GRUPO VIII GRUPO DE ESTUDO DE SUBESTAÇÕES E EQUIPAMENTOS ELÉTRICOS (GSE)

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1 1 GRUPO VIII GRUPO DE ESTUDO DE SUBESTAÇÕES E EQUIPAMENS ELÉTRICOS (GSE) COMPENSAÇÃO SÉRIE EM SISTEMAS DE DISTRIBUIÇÃO E SUB- TRANSMISSÃO: NOVAS TECNOLOGIAS DE CONTROLE E PROTEÇÃO Flávio Resende Garcia Inepar S/A Ind. Construções RESUMO Durante os últimos anos, foram instalados um grande número de capacitores série nos sistemas de transmissão de diversos países ao redor do mundo. Visando buscar uma alternativa que torna-se viável e confiável a instalação da compensação série em sistemas com tensões iguais ou inferiores a 138 kv com custos atrativos e simplicidade construtiva e operativa, foi desenvolvido pela GE uma nova versão do DSC (Distribution Series Capacitor) com um sistema de controle e proteção mais adequada a tais tipos de aplicação. Este artigo trata desta nova alternativa técnica e dos benefícios técnicos alcançados com a nova filosofia de proteção e controle adotada. PALAVRAS- CHAVE Bancos de Capacitores Série - Capacitores - Varistores Controle Proteção Ressonâncias Sub-síncronas e Ferroressonâncias. 1 Introdução: A retomada do crescimento econômico e o conseqüente aumento da demanda por energia elétrica nos mais diversos pontos do país, vem requisitando das áreas de planejamento das concessionárias de energia um esforço significativo no sentido do aumento da capacidade do sistema elétrico em suprir tal necessidade, bem como de manter os níveis de qualidade e confiabilidade dentro dos padrões exigidos pelos órgãos reguladores, não apenas na transmissão, mas também na sub-transmissão e na distribuição de energia elétrica. A confiabilidade comprovada dos bancos capacitores série utilizados na transmissão e os ganhos obtidos com a sua aplicação, com vários exemplos instalados ao redor do mundo e inclusive no Brasil, aliada às Guilherme Segalla Mello GE Brasil necessidades de melhoria dos circuitos existentes, conduziu ao desenvolvimento destes equipamentos para aplicação destes em sistemas com tensões inferiores. Porém, para manter a mesma confiabilidade dos equipamentos para compensação série utilizados na transmissão e, em função da grande diversidade de cargas e dinâmica nos sistemas de sub-transmissão e distribuição, foram desenvolvidos sistemas de controle e proteção controle visando proteger o equipamento e o sistema elétrico contra problemas de oscilações subharmônicas e curto-circuitos no ocorridos lado da carga. Dentre os avanços tecnológicos que permitiram a utilização confiável dos bancos de capacitores série na distribuição e na sub-transmissão, ressaltamos o desenvolvimento tecnológico dos varistores, capacitores, a customização do sistema de controle e proteção para uma série de funções exclusivas para sistemas de compensação série além da evolução das ferramentas de planejamento de sistemas que promovem a viabilização técnica deste tipo de solução. Assim sendo, o trabalho a ser apresentado visa atingir ao seguinte objetivo: - demonstrar as novas tecnologias envolvendo a utilização da compensação série na distribuição e na sub-transmissão, principalmente no que tange à evolução do controle e proteção do equipamento contra problemas oscilações sub-harmônicas, que podem ocorrer devido a algumas razões: (1) autoexcitação de motores e (2) ferroressonâncias. Um módulo especial é instalado no capacitor série para monitorar as condições da linha nas três fases para evidenciar estes fenômenos e tomar decisões visando a sua mitigação e o retorno às condições de regime permanente..

2 2 Diagrama Unifilar do DSC: CONTROL SOURCE MASTER CONTROL PTC CONTROL INSERTION SWITCH BYPASS SWITCH CAPACIR RACK FUSE CONTROL RESISR REACR VARISR PTL Figure 1 Diagrama Unifilar do DSC LOAD SURGE ARRESTER O diagrama unifilar acima mostra os principais equipamentos que compõem o banco de capacitores série de distribuição: Capacitores, varistores, reator de descarga, resistor de amortecimento; chave de desvio, chave de inserção do circuito de amortecimento, transformadores de potencial, para-raios e sistema de controle de proteção (master control). 3 Sistema de Controle e Proteção do DSC: O novo sistema de controle e proteção do capacitor série de distribuição (DSC) se baseia na plataforma do relé universal da GE Multilin. Similar na maioria das vezes a um PLC, este relé provê capacidade de programação FlexLogic que vem sendo aplicada para fornecer sistemas bastante versáteis e robustos, enquanto usa o mínimo de hardware externo. O relé específico utilizado é o Relé de Gerenciamento de Alimentadores - F60, o qual provê o processamento digital de sinais (DSP), programação lógica, oscilografia, registro de eventos e uma gama de protocolos de comunicação, todos compatíveis com as normas existentes. (ver figura 2) Figura 2 Painel do Sistema de Controle e Proteção O relé F60 faz uso único de um módulo especial de entrada analógica de tensão que não está normalmente disponível no padrão da GE Multilin. Enquanto que 4 entradas de tensão fase-terra são imutáveis, enquanto que as 4 entradas de corrente tem que ser alteradas para aceitar os sinais dos TP s do capacitor série. Este sinais 2 dos TP s são processados para prover o cálculo da corrente circulante através do capacitor série, baseandose na impedância do mesmo e na tensão sobre ele. Estes canais aparecem para o relé como valores reais de corrente, ainda que o relé não meça as correntes diretamente. Operação do Capacitor Série a) Operação Normal: Um conjunto de condições deve ser alcançada pelo sistema para que o status do capacitor série seja considerado Normal. Estas condições devem ser atingidas antes que o sistema de controle ponha o capacitor série em operação, seja manualmente ou automaticamente. Estas condições são definidas a seguir: A ausência de: Sobrecorrente no Capacitor Sobretensão na Linha Subtensão na Linha Dupla falta na Linha Sub-harmônicos, Nível 1 Sub-harmônicos, Nível 2 Falha no Sistema de Amortecimento Excessivos desvios (bypass) no Capacitor Série Excessiva inserção do circuito de amortecimento Falha na chave de desvio (bypass) do Capacitor Falha na chave de inserção do Resistor Falha no Sistema DC do Relé Falha no Varistor (MOV) Relé de Bloqueio trancado Lockout Condition latched Presença de: Tensão DC no Relé, e Todas as condições acima permanecendo por mais de 30 segundos. Se alguma destas condições não forem atingidas, o sistema imediatamente apaga a luz no painel frontal que indica Sistema Normal, e toma as ações de proteção definidas. b) Condições Operativas Especiais: b.1) Operação Manual: b.1.1) Inserção do Capacitor Série O banco pode ser inserido no sistema manualmente ou automaticamente. A operação manual via chave painel frontal do Capacitor Série quando a luz indicativa de Sistema Normal estiver acessa e quando a chave de controle estiver selecionada para a posição Local Selecionando momentâneamente a chave na posição Inserir uma série de comandos do capacitor série serão inicializados. Os seguintes comandos são sempre direcionados pelo relé F60 quando da inserção do capacitor série seja automaticamente através do modo de Auto-Inserção ou manualmente. (1) A luz indicativa de Sistema Normal começará a piscar imediatamente, indicando que o banco irá iniciar a sequência de inserção do capacitor série automaticamente em 30 segundos. Quando cancelada, a luz irá parar de piscar. (2) Depois de 30 segundos e se ainda estiver isolado, o sistema irá inserir imediatamente o resistor de amortecimento e verificar seu próprio posicionamento Esta ação irá introduzir um amortecimento para qualquer fenômeno de ferroressonância que poderia ocorrer quando da

3 inserção do capacitor série em um sistema com transformador nos terminais da linha em condição de baixa carga. (3) Um segundo após o sucesso da inserção do circuito de amortecimento, o capacitor série (DSC) será colocado em operação através da abertura da chave de desvio (bypass). Novamente, as condições operativas do capacitor série serão verificadas. (4) Cinco segundos após a inserção do capacitor série (ou menos, se a corrente do capacitor for elevada), o resistor de amortecimento será retirado de operação. O Monitoramento das formas de onda sub-harmônicas, devido a ferroressonância ou problemas na partida de motores, continuará constantemente enquanto o banco estiver em operação. O banco está agora inserido e luz verde indicativa da inserção do mesmo estará acessa indicando que o contato 52b da chave VBM está fechado (chave aberta). b.1.2 Desvio (Bypass) do Capacitor Série O banco pode ser desviado manualmente via chave no painel frontal do controle quando a luz do relé DC estiver acessa indicando que o sistema está suficientemente carregado para reposição da chave VBM e quando a chave de controle local está selecionado em Local. Selecionando momentaneamente a chave de controle do capacitor série para a posição de desvio ( Bypass ) irá determinar o imediato fechamento da chave VBM e verificar seu próprio posicionamento. Enquanto desviado, a luz indicativa vermelha de Capacitor Desviado estará acessa, indicando que o contato 52b da VBM estará aberto. O sucesso da operação levará à extinção das luzes indicativas do Relé DC e de Sistema Normal enquanto o sistema se recarrega. Trinta segundos após a restauração da tensão DC, o sistema indicará Sistema Normal se todas as outras condições forem alcançadas (item a). b.1.3 Inserção do Circuito de Amortecimento O chave de inserção do resistor de amortecimento tipo VSV pode ser operada manualmente através da chave do resistor de amortecimento existente no painel frontal a qualquer tempo da operação do relé F60, levando em conta se condições operativas do banco de capacitores estão normais ou não, e quando chave controle local estiver na posição Local. Operações manuais do circuito de amortecimento são permitidas, porém apenas quando do mal funcionamento do modo automático ou testes. Selecionando momentaneamente na posição Inserir a chave do Resistor de Amortecimento levará ao fechamento da chave VSV colocando o resistor em paralelo com o capacitor série. Em todos os casos, o resistor será isolado automaticamente em 5 segundos ou mesmo após a inserção, se não for isolado antes. É intenção do relé F60 isolar automaticamente o resistor após cada inserção. Durante a inserção e o isolamento o posicionamento da chave é imediatamente verificado. Enquanto inserido, a luz indicativa de Inserção do Resistor estará acessa, indicando que o contato 52b da chave VSV está aberto. b.1.4 Retirada do Circuito de Amortecimento A chave de inserção do resistor de amortecimento VSV pode ser operada manualmente através da chave do 3 Resistor no painel frontal a qualquer tempo da operação do relé F60, levando em conta se condições operativas do banco de capacitores estão normais ou não, e quando chave controle local estiver na posição Local. Selecionando momentaneamente na posição Isolar a chave do Resistor de Amortecimento levará a abertura da chave VSV retirando o resistor em paralelo com o capacitor série. Enquanto inserido, a luz indicativa de Isolamento do Resistor estará acessa, indicando que o contato 52b da chave VSV está fechado. b.1.5 Controle Local Uma chave está disponível no painel frontal de controle que habilita ou desabilita a operação manual do capacitor série e o resistor de amortecimento e comunicações remotas via contatos secos de entrada e saída. Na posição Remota, a operação manual via painel frontal está desabilitada A chave de Auto-inserção está desabilitada também A lógica de Auto-inserção estará Habilitada quando este modo estiver selecionado. O capacitor série pode ser controlado através de um tela de PC conforme figura abaixo. Na posição Local, as comunicações de entrada SCADA estão desabilitadas (se existentes). A operação manual do capacitor série DSC via chaves no painel frontal está habilitada. A chave de Auto-inserção está também habilitada. b.2 Inserção Automática A inserção automática do equipamento é provida para permitir a restauração do sistema após a ocorrência de faltas não permanentes. Ambos, os capacitores e o resistor de amortecimento, podem ser operados automaticamente como descrito nos itens a seguir. b.2.1 Inserção dos Capacitores Quando a luz indicativa de sistema está acessa e a chave de Auto-Inserção está habilitada, o sistema irá iniciar imediatamente a sequência de colocação do capacitor série em operação como descrito no Item b Inserção do Capacitor Série sob em operação manual. Como previamente descrito, a luz indicativa de Sistema Normal irá piscar quando todas aquelas condições de entrada em operação do equipamento forem atingidas indicando que o capacitor série DSC irá inicializar automaticamente a sequência de entrada em operação em 30 segundos. Entretanto, a Auto-inserção deve ser desabilitada antes do cancelamento desta sequência por uma seleção momentânea da chave de Inserção. Quando cancelada esta função a luz para de piscar.

4 Adicionalmente, um contador lógico não re-inicializável do relé F60 é habilitado para registrar todas as operações da chave de bypass (VBM). b.2.2 Inserção do Circuito de Amortecimento Quando o capacitor série é inserido e os níveis de subharmônicas excedem o Nível 1 (como descrito no item c.7), o resistor de amortecimento será inserido imediatamente através do fechamento da chave VSV. Na sequência, o sistema irá checar se o transitório continua presente. Se as componentes sub-harmônicas subsistem, o sistema irá assumir que o desempenho do sistema de amortecimento não foi suficiente ou falhou, e irá iniciar o desvio e o bloqueio do capacitor série conforme descrito no item c.9 relativo a Falha no Sistema de Amortecimento. Após 5 segundo da inserção do resistor, o sistema irá automaticamente isolar o resistor através da abertura da chave VSV. b.3 Bloqueio do Capacitor Série O bloqueio do capacitor série DSC ocorre quando alguma das condições de contorno indicam que o sistema está com mal funcionamento ou requer atenção especial. Esta situação é observada através da luz vermelha indicativa do bloqueio do capacitor série. Para limpar a indicação de bloqueio e permitir a reinserção do capacitor série, o botão de restabelecimento de boqueio deve ser pressionado. Se a condição causadora do bloqueio ainda continua presente, o relé F60 não permitirá o restabelecimento do sistema Somente após a remoção do problema é que o sistema poderá ser restabelecido. As condições a seguir causarão o bloqueio do capacitor série. Algumas destas condições podem ser corrigidas através do desvio do capacitor série ("bypass"). Entretanto, devem ser determinadas as causas do bloqueio do equipamentos. Condições Falha no sistema de amortecimento Desvios Excessivos DSC Inserção do Amortecimentos Excessivos Falha na Chave de desvio Falha da Chave do Resistor Falha Sistema do Relé DC Causas do Bloqueio Amortecimento não apropriado ou insuficiente dos Sub-harmônicos ou falha no circuito de amortecimento Número de operações de desvio superior ao permitido dentro do período de 10 minutos. Número de operações de amortecimento superior ao permitido em 01 minuto. Chave VBM não indica a mudança esperada de posição imediatamente depois de receber a ordem de operação. Chave VSV não indica a mudança esperada de posição imediatamente após receber a ordem de operação. Sistema de carregamento DC (Relé CLX) não restaura a tensão DC rápido o suficiente após uma operação desvio.. Falha no Uma ou mais fases observam a tensão no Varistor capacitor próxima de zero, enquanto que a (MOV) tensão de linha permanece presente. Uma vez que a causa é eliminada, o botão de restabelecimento após o bloqueio deve ser pressionado manualmente. Esta ação não pode ser feita remotamente via algum meio de comunicação pois requer o investigação local da causa do bloqueio pelo operador. c) Funções de Proteção do Capacitor Série Os parâmetros do relé F60 são configurados de forma específica para cada instalação. 4 c.1. Sobrecorrente no Capacitor A relação do TC deve ser colocada para permitir que o relé calcule a corrente circulante no capacitor série baseado nas medições de tensão sobre ele. c.2. Sobrecorrente Instantânea do Capacitor Idem C1. c.3. Tempo de Sobrecorrente no Resistor O resistor de amortecimento para estas instalações não possui valores nominais ciclo de operação contínua. Assim sendo, um limite máximo de inserções do resistor é implementado para protegê-lo contra solicitações térmicas excessivas. O resistor de amortecimento será isolado em tempo nunca superior a 05 segundos. Entretanto, se as condições sub-harmônicas persistem em após a primeira inserção, uma segundo e uma terceira inserções são permitidas dentro de uma janela de 01 minuto. Isto permite uma inserção máxima absoluta de 15 segundos em um janela de 01 minuto. Se uma quarta inserção é ordenada dentro desta janela de um minuto, a condição de excessiva inserção do circuito de amortecimento é indicada e o capacitor série será desviado e bloqueado. Isto irá prevenir o estresse excessivo do resistor de amortecimento. c.4. Sobretensão de Linha A relação do TP é inserida para permitir ao relé medir a tensão de linha diretamente. Este parâmetro é baseado nas tensões fase-terra. Elementos de sobretensões de fase no relé F60 deve ser parametrizados, para prover rápida resposta durante uma condição de sobretensão na linha causadas por: (1) Sobrecompensação da linhas no caso de falha de capacitores, (2) Alguma condição de ferroressonância potencial que poderia ocorrer próxima da frequência fundamental. c.5. Subtensão na Linha A relação do TP é inserida para permitir ao relé medir a tensão de linha diretamente. Este parâmetro é baseado nas tensões fase-terra. Elementos de sobretensões de fase no relé F60 deve ser parametrizados, para prover rápida resposta durante uma condição de sobretensão na linha causadas por: (1) Condição de Subtensão da linha causada por uma falta que reduz a tensão na linha. (2) Uma completa perda de uma ou mais fases Adicionalmente este elemento é usado para garantir que as tensões de linha desejadas estejam presentes antes da inserção do capacitor série na linha. c.6. Perda de Potência na Linha A perda completa ou parcial da tensão de linha da fase A irá causar a perda de potência do relé F60. Um sinal de desvio do capacitor série será gerado rapidamente pelo elemento de Subtensão descrito no item c.5. Entretanto, algumas outras ações deverão ser tomadas para garantir a proteção completa do equipamentos: (1) O relé F60 começa operação de desligamento que grava o status dos vários registradores, contadores, registradores de eventos, e oscilografia para uma memória não volátil e, (2) Quando o relé F60 é desligados, a condição Falha Crítica no Relé é potencializada causando diretamente o disparo do relé CLX, desviando o capacitor série imediatamente c.7. Dupla Falta na Linha Uma falta na linha causa a condução das unidades do Varistor (MOV) e protege as unidades capacitivas de

5 sobretensões, absorvendo para tanto uma certa quantidade de energia. O projeto térmico do Varistor MOV permitirá por um segundo impulso de energia um minuto após a ocorrência do primeiro impulso. Entretanto, tempo de resfriamento suficiente deve ser permitido ao Varistor após o segundo impulso para evitar danos ao mesmo. Desta forma, a lógica é programada no relé para contar qualquer comando de desvio que tenha sido emitido dentro do período de uma hora como resultado da função de proteção de sobrecorrente instantânea no capacitor descrita item c.1. Quando ocorre um desvio devido a sobrecorrente instantânea (IOC1), um contador de tempo começa a contagem. Se nenhum desvio adicional IOC1 for emitido dentro da janela de 01 hora, o contador de tempo volta a zero. Entretanto, se um segundo desvio é emitido dentro do tempo da janela, o desvio irá acontecer imediatamente. A inserção é evitada até que uma hora tenha passado desde o primeiro desvio. O banco de capacitores continuará desviado até que uma tenha se passado após o segundo desvio. Neste ponto, se as condições avaliadas para inserção estão Normais, a re-inserção podem então acontecer. c.8. Sub-harmônicas, Nível 1 Oscilações sub-harmônicas podem ocorrer por várias razões. Um módulo especial está instalado para monitorar as condições da linha em todas as fases para evidenciar quando da ocorrência deste fenômeno. A detecção do Nível 1 está designada para sentir sinais da falha na partida de um motor de indução, devido a auto-excitação do motor. Neste instante, tensões de baixa frequência e oscilações de corrente vão ser construída gradualmente and continuamente, mas sem causar sobretensões excessivas na linha Por esta razão, o Módulo Sub-harmônicos (SHM) está projetado para sinalizar instantaneamente para o relé quando oscilações de tensão de baixa frequência excederem 0.05 p.u. O relé F60 realiza um processo de rejeição deste ruído e do nível DC, e emitirá um comando para inserir o resistor de amortecimento. O sinal deve ser manter sobre um série de faixas de tempo que somam um período superior a 600 ms. Entretanto, se as condições são severas o bastante para tais sub-harmônicas levem o módulo até saturação (indicada pelo sinal do nível 1 permanente ligado, ao invés de pulsos), o relé F60 irá imediatamente inserir o resistor de amortecimento após 200 ms de sinal contínuo. Um vez que o resistor é inserido, o sistema irá checar se o sinal sub-harmônico persiste. Se a resposta for positiva o sinal de bloqueio devido a falha no sistema de amortecimento será emitido. O sistema irá automaticamente isolar o resistor de amortecimento depois de um tempo de atraso previsto. A detecção de Nível 1 é imediatamente reabilitada. Se o sistema detectar um número de ciclos de inserção / isolação maior que o permitido dentro o período de um minuto, o bloqueio por excessivas inserções do circuito de amortecimento será emitido conforme descrito item c.11. c.9. Sub-harmônicos, Nível 2 A detecção do Nível 2 é projetada para sentir sinais de ferroressonância, os quais podem atingir rapidamente tensões de linha destrutivas quando da energização de transformadores a jusante do banco em condições de carga leve. 5 O Módulo Sub-harmônico (SHM) está projetado para sinalizar instantaneamente para o relé F60 quando oscilações de tensão de baixa frequência excederem 0.2 p.u. O relé F60 emitirá imediatamente um comando para desvio do capacitor série após receber no mínimo 02 pulsos do módulo SHM por uma janela de tempo simples. Entretanto, se as condições são severas o bastante para tais sub-harmônicas levem o módulo até saturação (indicada pelo sinal do nível 2 permanente ligado, ao invés de pulsos), o relé F60 irá imediatamente inserir o resistor de amortecimento após 50 ms de sinal contínuo. Após o desvio, o capacitor série pode estar pronto para re-inserção um minuto após as condições retornem ao normal. c.10. Falha no Sistema de Amortecimento Quando o capacitor série está inserido e resistor de amortecimento tenha sido inserido por 3 segundos, uma checagem será feita para determinar se o Nível 1 de Subharmônicos ainda persiste. Se positiva a resposta, o capacitor série continua em operação e o resistor se autoisola depois de um tempo de inserção pré-determinado. Se o Nível 1 de Sub-harmônicos persiste durante esta checagem, a falha do sistema de amortecimento desvia e bloqueia o capacitor série, indicando que o sistema necessita ajuste ou reparo. c.11. Desvios Excessivos no Capacitor Série Se o capacitor série DSC tiver sido desviado mais de 4 vezes em um período de 10 minutos, o sistema irá emitir o comando para desvio e bloqueio do equipamento por desvios excessivos no capacitor série c.12. Inserções Excessivas do Amortecimento Se o resistor de amortecimento tiver sido inserido mais de 03 vezes em um período de um minuto, o sistema ira emitir imediatamente comando para desvio e bloqueio devido a inserção excessiva do circuito de amortecimento. c.13. Falha na Chave de Desvio do Capacitor O sistema de controle verifica se a chave de desvio VBM indica a mudança de posição rapidamente após ela ter recebido um comando. Se isto não ocorre, então uma falha na chave é mostrada uma tentativa é feita para desviar o capacitor série por 5 segundos seguido de um comando de bloqueio A atenção do operador é requerida para investigar o evento registrado. No comando de inserção do capacitor série, se a chave não indicar que o contato 52b está fechado dentro de 400 ms, o sistema enxergará uma falha na chave de desvio do capacitor. Similarmente, no comando de desvio do capacitor série, se a chave não indicar que o contato 52b está aberta dentro de 400 ms, o sistema enxergará uma falha na chave de desvio do capacitor. c.14. Falha na Chave do Resistor O sistema de controle verifica se a chave de inserção do resistor VSV indica a mudança de posição rapidamente após ela ter recebido um comando. Se isto não ocorre, então uma falha na chave é mostrada e os comandos de desvio e bloqueio são emitidos. A atenção do operador é requerida para investigar o evento registrado, pois o controle pode permitir o restabelecimento do bloqueio. c.15. Falha no Sistema do Relé DC Após um comando de desvio, a energia DC armazenada foi consumida e deve ser recarregada antes que o sistema recupere o status Normal e permita a re-inserção. Entretanto, quando funcionando adequadamente, o relé

6 DC de estad0o-sólido CLX carrega o capacitor acima de 80 V dentro de um período mínimo de tempo. Quando a tensão DC é sentida abaixo dos 80 V, o sistema tem 30 segundos para recuperar a tensão, ou haverá uma falha no sistema do relé DC, seguida dos comandos de desvio e bloqueio do capacitor série. c.16. Falha do Varistor (MOV) Uma falha no Varistor MOV é sentida como uma perda de tensão no capacitor, enquanto é também verificada que a tensões fase-terra nas três fases estão presentes e uma pequena corrente está circulando no capacitor nas outras duas fases. Adicionalmente, o banco deve estar inserido para que esta função esteja habilitada. Para indicar uma falha no Varistor da fase A, por exemplo, todas as tensões de linha devem estar acima dos limites de subtensão de linha Adicionalmente, as fases B and C devem Ter no mínimo 0.04 p.u. de corrente circulante no capacitor. Finalmente, a corrente do capacitor da fase A deve ser menor que 0.04 p.u. por no mínimo 1 segundo. Quando estas condições forem todas atingidas, a falha do varistor poderá ser declarada e os comandos de desvio e bloqueio imediatamente emitidos. Este esquema evita desligamentos no caso de desenergização da linha verificando que todas as fases estão energizadas, e também evitando o caso de linhas energizadas mas sem carga através da comparação das correntes entres as fases. c.17. Falha Crítica do Relé F60 O relé F60 realiza continuamente auto-monitoramento para determinar sua própria situação operativa. Ele sinaliza que todas as condições internas do relé estão normais energizando seu relé de falha crítica (CFR). Se este relé abre em qualquer momento e por qualquer razão o comando de desvio direto e imediato é enviado para o relé CLX. Quando a alimentação do relé F60 é perdida, este relé também abre e diretamente comando o desvio do capacitor série. No religamento, o CFR continua aberto até que todas as verificações do relé F60 sejam completadas. Uma vez que o relé F60 está funcionando adequadamente, o relé CFR fecha e libera a chave VBM do seu comando de desvio e permite a operação normal do sistema. 4) Exemplo de Aplicação do Capacitor DSC com o Novo Sistema de Controle e Proteção: Demonstra-se a seguir um exemplo de estudos para aplicação de um DSC em um sistema de sub-transmissão de 69 kv em um concessionária de energia elétrica. A principal função da aplicação deste equipamento é, neste caso, permitir a operação da linha de 69 kv com estabilidade de tensão com o aumento da demanda transmitida ao longo dos próximos cinco anos, postergando investimentos imediatos em novas linhas de transmissão. A seguir colocamos os dados que levaram à definição dos valores nominais do banco de capacitores série DSC. a) Dados do Sistema Elétrico: As seguintes informações foram disponibilizadas para a definição e projeto do capacitor série (DSC): - Diagrama Unifilar - Dados das cargas e transformadores - Nível de curto-circuito na Subestação de alimentação do circuito de 69 kv => 810 MVA - Comprimento da Linha de 69 kv => 52,5 km 6 - Impedância da Linha => Z = 0,19 + j0,456 ohms/km - Corrente Nominal Máxima => 350 A - Corrente de Curto-Circuito Simétrica => 6000 A - Corrente de Curto-Circuito Assimétrica => 8500 A - Máxima tempo de eliminação da falta => 400 ms b) Dados Nominais do Equipamento (DSC): Foram realizados estudos de fluxo de carga (Programa Power Quality) e transitórios (Programa ATP) para a definição do capacitor série DSC ideal para aplicação neste sistema elétrico. A partir dos resultados dos estudo partiu-se para o projeto do equipamento. - Potência do DSC => 5600 kvar / fase - Corrente Nominal do DSC => 500 A - Potência da Unidade Capacitiva => 400 kvar - Tensão da Unidade Capacitiva => 9960 Volts - Energia Total do Varistor => 45 kj - Reator de Descarga => 261 microhenries - Resistor de Amortecimento => 177 ohms/fase Os resultados dos estudos de fluxo de carga mostraram a efetiva contribuição do DSC permitindo que o sistema continuasse operando em condições normais, mesmo com o crescimento da demanda até ) Foto de um DSC instalado no Canadá: 6) Considerações Finais: Baseado em todas as informações acima discutidas, fica bastante claro que a nova filosofia do sistema de controle e proteção, baseada no Relé Universal F60, gera condições para a aplicação mais segura da compensação série como solução em sistemas de distribuição e subtransmissão com o desempenho requerido e com preços bastante atrativos. 7) Referências: [1] Manual de Instrução do Relé F60 da GE MultiLin; [2] Relatórios de Estudos de Implantação de um DSC em 69 kv em Concessionária de Energia Elétrica

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