controle e proteção de geradores-1

7/30/2019 controle e proteo de geradores-1

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Sistemas eltricos CATEL Mdulo III

Controle e Proteo do Gerador I


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Quando conectada carga ao gerador passa a

haver a circulao de corrente em seusenrolamentos, provocando queda de tenso nosseus terminais.Esta queda de tenso ocorre devido a resistnciaeltrica dos condutores dos enrolamentos, areatncia dos enrolamentos da armadura e reaoda armadura. A queda de tenso depende daquantidade de carga conectada e de suacaracterstica, ou seja, se resistiva, indutiva oucapacitiva.Para manter a tenso constante, independente

das variaes de carga utilizado o reguladorautomtico de tenso (AVR).

Sistemas de Controle do Gerador


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Para criar o fluxo magntico nos enrolamentos do rotor, amquina sncrona tem que ser alimentada com correntecontnua.

Esta corrente de excitao deve ser rapidamente varivel e

com baixas perdas dentro de limites amplos para permitirdiferentes condies de operao. O conjunto de todos osrecursos tcnicos providos para este objetivo chamadosistema de excitao.

A principal funo do Sistema de Excitao controlar atenso de sada no caso de geradores sncronos.



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O RAT pode tambm atuar em modos alternativos deoperao: correo do fator de potncia ou compensaode potncia reativa.

Monitoramento de diversas grandezas eltricas etrmicas, visando as protees.

Sinalizaes disponveis para a localizao dos

comandos efetuados, atuao de protees e falhas noSistema de Excitao.



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O RAT deve prover adaptao automtica da corrente decampo do gerador para o valor requerido em determinadacondio momentnea de operao.

Isto significa por um lado manter constante os valores

definidos sob operao de regime permanente e por outroresponder rapidamente e caso de variao nas condies dosistema de potncia.

At os semicondutores de potncia (diodos e tiristores)

alcanarem maturidade, apenas geradores CC eram usadospara esta finalidade.



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Curva de capabilidade de gerador



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Curva de capabilidade de geradorO circulo em volta do centro das coordenadas tem um raio igual a potnciaaparente Sn que determinada pela elevao de temperatura admissvel dosenrolamentos do estator

Para o gerador um segmento cortado pelo limite da turbina acionadora.

Um limite adicional dado pela elevao admissvel de temperatura nosenrolamentos do rotor.

Existe o crculo em volta do ponto zero da corrente de campo If = 0 . O pontode trabalho da mquina resulta da interseo dos limites trmicos do estator edo rotor. Isto j delimita a rea de operao sobreexcitada.

A operao sub-excitada no uma questo de carregamento trmico, masuma questo de manter sincronismo. Uma margem segura tem que sermantida entre o torque mximo e o atual. Em consequncia, o ngulo decarga no deve exceder aproximadamente 70.



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Curva de capabilidade de motorEm princpio o limite de estabilidade para motores seria simtrico. Na prtica,motores sncronos quase no operam na regio sub-excitada por duasrazes: uma margem suficiente de torque considerada importante e ascondies da rede na maioria das vezes requisitam potncia reativa demagnetizao (sobre-excitada)



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TIPOS DE SISTEMAS DE EXCITAO

Um sistema de excitao regula a tenso terminal e o fluxode potncia reativa da mquina sncrona atravs controledireto da corrente de campo usando conversores (tiristores).

Os sistemas de excitao geralmente usados hoje podem serdivididos em dois grandes grupos:

Com excitatriz rotativa, tambm chamada excitao indireta;

Sem excitatriz rotativa, conhecida como esttica ou excitaodireta.


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TIPOS DE SISTEMAS DE EXCITAO


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SISTEMA DE EXCITAO - COMPONENTES

Um sistema de excitao pode ser dividido em quatro

(cinco) grupos funcionais principais:

-Transformador de excitao

- Unidade de controle

- Unidade conversora

-Circuito de pr-excitao

-Parte rotativa (PMG, gerador AC e ponte retificadora)


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RAT


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Gerador AC e

ponte retif.

PMG

Bomba LUB


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REGULADORES AUTOMTICOS

CLP

Modo

Automtico

Modo

Manual

Operao / Manuteno

PC

Parametrizao

Leituras e Sinalizaes

IHM

Gerador

DSP

Ponte Trifsica de Tiristores

Comando

Entradas Digitais

Comando e Sinalizao

Sadas

Digitais

Sadas AnalgicasTransformador

de Corrente

Transformador

de Realimentao

Tranformador de Excitao

Is

Ur,s,t

RAT

Ur,s,t

DIAGRAMA DE BLOCOS


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Vterm.

-

V/Hz

+Vref PID

Compensao de Reativos

+

+Ponte Gerador+

Realimentao

+

Limite de corrente

do rotor

Icampo

CC(s)/R(s) = Kp + Ki/s + Kd.s

KKp= 0 a 200 pu/puTKi = 0 a 10 s

TKd = 0 a 10 s

FUNO DE TRANSFERNCIA DO REGULADOR


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K1.(1+ 1/Ti1.s)

I medido

-

I ref+

KK1 = 0 a 40 V/V

TTi1 = 0 a 10 s

FUNO DE TRANSFERNCIA

LIMITE DE CORRENTE DO ROTOR


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AVR

MVR

Seguidor


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PROBLEMA COMUM PARA OS SISTEMAS DEEXCITAO / ROTOR: Vazamentos de leo: mancal LOA e bomba de LUB

Sinalizao de falha terra no rotor


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Testes Regulador MICROSTAT DVR.

Testes realizados antes da partida:Verificao das condies do painelVerificao do sistema de excitao

Ajustes de hardwareProgramao do software

Registros oscilogrficos das rejeies de carga


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Objetivo: Diagnstico da perda de excitao (atuao funo 40)

O turbogerador estava operando em paralelo no dia 06/03/2004,quando atuou o rel de proteo do mesmo (funo 40). Apsabertura do disjuntor a tenso do gerador estava em aprox. 7KVsem possibilidade de aumento por comando manual. Desligada aexcitao.

Alstom Brasil tinha solicitado a verificao do circuito dealimentao proveniente do PMG.

Aps verificaes posteriores detectou-se que os fusveis quealimentam o regulador (FS7 e FS8) estavam abertos. Ao mesmo

tempo verificou que a caixa de terminais do PMG estava cheia deleo proveniente da fuga de leo do mancal LOA do gerador.

G O S O COS


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Objetivo: Diagnstico da perda de excitao (atuao funo 40)

ConclusesA falha ocorrida no sistema de excitao explica a abertura dodisjuntor principal do gerador TG3901no dia 06/03/04 pelo rel de

proteo (funo 40).Durante a inspeo visual do mdulo Power Controller constatou-se que houve sobre-aquecimento do transformador de entrada(T1) o qual alimentado pelo circuito do PMG (FS7 e FS8).



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Consultada a Alstom Inglaterra sobre a placa Power Controller. Odado de placa indica o seguinte range de trabalho:Frequencia: 40-240 Hz ==== Tenso: 0-270 VacFrequncia: 241-400 Hz====Tenso: 0-165 Vac

Como o PMG gera tenso de 238 Vac e 330 Hz aparentemente

esta pode ser a causa da queima do trafo de entrada da placa.Devemos considerar ainda a sobrevelocidade devida a rejeico decarga e o limite de trip por sobrevelocidade (normalmente 110%do nominal). Assim sendo, a tenso e frequncia incrementariamais ainda.

At o momento no temos a posio oficial da Alstom Inglaterrra,

porm deve-se considerar a necessidade da incluso de um trafoauxiliar abaixador entre o sinal do PMG e a entrada da placa.


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FIM

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