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SEMINÁRIO TÉCNICO DE PROTEÇÃO E CONTROLE
AVALIAÇÃO DO RELIGAMENTO MONOPOLAR AVALIAÇÃO DO RELIGAMENTO MONOPOLAR DAS LINHAS DE 220KV DA ITAIPU E ESTUDO DA VIABILIDA DE DAS LINHAS DE 220KV DA ITAIPU E ESTUDO DA VIABILIDA DE
DA UTILIZAÇÃO DO RELIGAMENTO TRIPOLARDA UTILIZAÇÃO DO RELIGAMENTO TRIPOLAR
José Benedito Mota Júnior Robson Almir de Oliveira
• OBJETIVO
• INTRODUÇÃO
• RELIGAMENTO
• ESTATÍSTICA DE DESEMPENHO DO RELIGAMENTO MONOPOLAR -
ESTRUTURA DA APRESENTAÇÃO
• ESTATÍSTICA DE DESEMPENHO DO RELIGAMENTO MONOPOLAR -
LINHAS MD-CYO
• ESTUDO DO RELIGAMENTO DAS LINHAS MD-CYO
• CONCLUSÃO
• Análise do religamento monopolar das linhas MD-CYO:
• identificação dos níveis de corrente de arco secundário e
tensão de restabelecimento;
• verificação dos ajustes do religamento monopolar.
• Estudo da aplicação do religamento tripolar:
OBJETIVO
• Estudo da aplicação do religamento tripolar:
(+) maiores chance de sucesso, devido a interrupção das
correntes nas fases sãs, eliminando a indução de corrente
de arco secundário na fase faltosa;
(-) maiores problemas de estabilidade.
•• Itaipu Binacional:
• 20 unidades geradoras;
• 2 setores: 50Hz e 60Hz (14.000MW);
• ~20% da energia consumida no Brasil;
• ~90% da energia consumida no Paraguai;
INTRODUÇÃO
• Interconexão Sistema Paraguaio – ANDE: SE Margem
Direita (SE-MD);
• SE-MD 220kV → 4 linhas :
• 2 para a SE-Acaray (SE-ACY);
• 2 para SE-Carayaó (SE-CYO).
Espaço para Imagem
Diagrama unifilar simplificado do setor 50Hz da Itaipu com sistema Paraguaio:
INTRODUÇÃO
Espaço para Imagem
• Circuitos entre SE-MD e SE-ACY :
• linhas curtas (8 Km);
• poucas faltas.
• Circuitos entre SE-MD e SE-CYO :
• linhas longas (210 Km);
INTRODUÇÃO
• linhas longas (210 Km);
• circuito duplo na mesma torre;
• maior número de faltas:
• maioria de natureza monofásica;
• descargas atmosféricas e queimadas.
• religamento monopolar.
• Tipos de religamento automático (RA): monopolar ou tripolar;
• Benefícios obtidos quando a manobra ocorre com sucesso:
• melhora do desempenho dinâmico do sistema;
• redução dos efeitos de perturbações que poderiam resultar em
RELIGAMENTO AUTOMÁTICO
• redução dos efeitos de perturbações que poderiam resultar em desligamentos subsequentes;
• aumento da confiabilidade e redução do tempo de recomposição dos sistemas elétricos;
• aumento da disponibilidade dos circuitos.
RELIGAMENTO AUTOMÁTICO
•Corrente de arco secund ário (I S) :
•flui pelo caminho do arco após a abertura do disjuntor;•flui pelo caminho do arco após a abertura do disjuntor;
•derivada dos acoplamentos eletrostáticos (capacitivo) e eletromagnéticos (indutivo) com as duas outras fases
energizadas, no caso monopolar, ou com as fases das linhas paralelas;
•se extingue rapidamente na abertura tripolar;
•permanecendo após o tempo morto → reaparecimento da corrente de arco primário (curto-circuito) quando disjuntor
for fechado.
•Tensão de restabelecimento (V R):
•aparece quando a corrente de arco secundário se extingue;
•pode levar a reignição do arco secundário dependendo da magnitude e taxas de variações.
Tempo Morto :
• aumento do tempo morto : aumenta a taxa de sucesso do RA;
• religamento tripolar: flexibilidade maior na escolha do tempo morto;
RELIGAMENTO AUTOMÁTICO
• limites:
• mínimo: aquele que garante a extinção do arco secundário;
• máximo: estabilidade do sistema.
Espaço para Imagem
RELIGAMENTO AUTOMÁTICO
Extinção do Arco Secundário: Comportamento probabilístico obtido em teste.
Ábaco levantado pelo CESI – Centro Elettrotecnico Sperimentale Italiano (500kV).
Espaço para Imagem
Tempo de extinção do arcosecundário (text) x corrente de
arco secundário (IS).
Baseado em limites do 1º pico de tensãode restabelecimento (VR) e do valor eficaz da corrente de arco secundário (IS) em [A].
Fonte: Melo De Sousa, 2002
• LI 220kV MD-CYO ⇒ 13 faltas monofásicas, 7 falhas (56%) resultaramem religamentos monopolares bem sucedidos.
ANÁLISE ESTAT ÍSTICA DO DESEMPENHO DO RELIGAMENTO MONOPOLAR DAS LINHAS ENTRE AS SE´S MD E CYO
LI 220kV MD-CYO Número de Faltas na linha x Número de Religamentos monopolares
(Universo de 5 anos)
ANÁLISE ESTAT ÍSTICA DO DESEMPENHO DO RELIGAMENTO MONOPOLAR DAS LINHAS ENTRE AS SE´S MD E CYO
• LI 220kV MD-IRY-CYO ⇒ 7 falhas monofásicas, sendo que nenhumadestas faltas resultou em religamento com sucesso.
LI 220kV MD-IRY-CYONúmero de Faltas na linha x Número de Religamentos monopolares
(Universo de 5 anos)
• Diferença entre os dois circuitos entre as SE´s MD e CYO:
• LI 220kV MD-IRY-CYO possui uma derivação (SE-Itakyry) à 70km
da SE-MD;
• fato que pode estar interferindo no desempenho do religamento monopolar.
ANÁLISE ESTAT ÍSTICA DO DESEMPENHO DO RELIGAMENTO MONOPOLAR DAS LINHAS ENTRE AS SE´S MD E CYO
Registro oscilográfico de uma falha monofásica que atingiu as duas linhas:
ANÁLISE ESTAT ÍSTICA DO DESEMPENHO DO RELIGAMENTOMONOPOLAR DAS LINHAS ENTRE AS SE´S MD E CYO
LI 220 kV MD-CYO - RA com Sucesso LI 220 kV MD-IRY-CYO - RA sem sucesso
• Características:
• as linhas foram construídas na década de 90;
• não possuem meios de forçar a extinção da corrente de arco
secundário (reator de neutro).
• alternativas para melhorar o desempenho do religamento:
• mudar o tempo morto do religamento;
ESTUDO DO RELIGAMENTO DAS LINHASENTRE AS SE´s MD E CYO
• mudar o tempo morto do religamento;
• alterar a modalidade do religamento de monopolar para tripolar.
• Análise do atual religamento automático monopolar:
• obtenção da corrente de arco secundário e tensão de
restabelecimento através de simulações no ATP;
• verificação do tempo de extinção do arco.
Curto-circuito na LI MD-CYO (L3).
Localização dafalta (%)
IS(Arms)
VR
(kVpico)0 10,16 45,410 9,92 44,133 9,31 41,650 9,07 40,6100 8,61 38,2
•Os valores de I S e de VR : tempo morto de
1s está adequado;
•VR não apresenta valores que indiquem a
possibilidade do reacendimento do arco;
•O religamento monopolar da LI 220 kV MD-
CYO na configuração apresentada
está adequado.
ESTUDO DO RELIGAMENTO DA LI 220kV MD-CYO
100 8,61 38,2
Curto-circuito na LI MD-IRY-CYO (L4).
• Esta linha possui uma derivação na SE-Itakyry que alimenta cargas por umtransformador de 220/66/23 [kV], com conexão estrela/estrela/delta;
• Apresenta uma elevada corrente de arco secundário (400 A) e elevada tensãode restabelecimento;
• Religamento monopolar desta linha dificilmente obterá êxito(confirmado pela estatística).
ESTUDO DO RELIGAMENTO DA LI 220kV MD-IRY-CYO
Localização dafalta (%) IS (Arms) VR (kVpico )
0 294,0 183,310 318,7 184,333 401,4 181,050 356,6 183,1100 277,1 185,3
IS e VR na LI MD-IRY-CYO (L4) sem delta no
• A conexão em delta no transformador de Itakyry 220/66/23kV é o fator que eleva
IS e VR ;
• Se o transformador possuísse somente conexão em estrela os valores de IS e
de VR seriam bastante reduzidos levando ao sucesso no religamento.
ESTUDO DO RELIGAMENTO DA LI 220kV MD-IRY-CYO
IS e VR na LI MD-IRY-CYO (L4) sem delta notransformador em Itakyry.
Localizaçãoda falta (%) IS (Arms ) VR (kVpico )
0 38,0 39,410 37,2 38,333 35,7 35,750 34,8 35,5100 32,5 34,9
• Simulações no ATP ⇒ influência da impedância mútua com a LI 220kV
MD-CYO (circuito paralelo) é muito pequena;
• Escolha do tempo morto do religamento tripolar direcionado pelo caráter
sistêmico da linha: menor impacto na estabilidade do sistema;
ESTUDO DO RELIGAMENTO TRIPOLARNA LI 220KV MD-IRY-CYO
sistêmico da linha: menor impacto na estabilidade do sistema;
• Carga capacitiva da linha não apresenta influência na definição do
tempo morto: As cargas de Itakyry provocam o rápido descarregamento.
• Circuitos com 4ª zona da proteção ativada para “trip” (210 % Zlinha e
T4ªZona=1s): retaguarda para faltas nos sistema da ANDE.
ESTUDO DO RELIGAMENTO TRIPOLAR NA LI 220KV MD-IRY-CYO
Fluxo de potência entre a SE -MD e SE-CYO.
LINHAS EM OPERAÇÃO Fluxo LI MD-CYO LI MD-IRY-CYO Co rrente na LI MD-CYO 2 LTs (pré-falta) 213 MW / 42 Mvar 228 MW / 50 Mvar 533 A 1 LT (durante tempo morto) 310 MW / 93 Mvar 0 MW / 0 Mvar 795 A
• A corrente na linha remanescente pode atingir valores próximos a 800 A.
• Possibilidade de atuação da 4a zona durante o período de tempo morto do
religamento tripolar da LI 220kV MD-IRY-CYO, quando associado a uma
subtensão no sistema.
• Proposta: tempo morto de 500ms (< T4ªzona ).
• Com valor de tempo morto reduzido as conseqüências para o desempenho
dinâmico do sistema são mais severas: dois eventos transitórios mais
próximos;
• Característica do sistema da ANDE : apresentar maiores problemas de
ESTUDO DO RELIGAMENTO TRIPOLAR NA LI 220KV MD-IRY-CYO
• Característica do sistema da ANDE : apresentar maiores problemas de
sobrecarga/subtensão do que problemas dinâmicos;
• Meta: aumentar a chance de sucesso, evitando que a linha fique fora em
definitivo.
CONCLUSÃO
• Estatística de desempenho dos últimos 5 anos de operação da LI 220kV MD-
IRY-CYO → religamento monopolar nunca obteve sucesso.
• Estudo do religamento monopolar da LI 220kV MD-IRY-CYO (ATP):
• elevados valores de Is e Vr durante o processo de religamento monopolar:
derivação em Itakyry (terciário transformador ligado em delta).
• A solução para a LI 220kV MD-IRY-CYO → implantar o religamento tripolar:
• neutralização do efeito da conexão delta do transformador instalado na SE-
Itakyry sobre a corrente de arco secundário;
• tempo morto sugerido de 500ms coordenado com o ajuste do tempo de 4a
zona da proteção de distância da LI 220kV MD-CYO.
CONCLUSÃO
• Ano de 2009 : ANDE instalou na LI 220kV MD-CYO um derivação na SE-IRY
com transformação (Delta);
• Religamento monopolar desabilitado nos dois circuitos;
• Pendência para a adoção de religamento tripolar nas linhas:
• Instalação de TPs na SE-CYO (ANDE).