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1 Projeto Básico do Sistema de Transmissão Associado às Usinas do Rio Madeira e a Aplicação dos Procedimentos de Rede do ONS Dalton O. C. Brasil Delfim M. Zaroni Mauro P. Muniz ONS ONS ONS Brasil Brasil Brasil Paulo Gomes ONS Brasil

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Projeto Básico do Sistema de Transmissão Associado às Usinas do Rio Madeira e a Aplicação dos Procedimentos de Rede do ONS

Dalton O. C. Brasil Delfim M. Zaroni Mauro P. Muniz

ONS ONS ONS

Brasil Brasil Brasil

Paulo Gomes

ONS

Brasil

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Dalton de Oliveira Camponês do Brasil

Engenheiro Eletricista pela Escola Politécnica da USP em 1972 e Mestre em Ciências pela UFPE em 1996.Trabalha desde 1998 no ONS – Operador Nacional do Sistema Elétrico e atualmente éAssessor Técnico da DAT – Diretoria de Administração da Transmissão.Anteriormente ao ONS, atuou na iniciativa privada como consultor por um período de quase trinta anos, tendo foco na área de estudos de planejamento e engenharia de sistemas elétricos de potência. Participou na implantação de vários projetos de grande porte, como sistema de transmissão de Itaipu em 765 kV e 600 kV CC, na implantação das interligações Norte-Nordeste e Norte-Sul, bem como nos sistemas de 500 kV das regiões Norte, Nordeste e Sul.Exerce a coordenação do Comitê de Estudos C4 – Desempenho de Sistemas Elétricos do Cigré Brasil desde 2010.

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Itá

Sta. Elena

Boa Vista

Manaus

SamuelAriquemesPorto Velho

Coaracy NunesMacapá

BalbinaJurupari

S.Maria

Belo Monte Tucuruí São Luiz

Marabá

Colinas

MiracemaSobradinho

IrecêSinopJi-Paraná

P.BuenoVilhena

Jauru

Sorriso GurupiS.da MesaMansoBrasília

Rondonópolis

Corumbá C.Grande

Gov.Mang

T.Marias

B.J.Lapa

Funil

Vitória

São PauloIvaiporãItaipu

Livramento Candiota

UruguaianaPorto Alegre

Sto.AngeloCuritiba

BlumenauGarabi C.Novos

Fortaleza

NatalAçu

Salvador

MaceióXingo

Aracaju

CamposRio de Janeiro

BeloHorizonte

Recife

P.DutraS.J.Piaui

ImperatrizTeresina

Rianópolis

Emborcação

Ribeirãozinho

Santo Antônio

Jirau

Cuiabá

Sistema Receptor Acre Rondônia

Santo Antônio

Jirau

Sistema Receptor

SE

CARACTERIZAÇÃO DO SISTEMA DE TRANSMISSÃO

2375 km

2375 km

Itá

Sta. Elena

Boa Vista

Manaus

SamuelAriquemesPorto Velho

Coaracy NunesMacapá

BalbinaJurupari

S.Maria

Belo Monte Tucuruí São Luiz

Marabá

Colinas

MiracemaSobradinho

IrecêSinopJi-Paraná

P.BuenoVilhena

Jauru

Sorriso GurupiS.da MesaMansoBrasília

Rondonópolis

Corumbá C.Grande

Gov.Mang

T.Marias

B.J.Lapa

Funil

Vitória

São PauloIvaiporãItaipu

Livramento Candiota

UruguaianaPorto Alegre

Sto.AngeloCuritiba

BlumenauGarabi C.Novos

Fortaleza

NatalAçu

Salvador

MaceióXingo

Aracaju

CamposRio de Janeiro

BeloHorizonte

Recife

P.DutraS.J.Piaui

ImperatrizTeresina

Rianópolis

Emborcação

Ribeirãozinho

Santo Antônio

Jirau

Cuiabá

Sistema Receptor Acre Rondônia

Santo Antônio

Jirau

Sistema Receptor

SE

Sistema Receptor

SE

CARACTERIZAÇÃO DO SISTEMA DE TRANSMISSÃO

2375 km

2375 km

Sistema de Transmissão do Madeira

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HVDC Madeira Transmission System

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S. Antônio

Jirau

Filtro AC

Filtro AC

4x95

4MCM

-TC

-105

km

4x2312MCM – 2375km

4x2312MCM – 2375km

+600kV CC

-600kV CC

Pólo 11575MW

Pólo 21575MW

1575 MVA

44x75MW

3x1250MVA

44x71,6MW

SEVilhenaP. Velho P.BuenoJ. ParanáAriq. Coxipo

Ribeirãozinho

Itumbiara

Rio Verde

2x954MCM12 km

Back-to-back

MT

Samuel

Trindade

Araraquara

Araraquara

(Furnas)

(CTEEP)

1575 MVA

Filtro AC

Filtro AC

4x2312MCM – 2375km

4x2312MCM – 2375km

+600kV CC

-600kV CC

Pólo 11575MW

Pólo 21575MW

1575 MVA

1575 MVA

-25/50 MvarCE

-25/50 MvarCERio BrancoAbuna Univers.

400 MVA

400 MVA

CuiabáJauru 364 km 242km

1x750MVA

Atibaia

Pólo 11475MW

Pólo 21475MW

Pólo 11475MW

Pólo 21475MW

-120/250 Mvar

3x(-70/100) MvarSI

150km 118km 160km 35441km 165km

305km 160km 30km

1x136 Mvar 1x750MVA

LOTE 3 LOTE 3

LOT E 2 LOTE 4

LOTE 5

LOTE 2

LOTE

6

LOTE 7

LOTE

1SE Porto Velho SE Araraquara

ETE - ABB

IEMADEIRA - ALSTOM

PVTE - ABB

Transmission System Line Diagram

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System Condition

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Nominal Rating /Overload / Reliability

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Nominal Rating :DC Voltage: 600 kVConverter DC Current: 2,625 AHVDC Transmission Lines: 5,250 ADC Power: 3150 MWReversed DC Power: 2947 MW

Bipoles Overload at Maximum Temperature:33% for 30 minutes50% for 5 seconds

Overload at Low Ambient Temperature:To be informed

Reliability (Target per year):Total Availability: 99%Pole Forced Outage: 2.5/yearBipole Forced Outage: 0.2/year

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Operating Modes

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A.Bipolar/Monopolar Operation:Bipolar OperationMonopolar Ground Return OperationMonopolar Metallic Return Operation

B.Operating Modes in Bipolar or Monopolar OperationNominal Voltage OperationReduced Voltage (70%) OperationHigh MVAr OperationParalleled Transmission Lines OperationParalleled Converters OperationReversed Power Operation

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NBS MRTB

NBSGRTS

NBS MRTB

NBSGRTS

P1

P2

P3

P4

L1

L2

L3

L4

NBS MRTB

NBSGRTS

NBS MRTB

NBSGRTS

P1

P2

P3

P4

L1

L2

L3

L4

Operating Modes

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Reactive Power and AC Filters

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Inverter RectifierReactive Power Requirements:

Power Factor at the Connection: 1.0 0.93 (*)Balance with 1 bank out of ServiceSteady State Voltage Change: 5.0 % 5.0%

(*) – Power Factor Generating Units up to 0.93 capacitive

AC Filters: Individual harmonic voltage distortion limits to be attended with 1 filter bank out of service.

13.8 kV ≤ Voltage < 69 kV Voltage ≥ 69 kV

Odd Even Odd Even

Order Limit Order Limit Order Limit Order Limit

3rd  to 25th 1.5%All 0.6%

3rd to 25th 0.6%All

0.3%≥ 27th 0.7% ≥ 27th 0.4%

DTHT = 3% DTHT = 1.5%

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Reactive Compensation - Bipoles 1 and 2

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Reactive Compensation - BtB

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Main Tasks:Is a High Level Control protecting and coordinating the generation-

transmission system.Re-distribute the active power between Bipole 1 and Bipole 2 upon loss or

limitation of HVDC transmission capacity. Re-distributed the active power from the BtB to Poles in operation upon loss

or limitation of the Back to Back transmission capacity. Avoid self excitation of the generators in Jirau and Santo Antonio by limiting

the maximum amount of filters connected to the 500kV AC-network.Reduce possible overvoltage on the 500 kV AC-networks by disconnecting

AC-filters.Balance and control the reactive power exchange between the HVDC

converter station and the corresponding AC-network.Restoration of active power balance at DC/AC-related limitations (Porto

Velho 500 kV AC and Araraquara 500 kV AC network).

Master Control

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Dynamic Performance

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Requirements:

Current Order Response: 100 msPower Order Step Response: 150 msAC Faults Response: 200 msDC Line Response: 100 msDo not occur Commutation Failures in the following conditions:

• Faults at Rectifier;• During switching of transmission lines or equipment belonging to the

Converter Stations;• For voltage drops with the final value not below 85% in all phases.

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CONCLUSION - MAIN DIFFICULTIES

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A. Deadlines: Very complex project – 3 months for the submission of the basic design projects and a period of 4 months for the review and approval of their conformity with the Technical Annex were not enough.

B. Technical Specification vs. Functional Specification : equipment acquisition was based on the Technical Annex, which does not detail adequately the technical characteristics of equipment to be supplied by manufacturers. It is believed that this was one of the aspects that required most of the discussions on the interpretation of technical requirements during the basic design.

C. Division into Lots: There is no doubt that the division of the transmission installations into lots for the auction process is a pillar to increase competitiveness and thereby achieve low tariffs. However it imposes some difficulties:The sharing of the converter reactive compensation and the AC filters;The compatibility of the insulation levels of the several installation connected to the same AC switchyard;The operational interaction required by control and protection schemes

D. The absence of coordination in charge of conducting the necessary compatibility of requirements, deadlines and concerns from agents who share the facilities.

E. Confidentiality Aspects .

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Thank you for your attention!

Dalton O. C. [email protected]

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Division into LotsPossible Main Alternatives

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A.Just one Lot: Technically the bestB.Same bipole as a Lot C.All the convertors at the same station as a Lot

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Pros and Cons - Alternatives B and C

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B. Same bipole as a Lot Clear owners identification of each bipoleMore guarantee of time schedule of each bipoleLower possibility to optimize filters and reactive compensation design

C. All the convertors at the same station as a LotLower necessity of sharing of installationsSimpler coordination at the same converter station, avoiding complex coordination between filter design, insulation coordination and control philosophiesEnabling duplication and scale earningPre-existance of successful commercial experienceSome concern about coordination of controls between rectifier and inverter terminals belonging to different owners

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Montagem superestrutura prédio 1 de Válvulas

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Transformadores conversores de 500 e 230 kV em Porto Velho - RO