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Mitigação de VTCDs (AMTs)

Universidade Federal de ItajubáGrupo de Qualidade da Energia - GQEE

Professor: José Maria Carvalho [email protected]

Sensibilidade dos Equipamentos

Topologia – SEI - Típico

Curva- CBEMA

Curva- ITIC

Curva- SEMI 47

Sensibilidade - Contatores

Sensibilidade - CLPs

Sensibilidade – AVVs (ASDs)

Mitigação de AMTs

Medidas Preventivas / Corretivas

Diminuir a severidade do afundamento de tensão (concessionária)

Redução da magnitude» Reconfigurar o sistema elétrico

Redução da duração» Ajustes de proteção

» Disjuntores mais rápidos

Filosofia - Mitigação AMTs


Diminuir a severidade do afundamento de tensão (concessionária)

Reduzir o no de ocorrências

» Práticas de projeto» Práticas de manutenção» Poda de árvores nas LDs» Limpeza na faixa de servidão LTs» Pára-raios de LTs (exemplo: Cemig)» Campanhas de conscientização contra queimadas,

vandalismo, etc....


Diminuir a sensibilidade dos equipamentos (Fabricantes)

Fontes internas de equipamentos – microcomputadores– vídeos – relógios digitais, etc.

Acionamentos mais robustos (ride through systems- RTS)

Diminuir a sensibilidade dos processos (Consumidor)

Conscientização do pessoal de engenharia do consumidor.............



Instalar condicionadores de energia e outros equipamentos

UPS – Estáticos– Cargas prioritárias– Alimentação de CLPs– Alimentação de sistemas de controle– Alimentação da bobinas de contatores, relés auxiliares

UPS- Rotativos– Cargas prioritárias

DVRs

RTS


Conclusões:

- Concessionária- Fabricante- Consumidor- Instituições de pesquisa

Solução conjunta

Análise de Custo Beneficio



Ações no Sistema do Consumidor

Estabilização da Tensão de Comando

Exemplo- Comando de MITs em BT

Estabilização da Tensão no Circuito de Potência

(Sem armazenamento de energia)

Tap Transformadores

Comutação sob carga eletromecânico:

Tempo de operação muito lento e incompatível para mitigar AMTs.

Mudança Eletrônica de Taps

Tempo de operação é de 1 a 1,5 ciclos, e não mitiga AMTs abaixo de 0,8 p.u.

Chave de Transferência

Break Before Make - BBM – Desconecta-se a fonte original antes da transferência

Make Before Break - MBB – não se desconecta a fonte original antes da transferência. Ocorre paralelismo momentâneo entre as fontes


Transferência síncrona: Ambas as fontes estão em fase ou com uma dife-rença angular menor que 30°. Tempo de transferência da ordem de 4 ms.

Transferência assíncrona: As fontes não estão em fase ou com uma dife-rença angular maior que 30°. É necessário atrasar a transferência em cerca de 8 -10 ms.


Transferência síncrona: A transferência é feita com um tempo de comutação, em torno de 4 ms.

Estabilização da Tensão no Circuito de Potência

(Com armazenamento de energia)

UPS-Rotativo

Mitiga AMTs, tempo de transferência zero...

1

4

32

UPS-Rotativo

Motor e gerador num único equipamento: máquina síncrona

UPS- Dupla conversão on-line

Operação pela rede

Operação pela bateria


• Proteção contra vários distúrbios de QEE, inclusive VTCDs;

• Tempo de transferência igual a zero.

• A autonomia das baterias para mitigar AMTspode ser menor, por exemplo, 1 minuto.


Complementação da Tensão no Circuito de Potência

(Com armazenamento de energia)

Instalação de Restaurador Dinâmicode Tensão

DVR

FuncionamentoDVR

Cargas Sensíveis

• O primeiro DVR foi instalado em uma planta industrial em1996 nos EUA;

• O Restaurador Dinâmico de Tensão (DVR) é conectadoem série com as cargas sensíveis e compensaafundamentos de tensão;

DVR

• O DVR é um equipamento baseado em eletrônica depotência;

• Geralmente, possui um capacitor em corrente contínuacomo forma de armazenamento de energia;

2. O Restaurador Dinâmico de Tensão (DVR)DVR

• O DVR injeta tensões de módulo e ângulo controladosatravés de um transformador conectado em série com acarga sensível;

• As tensões são geradas, a partir da energia armazenada nobanco de capacitores do elo CC, utilizando a técnica demodulação por largura de pulso (PWM);

FuncionamentoDVR

Aplicação do DVR:

• É um equipamento projetado para atender cargas da ordemde 2 MVA;

• Apresenta tempo de resposta compatível com asensibilidade da carga, da ordem de 2 a 3 milissegundos;

• Custo elevado ....

Vantagens DVR

2. O Restaurador Dinâmico de Tensão (DVR)DVR - Topologias

2. O Restaurador Dinâmico de Tensão (DVR)

Diagrama unifilar do DVR

DVR - Topologias


Armazenadores primários:BateriasVolantes de inercia

Aplicação do DVR:

• Mitigam AMTs na faixa de 50-80%.Para AMTs abaixo de50%, a relação custo benefício fica inviável. Não mitigamIMTs;

•Tem potência reduzida, normalmente uma fração da potênciada carga protegida;

Vantagens DVR

Vantagens DVR

Gráfico de frequência acumulada da magnitude de AMTs

Vantagens DVR

Gráfico de frequência acumulada da duração de AMTs

3. Modelagem do DVR

• O DVR tem por objetivo restaurar a tensão, tanto em emmódulo como em ângulo.

DVR

Planta Industrial na região metropolitana de Curitiba-PR

DVR

Dados da Planta Industrial

Característica Valor/Descrição

Potência Aparente [kVA] 600

Potência Ativa [kW] 540

Fator de Potência 0,9

Sistema de Alimentação[kV] 13,8 (delta)

Número de alimentadores 1

DVR

Dados dos Afundamentos de Tensão da Planta

Amplitude (pu) Ocorrência/Ano(%)

0,70 - 0,90 50

0,50 - 0,70 25

0,30 - 0,50 20

Abaixo de 0,30 5

DVR

• O equipamento DVR deve ser especificado de modo aatender a carga do consumidor (600 KVA)

• Deve ser capaz de corrigir os afundamentos detensão com até 12 ciclos de duração (200 ms), e quetenham tensão residual de até 50%.

DVR

Característica Valor/DescriçãoTensão Nominal de entrada Classe 15 [kV]

Tensão nominal de saída Classe 15 [kV]Nível básico de impulso

(entrada)NBI 95 [kV]

Carga nominal máxima [kVA] 600

Eliminação de afundamentos até [pu]

0,50

Corrente suportável de curta duração [kA]

8

Eficiência [%] 98Tempo de resposta [ms] <2

DVR Especificado

DVR

• Comportamento do DVR frente a um afundamentoocorrido na fase C.

DVR

• Comportamento do DVR frente a uma seqüência deAMTs devido a religamentos na rede.

DVR

• Tensão fornecida à carga:

DVR

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