Religamento monopolar

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.


•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;


• limites:

• mínimo: aquele que garante a extinção do arco secundário;

• máximo: estabilidade do sistema.

Espaço para Imagem


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)


• 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.


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).

OBRIGADO

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