Apresentacao Power Point Qualidade do Servico e Condicionamento de Energia

Soluções para Qualidade do Serviço Universidade Federal de Itajubá Thiago Clé Maurício Passaro CENTRO DE ESTUDOS EM QUALIDADE DA ENERGIA E PROTEÇÃO ELÉTRICA 1 EEL805 Condicionamento de Energia Objetivos 2 Apresentar técnicaspráticas operacionais e de projeto Religamentos Chaves normalmente abertas Transferência de carga Operações em paralelo Apontar dispositivos a serem instalados Conversor VSC DVR StatCom SMES BESS UPS Armazenamento de energia 3 métodos de mitigação Reduzir o número de faltas Reduzir o tempo de eliminação Promover mudanças no sistema para eventos menos severos Conectar dispositivos de mitigação entre os equipamentos sensíveis e a fonte Melhorar a imunidade dos equipamentos Reduzindo o número de faltas 4 Solução aplicável para afundamentos e interrupções Difícil encontrar novas ideias para melhorar o que já está reduzido Alguns exemplos Trocar linhas aéreas por subterrâneas Cabos isolados no ligar de cabos nus nas linhas aéreas Política de podas de árvores Cabos guarda adicionais Ampliar nível de isolação Intensificar manutenção e inspeção Reduzindo o tempo de eliminação 5 Sem alterar a quantidade de eventos mas pode reduzir severidade Aplicação de fusíveis limitadores de corrente Atuação em meio ciclo Disjuntores de estado sólido Preço muito elevado Reduzindo o tempo de eliminação 6 Disjuntorreligador protege todo alimentador Tempos total de eliminação das faltas típico 100 ms Sinal de trip do relé abertura do disjuntor Religadores fusíveis comuns limitam as longas interrupções Fusíveis limitadores rápidos complicam os religamentos Reduzindo o tempo de eliminação 7 Subestações de distribuição em cascata Seletividade exige escalonamento das proteções de sobrecorrente Mais distantes da fonte operação instantânea Acréscimos de uns 500 ms a cada novo relé rumo à fonte Total perto da fonte será de alguns segundos Curvas de tempo inverso podem até ajudar mas não resolvem Reduzindo o tempo de eliminação 8 Em redes de transmissão Condições limite não são apenas questões térmicas Estabilidade transitória deve ser analisada Estas condições são mais restritivas Disjuntores mais rápidos mais caros reduzem os tempos totais permitem menores margens de escalonamento Acelerar a atuação da proteção de retaguarda Teleproteção Proteção contra falhas dos disjuntores Alterações na rede 9 Para mitigar interrupções instalar componentes redundantes Instalar mais religadores distribuindo os consumidores Para mitigar afundamentos Instalar unidades geradoras próximas das cargas sensíveis Reduzir a área de vulnerabilidade das cargas sensíveis Instalar bobinas reatores limitadoras de corrente Alimentação por dois barramentos naqueles consumidores sensíveis Equipamentos de mitigação 10 Instalação de novos dispositivos na interface sistemaequipamento UPS Computadores servidores e controles de processos Grupo motorgerador Barulhentos e exigem manutenção nada de novo no ambiente industrial Conversores VSC Fornecem tensão senoidal podendo corrigir até afundamentos Imunidade dos equipamentos 11 Solução mais efetiva contra afundamentos mas o tempo de resposta pode limitar as aplicações Capacitores no elo DC para baixas potências Avaliação geral da sensibilidade do processo Contatores relés sensores etc Analisar a sensibilidade de novos equipamentos précompra Incluir as necessidades locais na especificação Para interrupções curtas difícil tornar equipamentos imunes Para interrupções longas impossível Considerações gerais Remote MV networks Motor starting Transmission network Local MV networks Fuses Interruptions Magnitude Duration 100 80 50 0 01 s 1 s 13 Considerações gerais Afundamentos vindos da transmissão Duração reduzida Difícil atuar na fonte ou com melhorias no sistema Mitigação por novos dispositivos na interface ou melhorias no equipamento UPS em baixa tensão resolve bem Afundamentos vindos da distribuição local Melhorias no sistema pode ser possível Melhorias nos equipamentos são mais complexas maior severidade dos eventos 14 Considerações gerais Afundamentos vindos da distribuição remota Eventos pouco severos Melhorias na imunidade do equipamento resolve se duração for o problema melhorias na proteção do sistema Interrupções mais longas Melhorar imunidade não é viável Melhorias no sistema podem ser testadas UPS gerador solução possível 15 Alterações no sistema Redundâncias por chaveamentos Redundâncias por operações em paralelo 16 Alterações no sistema Redundâncias por chaveamentos Religamentos automáticos Reduzem interrupções longas criando curtas Em faltas permanentes continuam ocorrendo longas interrupções mas são menos de 2025 do total de faltas Desvantagem mais consumidores são afetados pelo evento Uma interrupção longa que afetava só um trecho do alimentador Uma interrupção curta para o alimentador todo 17 Alterações no sistema Redundância por chaveamentos Chaves normalmente abertas estrutura muito simples falta acontece em um dos alimentadores fusível atua interrupção consumidores deste alimentador 18 Alterações no sistema Redundância por chaveamentos Chaves normalmente abertas O fornecimento só pode ser restabelecido após o reparo ou substituição do componente faltoso Este reparo de um alimentador ou substituição do fusível queimado pode levar algumas horas reparosubstituição de um transformador pode levar alguns dias 19 Alterações no sistema Redundância por chaveamentos Chaves normalmente abertas Neste exemplo o sistema continua operando de forma radial prevenindo que o nível de curto circuito cresça muito e assim permitindo que a proteção de sobrecorrente ainda seja utilizada 20 Alterações no sistema Redundância por chaveamentos Chaves normalmente abertas Se uma falta acontece ela é eliminada por um disjuntor na subestação o trecho sob falta é removido a chave no é fechada e o sistema pode ser restabelecido 21 Alterações no sistema Redundância por chaveamentos Chaves normalmente abertas 22 Alterações no sistema Redundância por chaveamentos Chaves normalmente abertas Em operação normal a os alimentadores operam de forma radial Uma chave no separa os alimentadores preferencialmente recebendo fornecimento de subestações diferentes 23 Alterações no sistema Redundância por chaveamentos Chaves normalmente abertas Quando ocorre uma falta b o disjuntor do alimentador onde ela se localiza abre e causa uma interrupção para todos os consumidores daquele alimentador c 24 Alterações no sistema Redundância por chaveamentos Chaves normalmente abertas Depois da falta localizada é isolada das partes saudáveis do alimentador d e o fornecimento destas partes pode ser restabelecido fechando o disjuntor e a chave no e Só então o trabalho de reparo do alimentador pode ser iniciado 25 Alterações no sistema Redundância por chaveamentos Chaves normalmente abertas Se os chaveamentos forem locais a interrupção permanece por algumas horas Com chaveamentos remotos o sistema pode ser restabelecido em alguns minutos 26 Alterações no sistema Redundância por chaveamentos Transferência de carga Mudança da conexão das cargas de uma alimentação com interrupção para uma alimentação sem problemas Não altera a quantidade mas só a duração das interrupções Pode ser manual ou automática Tempo máximo de transferência Qual a maior interrupção tolerável pelas cargas Processo de transferência não pode superar tal limite 27 Alterações no sistema Redundância por chaveamentos Transferência de carga Transferência mecânica de carga Dois transformadores cada um suprindo parte da carga Caso um deles falhe chave no é fechada e toda a carga é suprida pelo outro transformador Cada um deles deve suportar a carga total 28 Alterações no sistema Redundância por chaveamentos Transferência de carga Transferência de cargas rotativas Existe uma contribuição dos motores de indução durante faltas Na sua reconexão pode ocorrer elevada sobrecorrente As chaves devem suportar estas situações 29 Alterações no sistema Redundância por chaveamentos Transferência de carga Transferência primária ou secundária da alimentação 30 Alterações no sistema Redundância por chaveamentos Transferência de carga Transferência por chaves estáticas Tiristores conseguem comutar a fonte em menos de 4 ms Podem ser usadas em qualquer esquema anterior de transferência 31 Alterações no sistema Redundância por operação em paralelo Dois alimentadores em paralelo cada um deles é capaz de alimentar a totalidade das cargas Sistema em loop Mais barato Dois pontos negativos Dificuldade no controle da tensão Cargas podem provocar distúrbios umas nas outras Menos populares em sistemas industriais 32 Alterações no sistema Redundância por operação em paralelo Dois alimentadores em paralelo Sistema em loop Critérios de Projeto critério n1 nenhum evento único provoca interrupção Nenhum desligamento de equipamento pode provocar uma interrupção do serviço O caminho alternativo não pode provocarsofrer sobrecarga Proteção é diferente de redes radiais VTCD e transitórios não podem provocar a perda de nenhuma cargaconsumidor Projeto de sistemas redundantes com alimentadores em paralelo ou em loop é um grande desafio além de oneroso Alguns requisitos de confiabilidade não são satisfeitos nas redes radiais então 33 Alterações no sistema Redundância por operação em paralelo VTCD nestas redundâncias por operação em paralelo 34 Alterações no sistema Redundância por operação em paralelo VTCD nestas redundâncias por operação em paralelo 35 Alterações no sistema Redundância por operação em paralelo VTCD nestas redundâncias por operação em paralelo 36 Alterações no sistema Redundância por operação em paralelo VTCD nestas redundâncias por operação em paralelo 37 Alterações no sistema Redundância por operação em paralelo Spot networks Redundância vem de barramentos diferentes Exercícios religamentos 38 Todas as faltas são temporárias Sucesso no 1 religamento Analisar proteção coordenada e seletiva 39 Exercícios chave no Legenda D disjuntor PReligador F Chave fusível NANF Chave seccionadora Número da contingência Trecho de ocorrência Número de Consumidores Potência instalada MVA Duração minuto 1 Ramal 02 10 08 120 2 06 08 110 55 34 10 50 110 3 01 04 140 30 54 20 40 30 4 Ramal 05 40 14 80 5 05 06 110 55 34 20 45 160 No Ocorrência Consumidores Afetados Duração s Chaveamento DEC SChaveamento FEC 1 10 120 86 007 2 110 160 1257 079 3 140 70 700 100 4 40 80 229 029 5 110 205 1611 079 3882 293 Número da contingência Trecho de ocorrência Número de Consumidores 1 Ramal 02 10 2 06 08 110 55 3 01 04 140 30 4 Ramal 05 40 5 05 06 110 55 Exercícios chave no Circuito de socorro No Ocorrência Consumidores Afetados Duração c Chaveamento CChaveamento 1 10 120 86 007 2 110 50 393 079 55 110 432 3 140 40 400 100 30 30 64 4 40 80 229 029 5 110 45 354 079 55 160 629 2586 293 067