ATS, Quadro de Manobra e Paralelismo: Como a Energia do Grupo Gerador Chega à Carga

Em resumo

O painel de manobra define para onde vai a energia do gerador. Um disjuntor do gerador protege o grupo, uma chave de transferência automática move a carga entre a rede e o gerador, e o painel de paralelismo permite que vários grupos trabalhem juntos e dividam a carga. Uma especificação clara de cada parte evita problemas no comissionamento.

O alternador gera a eletricidade; o quadro de manobra decide para onde ela vai. Entre um grupo gerador e as cargas ficam um disjuntor do gerador, que protege o grupo, uma chave de transferência que escolhe entre a rede e o gerador e - quando vários grupos trabalham juntos - um quadro de paralelismo que os sincroniza e divide a carga, além de um centro de controle de motores que alimenta as bombas, ventiladores, aquecedores e carregadores que a própria instalação precisa. Este guia explica cada parte e o que uma especificação deve dizer sobre ela.

O Disjuntor do Gerador e o Painel de Controle

Todo grupo tem um disjuntor nos seus terminais, que protege o alternador e o cabo contra sobrecarga e curto-circuito e é aberto e fechado pelo controlador do gerador. O controlador liga e desliga o motor, monitora suas temperaturas, pressões e rotação, regula a tensão e a frequência e se comunica com a instalação. Em um grupo standby único, o disjuntor e o controlador ficam em um painel no grupo ou na carenagem; em instalações maiores, vão para um contêiner de manobra junto com o restante.

A Chave de Transferência Automática

A chave de transferência automática (ATS) fica entre a rede, o gerador e a carga. Ela detecta a falha da rede, sinaliza ao gerador para partir e transfere a carga para o gerador assim que a tensão e a frequência estiverem dentro dos limites, tudo em segundos. Quando a rede retorna e permanece estável por um tempo definido, ela transfere de volta e deixa o gerador esfriar e parar. Uma chave de transição aberta interrompe a conexão por uma fração de segundo durante a transferência, lacuna que o UPS cobre; uma chave de transição fechada sincroniza o gerador com a rede e transfere sem interrupção, o que a concessionária precisa permitir. A ATS é dimensionada para a corrente nominal total e, em plantas críticas, é duplicada.

Paralelismo de Vários Grupos

Quando vários grupos alimentam uma mesma carga - por capacidade, por redundância ou ambos - eles são conectados a um barramento comum por meio de um quadro de paralelismo. Cada grupo é sincronizado antes de o seu disjuntor fechar: tensão, frequência e ângulo de fase são igualados automaticamente pelo controlador. No barramento, os controladores dividem a carga ativa e reativa entre os grupos, acionam grupos adicionais conforme a carga aumenta e os desligam conforme ela cai, e retiram um grupo do barramento para manutenção sem oscilação na carga. O mesmo quadro pode sincronizar a instalação com a rede para operação em paralelo com a rede - peak shaving, resposta à demanda, exportação - sob os requisitos de proteção da concessionária.

O painel de manobra é especificado pelo nível de tensão (baixa ou média tensão, com transformadores), pela capacidade de curto-circuito, pelo número de grupos e alimentadores, pelo esquema de proteção e pelo sistema de controle; normalmente fica alojado em seu próprio contêiner ou sala, junto com o CCM.

O CCM e os Auxiliares

Uma instalação geradora tem cargas próprias: bombas de transferência de combustível, sistemas de polimento, ventiladores do radiador e da ventilação, aquecedores de água de camisa, carregadores de bateria, iluminação, energia de controle. O centro de controle de motores - o painel auxiliar - alimenta e protege essas cargas, com partidas, disjuntores e controles, e é ele mesmo alimentado pela rede ou pelos geradores por meio de uma pequena transferência, para que a instalação possa atender às próprias necessidades em caso de falta de energia. A AXON fabrica painéis de disjuntores, ATS, quadros de paralelismo e CCM para suas instalações conteinerizadas e como painéis independentes, para grupos geradores de qualquer fabricante e de acordo com o diagrama unifilar da instalação.

Em resumo

  • Disjuntor do gerador e controlador: protegem o grupo, regulam tensão e frequência
  • ATS: detecta a falha, dá partida no grupo, transfere a carga e a devolve
  • Transição aberta interrompe por um breve instante; transição fechada sincroniza e não interrompe
  • O quadro de paralelismo sincroniza vários grupos e divide a carga
  • A operação em paralelo com a rede exige o esquema de proteção da concessionária
  • O CCM alimenta as bombas, ventiladores, aquecedores e carregadores da própria instalação

O que enviar com a sua consulta

  • Diagrama unifilar ou as cargas e o número de grupos
  • Tensão, frequência e nível de curto-circuito
  • Esquema de transferência desejado: transição aberta ou fechada, operação em paralelo com a rede
  • Redundância e duplicação de chaves
  • Cargas auxiliares para o CCM
  • Interface com o sistema de controle e requisitos de proteção da concessionária

Perguntas frequentes

O que faz uma ATS?

Ela monitora a alimentação, dá partida no gerador quando a alimentação falha, transfere a carga para o gerador quando ele está pronto e a devolve quando a alimentação retorna - automaticamente e dentro dos tempos que a especificação define.

Quando é necessário um quadro de paralelismo?

Sempre que mais de um grupo alimenta a mesma carga, por capacidade ou redundância, e sempre que um grupo deve operar em paralelo com a rede. Um único grupo com transferência simples precisa apenas do seu disjuntor e de uma ATS.

O que é sincronização?

É igualar a tensão, a frequência e a fase do gerador às do barramento ou da rede antes de fechar o seu disjuntor. É feita automaticamente pelo controlador; fechar sem sincronismo danifica o alternador e o quadro de manobra.

Baixa tensão ou média tensão?

Plantas menores costumam ser de baixa tensão; plantas grandes e distâncias longas usam média tensão por meio de transformadores elevadores. O porte da planta e o local decidem.

A usina pode operar em paralelo com a rede?

Sim, com um quadro de paralelismo e a proteção exigida pela concessionária - para peak shaving, resposta à demanda ou exportação. As regras de conexão da concessionária definem a proteção e os testes.

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