Sistemas de excitação em usinas hidrelétricas: Aspectos teóricos e práticos

Abstract

Este trabalho tem como objetivo apresentar os diferentes tipos de sistemas de excitação existentes, bem como demonstrar a importância deles, indicando e detalhando os principais equipamentos que compõem o modelo aplicado atualmente nas usinas e pequenas centrais hidrelétricas, principais fontes renováveis de energia elétrica no Brasil, as quais representam 60% da matriz elétrica nacional. Além disso, são apresentados os parâmetros indispensáveis do gerador síncrono considerados no projeto de um sistema de excitação e a forma como são realizados o dimensionamento e a especificação dos componentes, com base em normas nacionais e internacionais. Também são abordados os diferentes tipos de malha de controle, o controlador que é amplamente utilizado nos sistemas de excitação das plantas hidrelétricas, e a maneira como o regulador digital atua na regulação da tensão dos terminais de saída da máquina síncrona. Por fim, também são analisadas neste trabalho algumas divergências entre os dados do dimensionamento, os dados nominais dos componentes disponíveis no mercado e a execução no campo.

The purpose of this paper is to present the different types of the existing excitation systems, as well as to demonstrate their importance, indicating and detailing the main equipment that compose the model applied at the large and small hydroelectric power plants, the main renewable sources of electricity in Brazil, representing 60% of the national electricity matrix. In addition, it presents the synchronous generator’s indispensable parameters considered in the design of an excitation system and how the components are sized and specified, based on national and international standards. The different types of control loop, the controller that is widely used in excitation systems of hydroelectric plants, and the way in which the digital regulator acts in regulating the voltage of the output terminals of the synchronous machine are also discussed. Finally, this paper analyzes as well some divergences between the sizing data, the nominal data of the components available on the market and the execution at site.