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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
Medidas Preventivas / Corretivas
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....
Filosofia - Mitigação AMTs
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.............
Filosofia - Mitigação AMTs
Medidas Preventivas / Corretivas
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
Filosofia - Mitigação AMTs
Conclusões:
- Concessionária- Fabricante- Consumidor- Instituições de pesquisa
Solução conjunta
Análise de Custo Beneficio
Filosofia - Mitigação AMTs
Medidas Preventivas / Corretivas
Filosofia - Mitigação AMTs
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
Chave de Transferência
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.
Chave de Transferência
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
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UPS-Rotativo
Motor e gerador num único equipamento: máquina síncrona
UPS- Dupla conversão on-line
Operação pela rede
Operação pela bateria
UPS- Dupla conversão on-line
• 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.
UPS- Dupla conversão on-line
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
2. O Restaurador Dinâmico de Tensão (DVR)DVR - Topologias
2. O Restaurador Dinâmico de Tensão (DVR)DVR - Topologias
2. O Restaurador Dinâmico de Tensão (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
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
F I M