1
Abstract — Distribution transformers are applied along to the
power system in order to provide adequate voltage levels to the
final users. However, the voltage regulation is still be a problem
due to the no load tap changer commonly employed to
distribution transformers. The use of no load tap changer is
mainly justified by on load tap changers costs in this power class.
Based on that, this paper presents the review of some electronic
alternatives, studied in the literature, to employ on load
electronic tap changer to distribution transformers. Besides, one
circuit topology is studied and analyzed together with its control
and protection features in order to electronic regulate the voltage
in a single-phase distribution transformer.
Index Terms — Distribution Transformer, electronic tap
changer, voltage regulation,
I. INTRODUÇÃO
omutadores de taps (também denominados tap changers)
em transformadores de distribuição são amplamente
empregados nas redes de distribuição. Estes comutadores são
empregados para ajustar a relação de transformação destes
transformadores de modo que os consumidores finais sejam
atendidos com uma tensão de fornecimento adequada às
normas estabelecidas pela ANEEL (Agência Nacional de
Energia Elétrica, Brasil) [1]. Este ajuste, que é realizado pelas
concessionárias de energia, se faz necessário devido as
diferentes características de cada rede, tais como os diferentes
comprimentos de cada alimentador e o nível de carregamento
dos transformadores.
Os comutadores de taps convencionais empregados em
transformadores de distribuição empregam dispositivos
mecânicos de comutação, cujas principais vantagens são a
robustez e custo reduzido. Contudo, estes comutadores apenas
podem ser comutados por uma equipe especializada in loco
com o equipamento desenergizado, o que torna o
procedimento dispendioso financeiramente, além de elevar as
taxas de DEC e FEC a serem atendidas pela concessionária.
Devido a estas características dos comutadores mecânicos,
o procedimento de comutação do tap nestes equipamentos é
raramente realizado. Tal operação somente é realizada quando
há reclamação de uma unidade consumidora ou através da
detecção, pela concessionária de energia elétrica, de níveis de
tensão fora dos padrões determinados pela ANEEL.
Por estes motivos, os comutadores mecânicos de taps não
Este trabalho é financiado pela Centrais Elétricas de Carazinho S/A –
ELETROCAR.
podem ser empregados para melhoria da qualidade de energia
através da regulação dinâmica da tensão de atendimento.
Comutadores de taps que possibilitam a mudança de taps com
o sistema energizado (on load tap changer) baseados em
sistemas eletromecânicos têm sido empregados em média e
alta potência, por exemplo, em transformadores de
subestações. Contudo, devido ao seu elevado custo, estes
sistemas não são empregados em redes de distribuição urbanas
e rurais.
No intuito de prover ao consumidor final uma energia de
qualidade, evitando sub-tensões durante o dia e sobre-tensões
no período noturno, a comutação eletrônica de taps para
transformadores de distribuição tem sido cada vez mais
abordada em diversos trabalhos na literatura [3, 12, 21].
Destaca-se que o problema da regulação de tensão deve
tornar-se cada vez mais crítico, em especial com o advento da
geração distribuída, quando novas fontes geradoras de energia
são conectadas à rede elétrica de distribuição [2].
Comutadores sem partes mecânicas, empregando apenas
chaves eletrônicas, são uma solução recente [5]. Essa
tecnologia pode ser economicamente competitiva com relação
aos sistemas eletromecânicos por apresentar vantagens como a
reduzida manutenção, prolongada vida útil e rápido reparo e
substituição de dispositivos. Além da robustez e tolerância a
transientes, características de um transformador clássico, é
possível obter maior controle e velocidade nas comutações,
melhorando a qualidade da energia entregue à carga. Aliado a
isso, técnicas de controle e de análise da qualidade da energia
elétrica fornecida ao consumidor podem minimizar, ou mesmo
eliminar, a necessidade de intervenção humana no comando
do comutador de taps, reduzindo os custos de operação.
II. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
As principais topologias de comutadores de taps com o
sistema energizado (on load tap changer) encontradas na
literatura para transformadores de distribuição são
apresentadas a seguir:
A. Topologias empregadas em comutadores de taps
1) Comutadores mecânicos assistidos por circuito eletrônico
Buscando minimizar os efeitos do arco elétrico na
comutação dos taps de transformadores, que compromete os
contatos das chaves mecânicas bem como a qualidade de
refrigeração do óleo do transformado, diversos trabalhos
sugerem a substituição dos elementos passivos (resistores e/ou
Comutador Eletrônico de TAPs Aplicado a um
Transformador de Distribuição Monofásico
L. Schuch, R.C. Beltrame, F.E. Cazakevicius, R.C. Figueiredo, L. Michels, C. Rech, T.B. Marchesan, C.J. Quadros*
Universidade Federal de Santa Maria – UFSM
Av. Roraima nº 1000 - Cidade Universitária - Camobi - Santa Maria - RS - CEP 97105-900
* Centrais Elétricas de Carazinho S/A – ELETROCAR
Av. Pátria, nº 1351 - Sommer - Carazinho - RS - CEP 99500-000
C
