BR102016028683B1 - Arranjo de circuito para compensação de um componente de cc em um transformador e método para compensar um componente cc em um arranjo de enrolamento de um transformador - Google Patents

Abstract

ARRANJO DE CIRCUITO PARA COMPENSAÇÃO DE UM COMPONENTE DE CC EM UM TRANSFORMADOR E MÉTODO PARA COMPENSAR UM COMPONENTE CC EM UM ARRANJO DE ENROLAMENTO DE UM TRANSFORMADOR. A presente invenção refere-se a um arranjo de circuito para compensação de um componente CC (ICC) em um transformador (4), onde o transformador (4) tem um arranjo de enrolamento (8) que é conectado por meio de linhas de conexão (3) a um sistema de potência (15) para transportar energia elétrica, e tem um ponto neutro conectado à terra (11), compreendendo: - um circuito transdutor (1) que é arranjado em um trajeto de corrente (20) que conecta um ponto de conexão (12) situado em uma porção livre de nó (31) da linha de conexão (3) à terra (11), - um dispositivo de controle e regulação (6) que controla o circuito transdutor (1) por meio de um sinal de controle (16) e ao qual é alimentado, no lado de entrada, um sinal (17) fornecido por um dispositivo de detecção (5) relativo à dimensão e direção do componente CC (ICC) a ser compensado.

Description

Campo Técnico

[001] A invenção refere-se em geral, a transformadores elétricos como utilizados em sistemas de potência para a geração, transmissão e distribuição de energia elétrica, em particular, a um arranjo de circuito para compensação de um componente CC em um transformador, o transformador tendo um arranjo de enrolamento conectado por meio de linhas de conexão ao sistema de potência, e tendo um ponto neutro conectado à terra.

Técnica Precedente

[002] Em sistemas de potência para a geração, transmissão e distribuição de energia elétrica, por uma variedade de razões, pode se formar uma corrente CC que é proporcionalmente sobreposta na corrente alternada. Um componente CC deste tipo, daqui em diante conhecido como um componente CC pode ser criado, por exemplo, por um conversor de potência conectado ao sistema de potência, ou pode ser uma "corrente geomagneticamente induzida" (GIC).

[003] Uma GIC é provocada por vento solar, onde o campo magnético da Terra muda, de modo que em uma malha condutora que constitui linhas de rede e condutores de retorno à terra, uma mudança de fluxo acontece e a tensão elétrica nela induzida gera a GIC. A GIC é dependente de tempo e de direção. Contudo, a velocidade na qual a GIC muda é também relativamente lenta, tal que ela pode ser olhada como um componente CC no sistema de potência.

[004] Independentemente da sua causa, um componente CC em um transformador é sempre indesejável, uma vez que uma porção de fluxo magnético unidirecional está associada a ele, que se sobrepõe ao fluxo alternado no núcleo do transformador, de modo que a saída do núcleo do transformador não é mais simétrica. Surge um deslocamento do ponto de operação do material magnético. Dependendo do projeto do transformador, mesmo um componente CC muito pequeno, de alguns 100 mA, pode aumentar a emissão de ruído de operação em 10 a 20 dB. O deslocamento do ponto de operação do material magnético pode levar a um aumento significativo de 20-30% nas perdas na região. Localmente, um aquecimento aumentado pode surgir no transformador, de modo que a vida útil do isolamento do enrolamento elétrico pode ser prejudicada. No caso de uma GIC grande, pontos quentes podem se formar em partes metálicas e levar à degradação do líquido isolante, o que pode resultar na formação de gases de decomposição.

[005] São conhecidos diversos métodos e dispositivos para reduzir uma porção de fluxo unidirecional no núcleo de um transformador. Por exemplo, na EP 2 622 614 B1, é proposto dotar o núcleo do transformador de um enrolamento de compensação e, por meio de um dispositivo de comutação semicondutor, alimentar uma corrente de compensação cujo efeito é dirigido contrariamente à porção de fluxo unidirecional disruptivo. A vantagem aqui é que este enrolamento de compensação é galvanicamente separado da rede de energia, isto é, não tem conexão com o sistema de enrolamento primário ou secundário do transformador.

[006] Um enrolamento de compensação deste tipo pode agora ser realizado a um custo razoável se for fornecido durante a produção do transformador. Dependendo do tamanho do componente CC a ser compensado, um espaço de instalação, dimensionado de modo correspondente deve ser fornecido, de modo que as dimensões do núcleo do transformador mudam.

[007] Comparado a isto, um aperfeiçoamento é muito mais esforço e sem qualquer importância prática. Se um transformador que já está em uso deve ser aperfeiçoado com uma compensação CC, o transformador deve ser removido do sistema de potência e o enrolamento de compensação deve ser instalado no interior do tanque do transformador. Uma instalação retrospectiva de um enrolamento de compensação muitas vezes não é de todo possível. Em qualquer caso, os custos de uma instalação posterior são muito elevados, de modo que até hoje qualquer aperfeiçoamento foi dificilmente realizado.

[008] Restrições resultam também da carga limite de components semicondutores disponíveis. Em transformadores que são utilizados como parte de um sistema de transmissão CC de alta tensão, uma tensão induzida de vários 1000 V pode ser induzida em um enrolamento de compensação. E uma GIC pode alcançar uma intensidade de corrente de mais de 50 A, como resultado disso, a implementação técnica do circuito é difícil.

[009] O arranjo de componentes semicondutores com uma vida útil limitada no interior de um transformador de potência, ou um transformador de distribuição que é configurado para operação sem falhas durante várias décadas também é problemático.

Divulgação da Invenção

[0010] É um objetivo da presente invenção fornecer uma abordagem tão simples e robusta quanto possível para a compensação de um componente CC, que também pode ser realizada economicamente em transformadores já em operação, e que também leva à expectativa de uma longa vida útil e um alto nível de confiabilidade.

[0011] Este objetivo é alcançado com um arranjo de circuito de acordo com as características da presente invenção.

[0012] Outras modalidades vantajosas da invenção são divulgadas nas concretizações, na descrição, e nos desenhos anexos.

[0013] Em um conceito fundamental, a presente abordagem prossegue a partir daí, não para trazer a compensação de uma componente CC com componentes no interior do transformador, mas sim - de modo similar a um dispositivo de proteção - fora da carcaça do transformador, onde um enrolamento de compensação separado não é necessário.

[0014] Partindo de um transformador cujo arranjo de enrolamento está conectado por meio de linhas de conexão do lado da alimentação a um sistema de potência para transportar energia elétrica e tendo um ponto neutro conectado à terra, o arranjo de circuito compreende: - um circuito transdutor que está disposto em um trajeto de corrente que conecta um ponto de conexão situado em uma porção livre de nó da linha de conexão à terra, e - um dispositivo de controle e regulação que controla o circuito transdutor por meio de um sinal de controle, ao qual é alimentado, no lado de entrada, um sinal fornecido por um dispositivo de detecção relativo ao tamanho e a direção do componente CC a ser compensado.

[0015] O circuito transdutor funciona como um comutador magnético. A função de um transdutor é conhecida por si mesma e não precisa ser mais descrita aqui. É vantajoso que o circuito transdutor não tenha componentes funcionando de modo ativo, por exemplo, válvulas semicondutoras controladas, mas apenas componentes de funcionamento de modo passivo. Estes estão dispostos em um trajeto de corrente que conecta à terra uma porção sem nó de cada linha de alimentação para o transformador. O circuito transdutor é controlado por uma unidade de controle à qual é alimentado um item de informação relativo ao tamanho e a direção do componente CC a ser compensado. Um tal item de informação pode se originar, por exemplo, de um sensor no interior do transformador, por exemplo, um sensor de campo magnético que mede a porção de fluxo unidirecional perturbador no núcleo do transformador, ou é obtido alternativamente a partir do sistema de potência, por exemplo, medindo o componente CC em uma linha de rede (embora isto seja tecnicamente complexo devido aos tamanhos enormemente diferentes da corrente de alimentação e do componente CC). Também são concebíveis outros dispositivos de medição instalados no sistema de potência que detectam ou predizem uma GIC.

[0016] O efeito técnico conseguido com um arranjo de circuito de acordo com a presente invenção se assemelha àquele de um conjunto de "pontos CC" que atua como um dispositivo de proteção: a porção CC disruptiva é "conduzida para longe" para a terra através de controle objetivado do circuito transdutor, disposto entre a linha de alimentação do transformador e a terra. Assim, a porção CC é contrabalançada antecipadamente de modo que não alcança o transformador - pelo menos não em toda a sua extensão. Para esta "compensação" que tem lugar tão cedo quanto à linha de alimentação, não é mais necessário um enrolamento de compensação separado acoplado magneticamente ao núcleo do transformador, como é de outra forma usual para esta finalidade. Com o presente arranjo de circuito, uma porção CC ainda superior a 50 A, por exemplo, uma grande GIC, pode ser controlada de uma maneira fácil. Ambos são altamente vantajosos. Em contraste a isto, contudo, existe o requisito que o arranjo de circuito com todos os componentes situados no trajeto de corrente do transdutor deva ser configurado de acordo com o nível de tensão da linha de alimentação do transformador, por exemplo 20 kV ou 120 kV, ou mais. Contudo, as vantagens acima mencionadas compensam este esforço adicional.

[0017] Conforme descrito anteriormente, os componentes que conduzem para longe um componente CC são dispostos fora da carcaça do transformador. Eles funcionam de modo puramente passivo. Manutenção é prontamente possível. A confiabilidade do arranjo de circuito é alta.

[0018] Em lugar dos componentes eletrônicos de potência (por exemplo, tiristores) que são de outra forma usuais, para a geração de uma corrente de compensação é utilizado um "comutador que atua de modo indutivo", um circuito transdutor. Os componentes de um circuito transdutor, bobinas magnéticas e válvulas não controladas, levam à expectativa de uma longa vida útil e a operação sem problemas ao longo de muitos anos. Portanto, por parte do operador de rede, o nível de aceitabilidade de um transformador com um dispositivo de compensação de CC deste tipo é alto.

[0019] Em uma modalidade preferida, o arranjo de circuito pode ser configurado como um circuito transdutor com dois ramais de corrente paralelos. Em cada um destes ramais de corrente, portanto, um enrolamento de trabalho de transdutor e, em série com ele, uma válvula não controlada, são respectivamente fornecidos. A direção de fluxo de corrente das duas válvulas é oposta. Cada enrolamento de trabalho é acoplado magneticamente através de um núcleo transdutor saturável a um enrolamento de controle de transdutor, onde um sinal de controle é alimentado para o enrolamento de controle. O estado de saturação do núcleo transdutor e, portanto, o estado de comutação da "válvula magnética" são pré-ajustáveis por meio do sinal de controle. Em conjunto com o arranjo oposto das válvulas, é conseguido que, dependendo da direção da corrente, uma compensação CC invertida em espelho seja ajustada contra um componente CC.

[0020] Uma modalidade que é mais eficiente em termos de custos em relação a isto pode ser construída de modo que o circuito transdutor tenha um único enrolamento de trabalho que é disposto em série com uma única válvula e um dispositivo de comutação para reversão ("reverse-poling") da direção de fluxo de corrente da válvula. Aqui também, este enrolamento de trabalho do circuito transdutor é acoplado através de um núcleo transdutor magnético macio a um enrolamento de controle. Um sinal de controle, cuja informação é fornecida por um dispositivo de detecção que detecta o tamanho e a direção do componente CC a ser compensado, é alimentado para o enrolamento de controle. Aqui, revertendo esta válvula única, é possível a compensação de uma porção CC em ambos os sentidos.

[0021] Para reduzir os custos de produção, pode ser favorável para ambas as modalidades se o núcleo transdutor estiver configurado como um núcleo de fenda

[0022] Para manter a potência de controle necessária para controlar o circuito transdutor tão baixa quanto possível, pode ser vantajoso que o núcleo de fenda seja feito de lamelas de chapa de um material magnético macio que tem um ciclo de histerese retangular essencialmente estreito. O dispositivo de controle e regulação pode assim ser construído de forma mais simples.

[0023] Uma outra redução da potência de controle pode ser assim conseguida, onde o núcleo de transdutor é disposto em um circuito magnético que tem pelo menos um entreferro. Isto resulta em uma inclinação do ciclo de histerese, de modo que a densidade de fluxo magnético é limitada a menos de/igual a 20% da densidade de fluxo de saturação.

[0024] Particularmente favorável pode ser um arranjo de circuito no qual o dispositivo de detecção que detecta o tamanho e a direção da porção CC disruptiva é configurado como um dispositivo de medição de campo magnético. Tal dispositivo de medição de campo magnético pode ser disposto no interior do tanque se situando no núcleo do transformador. Deste modo, apenas uma perna de sinal é alimentada para fora do interior do tanque do transformador (para o dispositivo de regulação e controle), mas não uma perna de potência. Um aperfeiçoamento pode ser realizado a um custo relativamente baixo.

[0025] Tal dispositivo de medição magnético é conhecido, por exemplo, da PCT/EP2010/054857. Ele tem um componente de derivação em forma de C, cujos membros são dirigidos para o núcleo do transformador de modo que um fluxo magnético parcial é desviado a partir dele. O fluxo parcial desviado induz uma tensão elétrica, que representa a porção de fluxo unidirecional a ser compensada no núcleo, como o sinal em uma bobina de sensor fornecida no componente de derivação.

[0026] Em outras palavras, a presente abordagem de solução possibilita que um transformador em funcionamento no sistema de potência seja equipado retrospectivamente de uma maneira simples e econômica com a funcionalidade de um sistema de proteção CC. Não um enrolamento de compensação, mas apenas um dispositivo de medição deve ser instalado na carcaça do transformador, desde que a informação relativa à porção CC a ser compensada não venha de outro dispositivo de detecção. Assim, em transformadores já em operação, a instalação de uma compensação CC com relativamente pouco esforço também é possível retrospectivamente. Até agora, um aperfeiçoamento deste tipo era pouco justificável por razões de custo.

[0027] Parece favorável se cada diodo é configurado como um diodo de potência de bloqueio elevado que tem uma elevada capacidade de bloqueio e uma baixa resistência para frente. Isto pode ser conseguido com um tipo de construção de um diodo onde entre as zonas pn altamente dopadas é formada uma camada intermédia fina pouco dopada.

[0028] Para limitar a corrente elétrica no estado condutor do transdutor, pode ser favorável se um reator limitador de corrente disposto em série com o enrolamento de trabalho do circuito do transdutor estiver disposto no trajeto de corrente (ramal de potência). Este reator limitador de corrente pode ser configurado como um "reator de derivação" para corrente comparativamente baixa e baixa potência. O dispositivo de controle e regulação pode assim ser construído de forma mais simples, uma vez que o esforço para a tecnologia de segurança a ser fornecida de outro modo é mais baixo.

[0029] Em uma alternativa, também pode ser vantajoso se cada um dos enrolamentos de trabalho conectados em paralelo ou o enrolamento de trabalho único do dispositivo de circuito de transdutor estiver configurado para limitar a corrente no trajeto de corrente. Não é então necessário um reator de limitação de corrente separado. Aqui também, o dispositivo de controle e regulação pode ser construído de forma mais simples.

[0030] A invenção também refere-se a um método para compensar um componente CC em um arranjo de enrolamento de um transformador, o arranjo de enrolamento estando conectado por meio de linhas de conexão a um sistema de potência para transportar energia elétrica e onde é utilizado um arranjo de circuito descrito em detalhe acima.

Breve Descrição dos Desenhos

[0031] Para uma explicação adicional da invenção, será feita referência na seção que segue da descrição a desenhos que ilustram outras modalidades vantajosas, detalhes e desenvolvimentos da invenção, utilizando uma modalidade exemplificativa não limitativa.

[0032] Nos desenhos: figura 1: mostra um diagrama de circuito simplificado de um arranjo de circuito de acordo com uma primeira modalidade da invenção; figura 2: mostra um diagrama de circuito simplificado de um arranjo de circuito de acordo com uma segunda modalidade da invenção.

Descrição Detalhada da Invenção

[0033] A figura 1 mostra um diagrama de circuito simplificado de uma primeira modalidade do arranjo de circuito da invenção. Ele consiste essencialmente de um circuito transdutor 1 que é disposto em um trajeto de corrente 20. O trajeto de corrente 20 conecta um ponto de conexão 12, que se situa em uma linha de alimentação 3 ao transformador 4, ao potencial de terra 11. Por razões de simplicidade, na figura 1 apenas uma das linhas de alimentação 3 está mostrada, representando as três pernas do sistema trifásico. Também por razões de simplicidade, apenas um enrolamento 8 do sistema de enrolamento do transformador 4 está representado. O ponto neutro do transformador 4 é conectado à terra, isto é, conectado ao ponto de terra 11. Ambas as linhas de alimentação 3 e também o trajeto de corrente 20 são enfatizadas esquematicamente por um estilo de linha negrito (trajeto de potência); nas figuras 1 e 2, a condução do sinal de medição 17 e os sinais de controle 16 (trajetos de sinal de medição e de controle) são representados com um estilo de linha fina.

[0034] No exemplo da figura 1, o transformador é um transformador de distribuição na interface entre um sistema de potência de alta tensão e um sistema de média tensão. Normalmente, tais transformadores de distribuição são implementados no grupo de vetor Yy0, isto é, com o ponto neutro conectado à terra. Os transformadores de distribuição de rede urbana também têm tipicamente um ponto neutro acessível, por exemplo, no grupo de vetor Yz5.

[0035] O ponto de conexão 12 se situa em uma porção de linha de alimentação 31 entre um ponto de nó de conexão 14 e uma conexão de transformador 13. O ponto de nó 14 é parte de um sistema de potência 15 para a geração, transmissão e distribuição de energia elétrica que também compreende outros pontos de nó 14’, 14’’, 14’’’. Nenhum nó de rede adicional é disposto entre o nó de conexão de rede 14 e a conexão de transformador 13, isto é, a porção 31 do sistema condutor trifásico 3 está livre de nós.

[0036] É admitido que um componente CC (ICC) flui nas linhas de alimentação 3 (representadas na figura 1 por uma seta dupla). A direção de fluxo de corrente do componente CC (ICC) é direcionada no sentido ou para longe do transformador. Conforme já divulgado, este componente CC é altamente indesejável para o transformador 4. De acordo com a presente abordagem de solução, este componente CC já está contrabalançado antes da entrada no transformador 4. De modo similar a um conjunto de pontos, o componente CC é desviado para a terra 11, de modo que ele não pode desenvolver seu efeito disruptivo no núcleo do transformador. Em contraste com conceitos de solução conhecidos de compensação de CC onde um enrolamento de compensação no interior da carcaça do transformador é admitido, nenhum enrolamento de compensação separado é necessário aqui, de preferência a corrente CC é desviada na linha de alimentação. Este desvio é realizado essencialmente por um circuito transdutor 1 que atua como um dispositivo de proteção para o transformador.

[0037] O circuito transdutor 1 funciona como um comutador magnético ou "válvula magnética" e é controlado por uma unidade de controle e regulação 6. No estado condutor, a limitação de corrente tem lugar por meio de uma impedância 2 que é disposta em uma conexão em série com o circuito transdutor 1. A unidade de controle e regulação 6 compreende uma unidade computador com um algoritmo capaz de operar nela. Isto gera o sinal de controle 16, onde o sinal de medição 17 alimentado no lado de entrada é utilizado. O sinal de medição 17 é uma representação do componente CC a ser compensado, e é fornecido por um sensor de campo magnético 5. Este sensor de campo magnético 5 é disposto no interior do transformador 4 onde mede uma porção de fluxo unidirecional que flui no núcleo de transformador e se originando do componente CC. Um sensor de campo magnético deste tipo está descrito na PCT/EP2010/054857.

[0038] O circuito transdutor 1 permite a compensação também de correntes CC GIC comparativamente altas, que podem ser superiores a 50 A. Na modalidade ilustrada na figura 1, o circuito de transdutor 1 consiste em dois trajetos de corrente paralelos, em cada um dos quais um enrolamento de trabalho de transdutor 9 e um diodo 7 estão dispostos em série. Os dois diodos 7 nos trajetos paralelos estão dispostos antiparalelos (a direção condutora é oposta), o que significa que na representação da figura 1 o diodo 7 no ramal esquerdo aponta para a terra 11 e no ramal direito o diodo 7 aponta para a linha de alimentação 3. Cada enrolamento de trabalho 9 nos ramais paralelos é acoplado magneticamente através de um núcleo de transdutor capaz de saturação 19 a um enrolamento de controle de transdutor associado 10. Os dois enrolamentos de controle 10 são dispostos em série um atrás do outro em um circuito de controle. O sinal de controle 16 é alimentado no circuito de controle de modo que o estado de saturação do núcleo de transdutor 19, e assim o fluxo de corrente no trajeto de corrente 20 é pré-ajustável. Dependendo do sinal de controle 16, pode ser conseguido que uma corrente de compensação IK se forme no trajeto de corrente 20 (trajeto de potência) em uma ou em outra direção (seja do ponto de conexão 12 na direção da terra 11, ou vice-versa). Com esta corrente de compensação bidirecional IK (corrente misturada com harmônicos) no trajeto de corrente 20, a porção de fluxo unidirecional disruptivo no núcleo do transformador é contrabalançada ou totalmente compensada. Na representação da Fig. 1, a compensação CC completa é representada em cada caso através de duas setas de tamanho igual: um componente CC de dimensão igual ICC (seta tracejada) é dirigido ao contrário de cada corrente de compensação IK (seta contínua).

[0039] A figura 2 mostra uma abordagem de solução configurada de forma diferente. Em contraste com a figura 1, o circuito de transdutor 1 não consiste aqui de dois enrolamentos de trabalho de transdutor, mas de um enrolamento de trabalho único 9 e de um enrolamento de controle de transdutor 10 associado ao mesmo. O enrolamento de trabalho 9 e o enrolamento de controle 10 são novamente acoplados magneticamente por meio de um núcleo transdutor capaz de saturação 19. O enrolamento de controle 10 é disposto em um circuito de controle no qual o sinal de controle 16 é alimentado. (O circuito de controle está ilustrado na Fig. 2 com um estilo de linha fina). O sinal de controle 16 é novamente fornecido por uma unidade de controle e regulação 6 no seu lado de saída. No lado de entrada, o sinal de medição 17 é alimentado para esta unidade de controle e regulação 6 de modo que nesta modalidade da invenção a informação relativa ao tamanho e a direção do componente CC a ser compensado está presente na unidade de controle e regulação 6. O sinal de controle 16 torna o estado de saturação do núcleo de transdutor 19 de tal modo que o comutador 1 de operação indutiva é feito condutor de uma maneira adequada, pelo qual, o fluxo de corrente no trajeto de corrente 20 é pré-ajustável (corrente carregada de harmônicos, invertida em espelho em relação a ICC).

[0040] Disposto em série com o enrolamento de trabalho 9 existe um dispositivo de comutação 18 que tem um primeiro contato de comutador 18’ e um segundo contato de comutador 18’’. Na posição de comutação ilustrada, o primeiro contato de comutação 18’ está conectado ao anodo do diodo 7, e o segundo contato de comutador 18’’ ao catodo. Dependendo da posição de comutação destes dois contatos de comutador 18’, 18’’, a polaridade do diodo 7 pode ser invertida. Assim, nesta variante de circuito também, onde apenas uma única válvula não controlada 7 é utilizada, é possível uma compensação bidirecional de um componente CC. (Ver seta dupla na Fig. 2).

[0041] A atuação do dispositivo de comutação 18 pode ter lugar de maneiras diferentes, por exemplo, através de um atuador ou um motor, e também é concebível operação manual.

[0042] Novamente para efeito de clareza, o numeral de referência 3 na figura 2 representa apenas uma linha do sistema trifásico. A porção 31 das linhas 3 se situa entre um nó de rede 14 de uma rede de alimentação de energia 15 e um ponto de conexão 13 do transformador 4. Entre estes dois pontos, a porção de linha de alimentação 31 para o transformador 4 é livre de nós. O arranjo de circuito 1 está situado na proximidade do transformador 4, por exemplo, em uma estação de transformador.

[0043] Nas figuras 1 e 2, os mesmos numerais de referência indicam elementos idênticos ou funcionalmente similares. Tanto na modalidade da figura 1 quanto na modalidade da figura 2, uma impedância de limitação de corrente 2 é mostrada no trajeto de corrente 20. É também possível, contudo, que os dois enrolamentos de trabalho 9 ou o um enrolamento de trabalho 9 estejam configurados de tal modo que no estado condutor da "válvula magnética" a corrente elétrica no trajeto de corrente 20 é limitada.

[0044] Nas duas modalidades, o efeito de proteção CC tem lugar de acordo com o princípio de pontos CC diretamente na linha de alimentação, isto é, a corrente de compensação IK necessita ter apenas o tamanho invertido em espelho da corrente CC disruptiva na linha 31.

[0045] É aqui particularmente vantajoso que com o presente arranjo de circuito, também podem ser contrabalançadas correntes grandes de mais de 50 A, como pode ocorrer com GIC.

[0046] Ambas as modalidades têm a vantagem essencial que a instalação de um enrolamento de compensação não é necessária nem subsequentemente no contexto de um aperfeiçoamento ou durante a produção do transformador.

[0047] Para um transformador já em operação, a vantage substancial resulta que, pela primeira vez, uma proteção de CC/compensação de CC é realizável a um custo razoável.

[0048] Durante a produção de um transformador, o espaço de instalação que de outra forma seria necessário para o enrolamento de compensação, é dispensado. Isso resulta em um projeto compacto. Isto é particularmente vantajoso se grandes correntes GIC devam ser compensadas uma vez que, neste caso, o enrolamento de compensação é relativamente volumoso, e um espaço de instalação correspondentemente grande deve ser fornecido.

[0049] Uma vez que o arranjo do circuito não tem eletrônica de potência ativa, mas apenas componentes de ação passiva, pode ser facilmente dimensionado para grandes tensões. O comutador indutivo 1 é, em princípio, um transformador em operação sem carga, onde toda a tensão (110 kV, 220 kV, 340 kV, etc.) cai para o terreno. Ele pode ser realizado com relativamente pouco custo. Os outros componentes são comuns na projeção de transformadores ou estão comercialmente disponíveis.

[0050] Embora a invenção tenha sido ilustrada e descrita em detalhe com base nas duas modalidades exemplificativas preferidas, a invenção não está restringida pelos exemplos dados e outras variações podem ser derivadas a partir dela por um especialista na técnica, sem se afastarem do âmbito de proteção da invenção. SUMÁRIO DOS CARACTERES DE REFERÊNCIA UTILIZADOS 1. Circuito transdutor 2. Reator limitador de corrente 3. Linha de conexão 4. Transformador com ponto neutro aterrado 5. Dispositivo de medição para ICC 6. Dispositivo de controle e regulação 7. Diodos 8. Enrolamento do transformador 9. Enrolamento de trabalho 10. Enrolamento de controle 11. Terra, ponto de aterramento 12. Ponto de conexão 13. Ligação do transformador 14. Nó de rede 14’. Nó de rede 14’’. Nó de rede 15. Sistema de alimentação 16. Sinal de controle 17. Sinal de medição 18. Dispositivo de comutação 18’. Interruptor de contato 18’’. Interruptor de contato 19. Núcleo do transdutor 20. Trajeto de corrente 31. Porção de 3 (sem nó) ICC. Componente CC, porção CC IK. Corrente de compensação

Claims (12)

1. Arranjo de circuito para compensação de um componente CC (ICC) em um transformador (4), sendo que o transformador (4) apresenta um arranjo de enrolamento (8) que pode ser conectado por meio de linhas de conexão (3) a um sistema de potência (15) para transportar energia elétrica e apresenta um ponto neutro conectado à terra (11), caracterizado por compreender - um circuito transdutor (1) que é disposto em um trajeto de corrente (20) que conecta um ponto de conexão (12) situado em uma porção livre de nó (31) da linha de conexão (3) à terra (11), - um dispositivo de controle e regulação (6) que controla o circuito transdutor (1) por meio de um sinal de controle (16) e ao qual é alimentado, no lado de entrada, um sinal (17) fornecido por um dispositivo de detecção (5) relativo à dimensão e à direção do componente CC (ICC) a ser compensado.

2. Arranjo de circuito de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o circuito transdutor (1) apresentar dois ramais de corrente paralelos, em cada um dos quais está disposto um enrolamento de trabalho (9) e uma válvula não controlada (7), sendo que as válvulas estão conectadas em antiparalelo, sendo que cada enrolamento de trabalho (9) é acoplado magneticamente a um enrolamento de controle associado (10) através de um núcleo transdutor (19), sendo que o sinal de controle (16) é alimentado para o enrolamento de controle (10).

3. Arranjo de circuito de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o circuito transdutor (1) apresentar um único enrolamento de trabalho (9) que é disposto em série com um dispositivo de comutação (18) para inversão de polaridade da direção de fluxo de corrente de uma única válvula (7), e sendo que o enrolamento de trabalho (9) é acoplado magneticamente a um enrolamento (10) de controle associado através de um núcleo transdutor (19).

4. Arranjo de circuito de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado por o núcleo transdutor (19) ser configurado como um núcleo de fenda.

5. Arranjo de circuito de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por o núcleo de fenda (19) ser feito de lamelas de chapa metálica de um material magnético macio que apresenta um ciclo de histerese retangular essencialmente estreito.

6. Arranjo de circuito de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por o núcleo transdutor (19) ser disposto em um circuito magnético que apresenta pelo menos um entreferro, de modo que a densidade do fluxo magnético seja limitada para menos do que ou igual a 20% da densidade do fluxo de saturação.

7. Arranjo de circuito de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado por o dispositivo de detecção (5) ser um dispositivo de medição de campo magnético que está disposto no núcleo do transformador (4) para medir uma porção de fluxo magnético unidirecional causada no núcleo pelo componente CC (ICC).

8. Arranjo de circuito de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por o dispositivo de medição de campo magnético (5) apresentar um componente de derivação que desvia um fluxo parcial magnético do núcleo do transformador (4), de modo que uma tensão elétrica seja induzida em uma bobina de sensor fornecida no componente de derivação, por meio do qual o sinal de medição (17) é formado.

9. Arranjo de circuito de acordo com a reivindicação 2 ou 3, caracterizado por cada uma das duas válvulas (7) ou a válvula individual ser configurada como um diodo de potência de bloqueio elevada.

10. Arranjo de circuito de acordo com a reivindicação 2 ou 3, caracterizado por um reator de limitação de corrente (2) ser fornecido no trajeto de corrente (20) em série com o circuito transdutor (1).

11. Arranjo de circuito de acordo com a reivindicação 2 ou 3, caracterizado por cada um dos dois enrolamentos de trabalho (9) conectados em paralelo ou o enrolamento de trabalho único (9) ser configurado para limitar a corrente no trajeto de corrente (20).

12. Método para compensar um componente CC (ICC) em um arranjo de enrolamento (8) de um transformador (4), - sendo que o arranjo de enrolamento (8) pode ser conectado por meio de linhas de conexão (3) a um sistema de potência (15) para transportar energia elétrica, - sendo que o arranjo de enrolamento (8) apresenta um ponto neutro conectado à terra (11), caracterizado por um arranjo de circuito, como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 11, ser utilizado.

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