tradicional da fonte. Um conversor formador de rede pode suprimir o primeiro pico, mantendo simultaneamente a corrente distorcida durante mais tempo.
O estudo de investigação sobre contraste de 2024 revelou a presença de harmónicos contínuos mais elevados no inversor e sugeriu que os esquemas de proteção existentes poderão necessitar de ajustes para evitar o mau funcionamento dos relés.
Analise, no mínimo:
Restrição diferencial e raciocínio de bloqueio
Limites da segunda e da quinta harmónica
Sobrecorrente de fase e de terra
Defesa de sequência negativa
Proteção de volts por hertz
Configurações de subtensão e subfrequência
Momento da falha do disjuntor
Defesa instantânea e térmica da PCS
Disparos por subtensão CC
Sobrecorrente no neutro do transformador
Raciocínio de verificação da sincronização
E não permita que o projetista de segurança receba os resultados do técnico de emergência médica duas semanas antes da entrada em serviço. A estratégia de proteção, os controlos do inversor e a sequência de energização devem ser desenvolvidos em conjunto.
Os sistemas de armazenamento de energia (ESS) residenciais não são centrais de arranque autónomo que contribuem para a formação da rede
A expressão “armazenamento em baterias” abrange uma grande variedade de dispositivos.
Isso não significa que o espaço de armazenamento de propriedades seja inferior. Significa apenas que a aplicação é diferente.
A fórmula química pode continuar a ser LiFePO₄, ou (LiFePO₄). Os requisitos de conceção não são os mesmos noutros locais.
Questões Frequentes
O que é a corrente de irrupção do transformador num sistema BESS de formação de rede?
A corrente de irrupção do transformador é a corrente de curta duração e muito irregular que surge quando um transformador sem carga é ligado à rede, nomeadamente quando o ângulo de fecho do disjuntor e a variação recorrente do núcleo levam o núcleo magnético à saturação, forçando um inversor de formação de rede a atingir o seu limite de corrente e distorcendo a tensão nos terminais.
Ao contrário de um recurso concorrente, o inversor não pode fornecer uma corrente de tipo de falha ilimitada. O seu limitador transforma a forma de onda da tensão e pode prolongar o transiente, pelo que o estudo deve incluir o controlo real de formação de rede e o modelo não linear do transformador.
Como se dimensiona um sistema de armazenamento de energia por baterias (BESS) que integra a rede para a ativação de um transformador?
Um sistema de armazenamento de energia por bateria (BESS) destinado à integração na rede deve ser dimensionado com base na corrente de fase no pior cenário derivada do EMT, no pico de potência aparente, na procura de recuperação de tensão, no comportamento do limitador de corrente, na alteração recorrente do transformador, no carregamento dos cabos, na ativação de lotes complementares e no tempo total de arranque a frio — e não apenas com base nos MVA do transformador ou na capacidade energética da bateria, isoladamente.
O MVA do computador e o envelope de sobrecorrente têm de ser calculados iterativamente em função do período da rampa de tensão. A capacidade da bateria em MWh deve, em seguida, ser calculada a partir da sequência total de restabelecimento, incluindo os sistemas auxiliares, os períodos de espera, as perdas, as tentativas repetidas e o livro mínimo pós-arranque.
O que é a energização suave?
A energização suave é uma técnica de controlo de formação de rede que completa o percurso de arranque pretendido enquanto o sistema se encontra desenergizado; em seguida, aumenta progressivamente a tensão do inversor, partindo de um valor próximo de zero até ao valor nominal, de modo a que o fluxo do transformador se desenvolva sem os picos repentinos que provocam saturação grave, corrente de arranque, harmónicas, colapso de tensão ou acionamento de proteções.
A rampa precisa de ser otimizada, não apenas analisada. Os resultados publicados revelam que o tempo de rampa necessário varia consideravelmente em função da pontuação PCS, do fluxo residual e das características de saturação do transformador.
Qual deve ser a intensidade máxima de sobrecorrente que um inversor de formação de rede deve fornecer?
Os inversores de formação de rede têm, na verdade, uma capacidade de sobrecorrente de curta duração estritamente limitada, especificada pelos limites dos semicondutores, térmicos, de modulação e de controlo do fabricante original do equipamento (OEM); os estudos publicados costumam modelar limites em torno de 1,2 a 1,5 para cada um, valores muito inferiores à corrente transiente sem restrições que uma fonte simultânea poderia fornecer.
Os dados a utilizar devem especificar se a medição é RMS ou de pico, a duração, o nível de temperatura ambiente, a tensão CC mínima, o intervalo de repetição e se o inversor consegue manter-se estável na formação da rede enquanto o limitador estiver ativo.
Qual é a técnica mais eficaz para dimensionar um sistema de armazenamento de energia por bateria (BESS) tendo em conta a corrente de arranque do transformador?
A melhor técnica de dimensionamento de sistemas de armazenamento de energia por bateria (BESS) para a corrente de arranque do transformador consiste num estudo EMT repetitivo que otimiza em conjunto o MVA do PCS, a limitação da corrente disponível, o período de rampa de tensão, os esquemas de magnetização do transformador, a sequência dos disjuntores, as configurações de proteção e o perfil de potência para arranque a frio, tendo em conta o fluxo residual fiável, temperatura, estado de carga e situações de indisponibilidade de equipamento.
O último modelo deve ser confirmado através de ensaios de «hardware-in-the-loop» do controlador, de «power-hardware-in-the-loop» ou de testes organizados no local. Um único caso de fluxo de carga RMS nominal não constitui prova da capacidade de energização.
Uma bateria doméstica de LiFePO₄ pode alimentar um transformador de energia?
Uma bateria LiFePO₄ pode servir de apoio para situações de emergência e para o autoconsumo de energia solar quando acoplada a um inversor adequado; no entanto, não deve ser considerada como um sistema de armazenamento de energia (BESS) capaz de formar uma rede elétrica, a menos que o sistema informático completo, o firmware de controlo, os mecanismos de proteção, o sistema de notificação de erros, a capacidade de arranque a frio, o projeto do transformador e o plano de certificação demonstrem essa capacidade.
A composição química da bateria e os quilowatts-hora nominais indicam-nos exatamente como a energia é armazenada. O inversor, o transformador, os sistemas de controlo e de proteção determinam se o sistema é capaz de alimentar uma rede de média tensão sem falhas nem comprometer a segurança.
Construa um sistema de armazenamento de energia em bateria (BESS) com capacidade de alimentação, e não um BESS baseado numa folha de cálculo
A questão central do projeto não é: “Quantos megawatts-hora devemos adquirir?”
É isto:
Será que os blocos informáticos restantes, com tensão CC mínima e no pior cenário de fluxo residual, conseguem completar todo o ciclo de arranque sem que se verifique saturação instável, um falso disparo da proteção ou o esgotamento da reserva de arranque a frio?
Essa preocupação requer dados relativos aos transformadores do projeto, modelos de formação de rede dos fabricantes de equipamento original (OEM), estudos de sensibilidade EMT e uma série de testes de colocação em serviço.
Qualquer coisa menos do que isso é uma perspetiva positiva com um compartimento para a bateria.
