Análise do Sistema Elétrico com Geradores Síncronos e Simulação de Desligamento

Sistema Proposto No seguinte sistema elétrico três geradores síncronos estão gerando para fornecer energia às cargas na rede Tabela 1 Dados dos geradores enrolamento conectado em estrelaaterrada Reatâncias valoradas um pu na Sbase igual a 100MVA e com respectivas tensões nominais Gerador 1 2 3 Sn MVA 2475 192 128 Vn kV 165 18 138 Frequência Hz 60 60 60 Fdp 1 085 085 Tipo Hidráulico Vapor Vapor Velocidade RPM 180 3600 3600 Xd 0146 0896 1313 Xd 00608 012 0181 Xq 00969 0847 1258 Xq 00969 0197 025 Xl 00336 0052 0074 Tdoseg 996 6 589 Tqoseg 0 0535 06 HMWseg 2364 640 301 Corrente de campo A 450 410 325 Tabela 2 Dados das Linhas e Transformadores Parâmetros valoradas em puSb100MVA e suas respectivas tensões LT Barra inicial Barra Final Impedância serie Admitância Transversal 04mai 0010j0085 J0176 05jul 0032j0161 J0306 07ago 00085j0072 J0149 08set 00119j01008 J0209 09jun 0039j0170 J0358 06abr 0017j0092 J0158 Transformador Impedância série Conexão 01abr J00276 165230kV DYN 02jul J00625 18230kV DYN 03set J00586 138230kV DYN Solução Impedância e Reatância Entre as Barras Simulando no ATPDraw Transformadores Hybrid Model Encontrado em Transformers Hybrid Model Cargas nas barras 5 8 e 6 Bus Encontrado em Power System Tools Bus Linhas entre as barras 78 89 96 64 45 e 57 Line Encontrado em Power SystemTools Line G1 G2 e G3 SM 5958 Encontrado em Machines SM5958 Circuito Simulado no ATPDraw Respostas 1 Ajustar o despacho das potências conforme indicado no diagrama O despacho das potências já se encontra presente na figura anterior nas barras B5 B6 e B8 Exemplo B6 2 Para as condições iniciais de tensão calcular as tensões em todas as barras Barra Tensão B1 10 B2 193 B3 147 B4 09742825 B5 09542919 B6 0952735 B7 09883381 B8 08342276 B9 09833306 3 No caso de desligar o G1 como ela afeta na operação do sistema realizar todas as análises necessários Barra Tensão B1 1514 B2 193 B3 147 B4 08192605 B5 08342737 B6 07992466 B7 09343246 B8 08162222 B9 09813298 Comparando as simulações Simulações Diferença Barra Tensão com G1 Tensão sem G1 Magnitude Ângulo de fase B1 10 1514 Inalterado Atraso de 514 B2 193 193 Inalterado Inalterado B3 147 147 Inalterado Inalterado B4 09742825 08192605 Redução de 1591 Adianto de 22 B5 09542919 08342737 Redução de 1257 Adianto de 182 B6 0952735 07992466 Redução de 1589 Adianto de 269 B7 09883381 09343246 Redução de 546 Adianto de 135 B8 08342276 08162222 Redução de 215 Adianto de 054 B9 09833306 09813298 Redução de 0203 Adianto de 008 Podemos observar que G1 gerou das tensões das barras B4 à B9 assim como adianto do ângulo de fase delas além de um isolado atraso no ângulo de fase da B1 4 Aplicar uma falha monofásica franca e trifásica franca na linha 75 e avaliar o desempenho do sistema Falha franca monofásica Aplicando sabendo que uma falha franca é uma falha de 0 uma resistência de falta de ohms se aplica uma falha Rf de aproximadamente 0 Ω no ATPDraw dos 1s aos 3s se observa uma queda de aproximadamente 100kV na tensão se estabilizando após a marca dos 3s Já a corrente teve aumento de ordens de magnitude na fase A aumento considerável na fase B e picos de instabilidade na fase C Falha franca trifásica Aplicando um Rf tendendo a zero e iniciando a falha aos 1s com término aos 15s se observa que a magnitude da tensão tem uma queda exponencial porém quando retorna da falha não possui mais a mesma magnitude de antes e agora se encontra oscilante Já no caso da corrente com os mesmos parâmetros observouse que houve uma inversão das três fases com inicialmente o pico de uma delas mas após 01s observou se uma estabilização com menor frequência que antes da falha porém maior magnitude e no fim da falha aos 15s as três correntes desestabilizaram 5 Aplicar uma falha monofásica e trifásica através de uma resistência na linha 75 de tal forma que o afundamento da tensão resulte em 60 do nominal Avaliar o desempenho do sistema e compara com os resultados do caso anterior Falta Monofásica Tendo em ente que 60 de 180kV 108kV ao aplicar uma falha com os parâmetros Rf4 Ω e com o pos 1 foi possível chegar aos 60 da tensão nominal Os resultados observados na corrente com a plotagem monofásica anterior foram extremamente parecidos provavelmente porque os parâmetros usados no teste do item anterior estavam similares aos desse item Falta Trifásica Após inúmeras tentativas não foi possível plotar um gráfico com 60 estáveis o mais próximo disso obtido foi o que segue parâmetros Rf595 Ω pos 1 onset1s Clearing 11s Os resultados observados com a plotagem trifásica anterior foram tiveram apenas a inversão das correntes como similaridade porém de resto as magnitudes foram diferentes Durante a falha as correntes inverteram e logo após subiram de forma constante de forma estável porém após aproximadamente 1s desestabilizou