DIOGENES MOREIRA DA SILVA

há 10 meses · 2 min. de leitura · ~10 ·

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AUMENTO DE DISPONIBILIDADE E SEGURANÇA EM SISTEMAS DE ENERGIA ELÉTRICA DE MISSÃO CRÍTICA COM STS's (SISTEMAS DE TRANSFERÊNCIAS ESTÁTICAS), MAIS CONHECIDAS COMO CHAVES ESTÁTICAS

AUMENTO DE DISPONIBILIDADE E SEGURANÇA EM SISTEMAS DE ENERGIA ELÉTRICA DE MISSÃO CRÍTICA COM STS's (SISTEMAS DE TRANSFERÊNCIAS ESTÁTICAS), MAIS CONHECIDAS COMO CHAVES ESTÁTICAS

Em um mundo onde operações contínuas se tornam cada vez mais essenciais, os sistemas de energia elétrica de missão crítica exigem soluções cada vez mais confiáveis ​​e seguras para garantir o máximo nível de disponibilidade e ininterruptibilidade.

Uma interrupção no fornecimento de energia, mesmo que por frações de segundo, pode resultar em falhas graves e paralisações catastróficas, até mesmo colocando em risco vidas, causando enormes prejuízos financeiros e comprometendo processos produtivos em diversos setores, como geração eólica e solar, industrial, telecomunicações, subestações, siderurgia, mineração, hospitalar, militar, varejo, distribuição de energia, entre outros.

Considerando que equipamentos que possuem sistemas de by-pass automático e manual incorporados em sua própria estrutura apresentam uma limitação significativa, pois não podem ser completamente desenergizados em casos de falhas, o que impossibilita intervenções, manutenções e substituições de forma segura e sem causar interrupções no fornecimento de energia aos consumidores supridos por esses.

Nesse cenário, soluções com STS’s (Sistemas de Transferências Estáticas), mais conhecidas como Chaves Estáticas, proporcionam maior confiabilidade, disponibilidade e segurança operacional através de algumas das vantagens características demonstradas abaixo:

·      Implementação de redundância em sistemas com Nobreaks, Grupos Geradores, Inversores de Tensão, entre outros, aumentando expressivamente a confiabilidade, disponibilidade e segurança operacional, considerando que na falha da Fonte Principal, automaticamente e de forma ininterrupta a Fonte Reserva irá assumir o suprimento de energia dos consumidores

·      Possibilidade de intervenções, manutenções, reparos e substituições de equipamentos sem a necessidade de desligamentos agendados ou inesperados, considerando que a completa desenergização de equipamentos poderá ser efetuada por meio de transferências sem interrupção para fontes redundantes externas de forma automática e manual

·      Possibilidade de implementar redundância integrando equipamentos já instalados e em operação no enlace de paralelismo com outras unidades de diferentes marcas, modelos e topologias, sem a necessidade de recorrer a complexos sistemas de paralelismo que exigem a comunicação entre equipamentos complemente idênticos e compatíveis para operar nessa configuração

entre outras.

Portanto, na apresentação a seguir, demonstro, de forma detalhada, clara e intuitiva, por meio de imagens e gráficos, a funcionalidade, comparativo de tecnologias, norma aplicada e eficácia das soluções apresentadas acima, bem como a estrutura, o desenvolvimento e os resultados obtidos com as Chaves Estáticas que foram por mim desenvolvidas, fabricadas e instaladas em aplicações e clientes diversos.


ENTRADA ENTRADA
PRINCIPAL RESERVA

Xv & gy

SADA

STS (SISTEMA DE TRANSFERENCIA ESTATICA)

&  Trata-se de uma Chave Eletrénica de Transferéncia que emprega em sua etapa
de poténcia semicondutores do tipo Tiristores e em sua etapa de controle micro-
controladores que monitoram precisamente em tempo real as duas fontes de energia
presentes em suas entradas (Fonte Principal e Fonte Reserva), selecionando qual fonte
seencontra presente e em plenas condigdes para suprir os consumidores ~~ conectados
em sua saida, sendo que a prioridade de fornecimento, caso ambas estejam aptas, é
da Fonte Principal, tendo a opgdo de efetuar transferéncias via comando manual.

@® Garantem a comutagdo automadtica e instantanea entre os equipamentos abaixo
citados e outros de diferentes marcas, modelos e tecnologias, assim como entre
barramentos, quadros de redundancia, shafts, entre outros

TIPOS DE CARGAS E FONTES DE ENERGIA
@® Operam com qualquer tipo de carga, principalmente cargas de missao critica nas
mais diversas areas, como as de geracdo edlica, geracdo solar, industriais,
residenciais, telecomunicagoes, subestagdes, siderurgia, mineragao, hospitalar, or Er
geragao, transmissdo e distribuicdo de energia, entre outras.

@® Operam também com diversos tipos de fontes de energia, sincronizadas ou
nao, como Nobreaks, Estabilizadores de Tensdo, Grupos Geradores, Geragaol olar,
Concessionaria de Energia ou Geragao propria, como Cogeragao.

@® Nao é permitido efetuar Transferéncias sem sincronismo com Cargas Indutiba b
tipo Motores, Compressores, Transformadores, entre outros. :

arson] UPS SINGELO (COM BY-PASS)

[| mmrooues | DO UPS 612.000 horas

commenoRe 00 ws

ELEMENTOS SEMICONDUTORES REL
EMEREC S NA ETAPA DO TIPO SCR conTarones
DE POTENCIA
GERALMENTE
NA PRESENGA DAS 02 MTBF DA STS
FONTES DE ENTRADA

TEMPO DE TRANSFERENCIA
DAS FONTES DE ENTRA| COMPLETO
CONFIABILIDADE DO

COMPARATIVO ENTRE STS E ATS CALCULO DE MTBF E CONFIABILIDADE
DE UPS E STS

 

ENTRADA ENTRADA
prNCPAL | RESERVA

Ay (A y—~—

FUNCIONAMENTO DE STS’s (CHAVES ESTATICAS)

Na primeira condicdo de operagdo, iremos considerar que as 02 fontes de energia nas
Entradas da STS (Fonte Principal e Fonte Reserva) se encontram presentes e em plenas
condigoes para suprir a carga conectada em sua saida, sendo que nesse caso a prioridade
de fornecimento é da Fonte Principal conforme ilustra o grafico abaixo.

fara [¥
CONTROL [REF 1S !

Na segunda condicdo de operacdo, iremos considerar a auséncia (queda) ou falha |
(sub/sobre tensdo) da Fonte Principal na Entrada da STS, onde instantaneamente e
automaticamente é feita a transferéncia para a Fonte Reserva sem qualquer 3 §°
interrupgdo na alimentagdo da carga conectada a saida conforme ilustra o i y

“| een [7
| controus [RETR |

NORMA APLICAVEL PARA STS

INTERNATIONAL
STANDARD

Static transfer systems (STS) -
Part 3: Method for specifying performance and test requirements

 

ENTRADA
RESERVA

ATS COM CONTATORES ATS COM RELES STS COM SCRs

[ERA i

TEMPO DE TRANSFERENCIA = +- 12ms TEMPO DE TRANSFERENCIA = +-8ms TEMPO DE TRANSFERENCIA =+:0ms |

VANTAGENS CARACTERISTICAS DE STS

~ Aumento expressivo do nivel de confiabilidade, disponibilidade e seguranga do sistema.

- Implementacao de redunddncia entre fontes de energia distintas, onde na falha de uma
das fontes, a complementar assume automaticamente e de forma ininterrupta mantendo a
alimentacao continua de cargas essenciais de missdo critica.

As transferéncias ocorrem sem interrupgdo, evitando paralisagoes, desligamentos
instantaneos ou reinicializagbes de consumidores sensiveis a essas ocorréncias, como ’
microcomputadores, servidores, switches, equipamentos médicos entre outros. ' pr

ofl

necessidade de agendamentos de paradas devido aos desligamentos instantaneos '
as manobras de transferéncias e retransferéncias do modo Nobreak para o modo By- ass e
vice versa por meio de Chaves Manuais de Transferéncia que objetivam desenergizar por
completo o equipamento para que as intervengdes possam ser feitas com seguranca.

Possibilitam manutengdes e reparos em Nobreaks e outros “nsaindos de |

 

ENTRADA ENTRADA
PRINCIPAL RESERVA

T— {A Vv A y——

SADA

PRINCIPAIS CASOS PRATICOS 1»

a... ha mais de 18 anos com esse tipo de solugdo e pude adquirir uma
experiencia bastante sdlida com sistemas de transferéncias estdticas mais conhecidas
como Chaves Estaticas, onde nesse periodo fui responsavel em todas as etapas pela
criacao e desenvolvimento de tecnologias e topologias & nivel de hardware e software,
fabricagao e instalagdo dessas solugdes em aplicagdes de diversas areas nas principais
empresas e hospitais abaixo demonstrados:

@01 STS TRIFASICA @01 STS TRIFASICA @ 01 STS TRIFASICA

380VCA / 60KVA 380VCA / 100KVA 380VCA / 160KVA
(OI TELECOM-MANAUS/AM) (HOSPITAL HUGOL-GOIANIA/GO) (HOSPITAL HUGOL-GOIANIA/GO) !

7

A (4 ‘

@ 01 STS TRIFASICA MODULAR @ 06 STS’'S TRIFASICAS MODULARES @D1 STS TRIFASICA M

380VCA / 100KVA 380VCA / 1.100KVA 380VCA / 160
(HOSPITAL HUGOL-GOIANIA/GO) (HOSPITAL HUGOL-GOIANIA/GO) (HOSPITAL HUGOL-
oo

 

ENTRADA ENTRADA
PRINOPAL RESERVA

—_— AX vl EE y——

SADA

01 STS TRIFASICA 01 STS MONOFASICA TORRE
380VCA / 60KVA 220VCA / 20KVA
(HOS DAO PESSOA/PA) (HOSPITAL PROGRESSO-ANAPOLIS/GO) (GEOLAB-ANAPOLIS/GO)

1]

. = » |

\ @01 STS TRIFASICA
— oo 440VCA / 60KVA
(HOSPITAL REDE fMPAR-BRAS{LIA/DF)

cust

ETAPA DE CONTROLE ETAPA DE POTENCIA

 

ENTRADA ENTRADA
PRINCIPAL RESERVA

TA v| |X y—3—

SADA

FORMAS DE ONDA DEMONSTRANDO OS TEMPOS DE
TRANSFERENCIA COM E SEM SINCRONISMO

TRANSFERENCIA PARA FONTE RESERVA RETRANSFERENCIA PARA FONTE PRINC;
NA FALHA DA FONTE PRICIPAL | NO RETORNO DA FONTE PRICIPAL |
SEM SINCRONISMO | TEMPO =<2ms SEM SINCRONISMO | TEMPO = Oms

TENSAO DE SAIDA X CORRENTE NA PRINCIPAL TENSAO DE SAIDA X CORRENTE NA PRINC

YB
|
TRANSFERENCIA PARA FONTE RESERVA RETRANSFERENCIA PARA FONTE PRINC;
NO RETORNO DA FONTE PRICIPAL |
COM SINCRONISMO | TEMPO = Oms

NA FALHA DA FONTE PRICIPAL |
COM SINCRONISMO | TEMPO =<2ms

TENSAO DE SAIDA X CORRENTE NA PRINCIPAL TENSAO DE SAIDA X CORRENTE NA PRINCIPAL

 

ENTRADA ENTRADA

PRINCIPAL RESERVA

XK vl EE gy

Brox | sai
L 5s

pitty

DESENVOLVIMENTO DE CHAVES ESTATICAS MODULARES DE
ALTA POTENCIA TRIFASICAS 380VCA / 1.100KVA / 1.600A

SEMICONDUTORES DE POTENCIA
. DO TIPO SCR'S

GATE DRIVE E BARRAMENTOS DE

VENTILACAO FORCADA POTENCIA

MODULOS DE POTENCIA 1.100KVA/1.600A

Projeto
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