disciplina: transmissÃo de corrente contÍnua falhas de ... · falha de disparo simples: tiristor...

UNIVERSIDADE DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO – UERJ FACULDADE DE ENGENHARIA ÊNFASE EM SISTEMAS DE POTÊNCIA

DISCIPLINA: TRANSMISSÃO DE CORRENTE CONTÍNUA

Falhas de Conversores CA/CC

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Alunos: Daniel Dutra FernandesPriscila Azevedo Prado LeiteRaphael Ferreira do Nascimento Lourenço

Professor: Pós-DSc.José Eduardo Telles Villas

2013-2

ÍNDICE Conversor Trifásico Simulação do Conversor: Retificador Falhas de Disparo Simples Falhas de Disparo Dupla Sucessiva Falhas de Disparo Dupla Não Sucessiva Falhas de Disparo Antecipado Simulação do Conversor: Inversor Falhas de Disparo Simples Falhas de Disparo Dupla Sucessiva Falhas de Disparo Dupla Não Sucessiva Falhas de Disparo Antecipado Referências

em qualquer instante t apenas 2 Tiristores conduzem corrente elétrica.

Comutação - Intervalo de Transição da Condução de um Tiristor.

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Retificador de Onda Não Controlado:(a) Corrente Secundária(b) Formas de Onda de Tensão(c) Tensão Retificada

Conversor Trifásico (Ponte de Graetz):

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Retificador de Onda Não Controlado:(a)Corrente Secundária(b)Formas de Onda de Tensão(c)Tensão Retificada

Conversor Trifásico:

Intervalo Tiristores

0 a 60° 1 e 2

60 a 120° 3 e 2

120 a 180° 3 e 4

180 a 240° 5 e 4

240 a 300° 5 e 6

300 a 360° 1 e 6

Comutação depende do Ângulo de Disparo (α) dos Tiristores.

por um intervalo de tempo t os Tiristores conduzem corrente elétrica forçadamente (polarizados inversamente).

Figura: Ângulo de Disparo (α) = 15°.

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Corrente e Tensão de Fase do Retificador Controlado para um Ângulo de Atraso (μ = 15°): (a)Corrente de Linha;(b)Tensão Fase-Neutro;(c)Tensão Contínua;(d)Tensão Aplicada Fase-Fase.


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Corrente e Tensão de Fase do Retificador controlado para um Ângulo de Atraso (μ = 15°):(a)Corrente de Linha;(b)Tensão Fase-Neutro;(c)Tensão Contínua;(d)Tensão Aplicada Fase-Fase


0+αT2 a 60°+αT3 1 e 2

60°+αT3 a 120°+αT4 3 e 2

120°+αT4 a 180°+αT5 3 e 4

180°+αT5 a 240°+αT6 5 e 4

240°+αT6 a 300°+αT1 5 e 6

300°+αT1 a 360°+αT2 1 e 6


Formas de Ondas anteriores: Idealizadas.

•a Indutância L provoca um Atraso adicional a Comutação visto não ser possível variar instantaneamente a Corrente em um Elemento Indutivo;

•Transformador Conversor apresenta uma Indutância Íntrínseca que faz com que o Atraso seja inevitável;

Atraso - denominado Ângulo de Comutação (μ).

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Efeito da Comutação sobre o Número de Válvulas Conduzindo


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Efeito da Comutação sobre o Número de Válvulas Conduzindo



0+αT2+μ6-2 a 60°+αT3+μ1-3 1,6-2 e 1-3,2

60°+αT3+μ1-3 a 120°+αT4+μ2-4 1-3,2 e 3,2-4

120°+αT4+μ2-4 a 180°+αT5+μ3-5 3,2-4 e 3-5,4

180°+αT5+μ3-5 a 240°+αT6+μ4-6 3-5,4 e 5,4-6

240°+αT6+μ4-6 a 300°+αT1+μ5-1 5,4-6 e 6,5-1

300°+αT1+μ5-1 a 360°+αT2+μ6-2 6,5-1 e 1,6-2

Simulação do Conversor

Possíveis Falhas neste Tipo de Operação:

-Disparo (Simples, Dupla Sucessiva, Dupla Não Sucessiva);-Disparo Antecipado; -uma Ponte Retificadora opera com Ângulos de Disparo (α) pequenos (5 a 30°);-por esta razão um Disparo Antecipado se confundiria com uma Falha de Disparo (ou adiantaria um dos Disparos).

Operação da Ponte Conversora como Retificador

Operação da Ponte Conversora: Retificador

Tipos de Falhas Simuladas:

- Falhas de Disparo (Simples, Dupla Sucessiva e Não Sucessiva);

- Disparo Antecipado.

Operação da Ponte Conversora: Retificador

Operação Normal: (α) = 30°

Falha de Disparo Simples: Tiristor 3

os Tiristores 1 e 2 conduzem quando a Tensão no Tiristor 3 se torna mais Positiva do que a Tensão no Tiristor 1; este deveria começar a conduzir mas a ausência de Pulso para o Disparo faz com que esta falhe e o Tiristor 1 continue conduzindo;

a partir do Disparo do Tiristor 4 (quando ocorre a Comutação de T2 com T4) é ocasionado um curto-circuito na Ponte Conversora (T1, T2 e T4 conduzindo) fazendo com que a Tensão CC se reduza a zero; esse curto-circuito permanecerá até o Instante da Extinção doTiristor 1;

imediatamente após a este a Ponte passa a operar normalmente (desde que nada de anormal aconteça);

uma Falha de Disparo Simples faz com que ocorra curto-circuito na Ponte durante aproximadamente 60° elétricos;

uma Falha de Disparo Simples faz com que ocorra curto-circuito na Ponte durante aproximadamente 60° elétricos; a Tensão CC se inverte no período correspondente ao cruzamento das Tensões (Vac = 0) até o instante da aplicação do Pulso de Disparo no Tiristor 4.

• para Falha de Disparo nos Tiristores 3 e 4 a Tensão CC se inverte por um período maior que para o caso de uma Falha de Disparo Simples (60°+ α);

• durante esse período a Ponte Retificadora irá operar como Inversor absorvendo Energia da LT CCAT;

• a partir do instante em que é dada a Ordem de Disparo do Tiristor 5 ocorre um curto na Ponte Conversora passando a ter os Tiristores 5 e 2 conduzindo;

• este curto permanecerá até a Comutação do Tiristor 2 com o Tiristor 6 com duração aproximada de 60°(1/6 do ciclo).

Falhas de Disparos Dupla Sucessiva

Falhas de Disparos Dupla Sucessiva: Tiristores 3 e 4

Falha de Disparos Dupla Sucessiva: Tiristores 3 e 4

Falha de Disparos Dupla Sucessiva: Tiristores 5 e 6

-para Falha no Disparo dos Tiristores 3 e 5 o Período de Inversão da Tensão CC é igual ao de uma Falha de Disparo Simples ( = Ângulo de Disparo ( ));α

-com a ocorrência de um Curto-Circuito na Ponte (Tiristores 1 e 4 conduzindo) sua duração é prolongada pela Falha de Disparo do Tiristor 5;

-o Curto só é eliminado após a Comutação dos Tiristores 4 e 6 em um Intervalo de Tempo de cerca de 120°.

Falhas de Disparos Dupla Não Sucessiva

Falha de Disparos Dupla Não Sucessiva: Tiristores 3 e 5

Falha de Disparos Dupla Não Sucessiva: Tiristores 2 e 6

ocorre quando a Ponte está operando com um Ângulo de Disparo (α) muito pequeno e por Falha do Sistema de Controle um dos Pulsos é enviado ao Gate antecipadamente e a Tensão Aplicada no Tiristor ainda não está Positiva.

Falha de Disparo Antecipado

Falha de Disparo Antecipado: Tiristor 1

Simulação Inversor

Falhas Simuladas:

- Falhas de Disparo (Simples, Dupla Sucessiva, Dupla Não Sucessiva);- Falhas de Disparo Antecipado.

Operação como Inversor

Operação da Ponte Conversora: Inversor

Operação Normal: (α) = 120°

- este Tipo de Falha ocorre no Inversor somente quando há ausência de Pulsos para o Disparo;

- na Falha de Disparo no Tiristor 5 quando da Comutação do Tiristor 4 com 6 e ocorrendo um Curto-Circuito na Ponte (Tiristores 6 e 3 conduzindo) a sua duração será prolongada de aproximadamente 120° elétricos;

- este Curto provoca o não Acionamento do Tiristor 1 face a Tensão ser Negativa (Vab<0).

Falhas de Disparo

Falhas de Disparos Dupla Não Sucessiva: Tiristores 3 e 5

Falhas de Disparos Dupla Não Sucessiva: Tiristores 4 e 6

Disparo Antecipado: Tiristor 6

-a causa foi a perda de Controle de Pulso de Disparo no Gate fazendo com que o Disparo tivesse sido aplicado antecipadamente;

- a Forma de Onda da Tensão CC é mais distorcida e portanto Harmônicos Não Característicos estão presentes nas Formas de Ondas.

Falha de Disparo Antecipado

REFERÊNCIAS

[1] Power System Protection – P.M. Anderson IEE Press - Power Engineering Series.

[2] http://www.energy.siemens.com/us/en/power-transmission/hvdc

[3] Kimbark, E. W, Direct Current Transmission, Vol. 1, Wiley-Interscience, New York, 1971.

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http://www.energy.siemens.com/us/en/power-transmission/hvdc

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