Simulação Computacional do Sistema Elétrico de Tração das Linhas Operacionais da CPTM

Para estudos de simulação computacional do sistema elétrico de tração das linhas operacionais da CPTM foi utilizado o pacote de simulação ELBAS-SINANET. Este pacote é constituído de um conjunto de ferramentas numéricas, com a funcionalidade de simulação de redes ferroviárias de curta e longa distância operadas em corrente contínua, permitindo a simulação de uma ou várias linhas e suas derivações. As simulações apresentadas neste trabalho foram divididas entre os sistemas das linhas 7 - Rubi e 10 - Turquesa e os sistemas das linhas 11 - Coral, 12 - Safira e 13 - Jade.
Por se tratar de uma atividade com grande exigência computacional, simula-se um período operacional reduzido de duas horas. Os dados obtidos, contudo, são utilizados para inferir situações operacionais abrangentes de onde pode-se estimar o comportamento dos sistemas elétricos envolvidos. Como dados de entrada são inseridas informações de geometria de via, sistema de alimentação, material rodante e informações operacionais. Para o nosso estudo, foram utilizados dados de saída como: consumo, potência, corrente, tensões, gráfico horário, entre outros.
Inicialmente as linhas são modeladas e simuladas conforme operação vigente. Para validá-las, os resultados são comparados com registros de consumo e demanda das subestações, e com o tempo de viagem.
Após a validação do modelo, o sistema é simulado de acordo com o objeto de estudo que é proposto. Dessa forma é possível levantar os impactos que essas alterações provocariam no sistema elétrico de tração, subsidiando a análise de sua viabilidade.
Como proposta neste trabalho, serão apresentados dois estudos:
1.    Alteração de frota trens série 2100 por trens série 7000 na Linha 10 - Turquesa da CPTM.
2.    Alteração de potência (plena x reduzida) nos trens da Linha 12 - Safira da CPTM.

Estudo 1
Com o remanejamento da nova frota de trens série 7000, a ser utilizada na Linha 10 da CPTM em substituição aos trens série 2100, houve a necessidade de se simular qual seria o impacto no sistema de energia.
Em posse dos resultados da simulação, verificou-se que tanto a potência instalada quanto a demanda contratada das subestações eram o suficiente para a nova configuração, que o consumo de energia seria menor e que não haveria atuações por subtensão na rede. No entanto haveria aumento no valor das correntes máximas nos disjuntores alimentadores. Dessa forma, decidiu-se em conjunto as equipes de manutenção e operação da CPTM que seria prudente o ajuste na calibração dos disjuntores em uma das subestações.
A alteração na frota se deu em julho de 2019 e os dados de consumo e demanda registrados corroboraram com os resultados da simulação.

Estudo 2
Com o intuito de diminuir o tempo de viagem da Linha 12 ? Safira da CPTM, propôs-se a simulação com alteração de potência reduzida para potência plena dos trens que são utilizados nessa linha.
Como resultado da simulação, verificou-se que haveria um aumento no valor de pico das correntes instantâneas, acréscimo no consumo e demanda da linha e no entanto o ganho no tempo de viagem seria insignificante.
Em posse de tais informações, a possibilidade de se utilizar os trens na Linha 12 em potência plena foi descartada.

Palestrante

Claudimar Santos Chaves

Gestor de Energia

Graduação: Engenharia Elétrica pela UFSJ;
Pós-graduação: Empreendedorismo e Inovação nas Engenharias;
Trabalho atual: engenheiro da CPTM trabalhando com gestão de energia e simulação computacional do sistema elétrico. Tem experiência em elaboração de projetos de linhas de transmissão alta tensão aéreas e subterrâneas.

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