Análise de Atuações de Proteção Diferencial em Geradores Síncronos. Santos-SP, 2 de Outubro de 2014 Engº Alan de Sousa e Silva

Transcrição

1 Análise de Atuações de Proteção Diferencial em Geradores Síncronos Santos-SP, 2 de Outubro de 2014 Engº

2 RESUMO Abordagem de conceitos teóricos e básicos em relação à proteção diferencial e suas aplicações típicas no âmbito da proteção de geradores síncronos. Abordagem de conceitos relativos à influência das componentes harmônicas na atuação da proteção diferencial em geradores síncronos, através do relato de uma pesquisa realizada sobre uma ocorrência correlativa em geradores da Endesa Cachoeira.

3 ELEMENTOS DA PROTEÇÃO DIFERENCIAL Transformadores de Corrente (TCs); Zona Protegida; Malha Diferencial; Relé Diferencial.

4 FUNCIONAMENTO DA PROTEÇÃO DIFERENCIAL Sua atuação depende basicamente da circulação de corrente no relé diferencial. i 1 i 2 i 1 i 2 i 1 i 2» se» se, então a proteção diferencial não opera. i1 i2 = 0 i1 i2 0, então a proteção diferencial opera.

5 FUNCIONAMENTO DA PROTEÇÃO DIFERENCIAL Em uma situação normal de operação ou com falha externa a zona protegida. i 1 i 2 i 1 i 2 = 0 i 1 i 2 A proteção diferencial não opera, pois i 1 i 2 = 0

6 FUNCIONAMENTO DA PROTEÇÃO DIFERENCIAL Em uma situação com falha interna a zona protegida. i 1 i 2 i 1 i 2 = 0 i 1 i 2 A proteção diferencial opera, pois i 1 i 2 0

7 APLICAÇÕES DA PROTEÇÃO DIFERENCIAL Barramentos; Transformadores; Linhas de Transmissão; Geradores.

8 PROTEÇÃO DIFERENCIAL EM GERADORES SÍNCRONOS É utilizada para proteção interna dos geradores contra :» Curto-Circuito Bifásico;» Curto-Circuito Trifásico;» Curto-Circuito Bifásico à Terra;» Curto-Circuito entre Espiras.

9 PROTEÇÃO DIFERENCIAL EM GERADORES SÍNCRONOS Em uma situação normal de operação GERADOR DISJUNTOR 87-C 87-B 87-A A proteção diferencial não opera

10 PROTEÇÃO DIFERENCIAL EM GERADORES SÍNCRONOS Em uma situação de curto-circuito bifásico interno à zona protegida GERADOR DISJUNTOR 87-C 87-B 87-A A proteção diferencial opera

11 PROTEÇÃO DIFERENCIAL EM GERADORES SÍNCRONOS Em uma situação de curto-circuito trifásico interno a zona protegida GERADOR DISJUNTOR 87-C 87-B 87-A A proteção diferencial opera

12 PROTEÇÃO DIFERENCIAL EM GERADORES SÍNCRONOS Situação de curto-circuito bifásico à terra Interno à zona protegida GERADOR DISJUNTOR 87-C 87-B 87-A A proteção diferencial opera

13 PROTEÇÃO DIFERENCIAL EM GERADORES SÍNCRONOS Em uma situação normal de operação GERADOR 87-A 87-B DISJUNTOR 87-C A proteção diferencial não opera

14 PROTEÇÃO DIFERENCIAL EM GERADORES SÍNCRONOS Em uma situação de curto-circuito entre espiras GERADOR 87-A 87-B DISJUNTOR 87-C A proteção diferencial opera

15 CASO DE OCORRÊNCIA DE ATUAÇÕES DE PROTEÇÃO 87 EM GERADORES DA ENDESA CACHOEIRA Descrição da Ocorrência SUBESTAÇÃO LT1 LT2 LT3 BARRAMENTO DE 138kV AUTOTRAFO BARRAMENTO DE 230kV UG1 UG2 UG3 UG4 UG5 UG6 UG7 UG8 UG9 UG10 USINA HIDRELÉTRICA POTÊNCIA REVERSA FALHA NO RTV COMANDO FALHA NO PARA RTV DESCONEXÃO ATUAÇÃO PROTEÇÃO DIFERENCIAL (87)

16 CASO DE OCORRÊNCIA DE ATUAÇÕES DE PROTEÇÃO 87 EM GERADORES DA ENDESA CACHOEIRA Procedimentos para Identificação da Causa da Atuação:» Interpretação preliminar da causa da atuação da proteção 87; Foi caracterizada como sistêmica devido ao fato de várias UGs terem sido bloqueadas simultaneamente.» Coleta e análise dos registros oscilográficos das unidades geradoras; Foi confirmado que os parâmetros de atuação da proteção 87 das UGs foram atingidos. Identificação da presença de harmônicos de 2º, 3º, 4º e 5º ordem e sua influência na atuação da proteção 87.

17 CASO DE OCORRÊNCIA DE ATUAÇÕES DE PROTEÇÃO 87 EM GERADORES DA ENDESA CACHOEIRA Confirmação do alcance dos parâmetros de atuação da proteção 87 i 1 i 2 0,30A se e 1 ciclo (16,67ms), então a proteção 87 opera. PROTEÇÃO 87-UG3 CICLOS IA IB IC Ia Ib Ic difa difb difc 1 3,88 4,48 3,41 3,81 5,04 3,42 0,07 0,56 0,01 0,75 3,66 4,55 3,32 3,66 5,01 3,33 0,00 0,46 0,01 0,5 4,00 4,11 3,18 3,98 4,62 3,18 0,02 0,51 0,00 0,25 3,06 1,98 3,12 3,18 3,19 3,13 0,12 1,21 0,01 Oscilografia relé da UG3: correntes RMS do secundário dos TCs 0 2,30 2,29 2,96 2,45 2,72 2,96 0,15 0,43 0,00 ATUAÇÃO PROTEÇÃO (87) DA FASE B

18 CASO DE OCORRÊNCIA DE ATUAÇÕES DE PROTEÇÃO 87 EM GERADORES DA ENDESA CACHOEIRA Identificação da presença de harmônicos e sua influência na atuação da proteção 87 CORRENTE HARMÔNICAS DIFERENCIAL 2ª ORDEM 3ª ORDEM 4ª ORDEM 5ª ORDEM FASE A 0,13 0,04 0,14 0,09 FASE B 0,65 0,38 0,30 0,16 FASE C 0,00 0,00 0,00 0,00 2ª ORDEM 3ª ORDEM 4ª ORDEM 5ª ORDEM

19 CONCLUSÕES A presença de componentes harmônicas pode provocar uma atuação indevida da proteção diferencial em UGs. É recomendável considerar o comportamento dos sistemas de proteção diante de eventuais incidências de componentes harmônicas.

20 CONCLUSÕES Soluções práticas para referida ocorrência da UHE:» Substituição dos TCs que apresentaram comportamentos inadequados diante da presença de distúrbios harmônicos;» Instalação de filtros para componentes harmônicas.

21 CONCLUSÕES Vantagens das soluções para referida ocorrência da UHE:» A indisponibilidade da UG seria previamente programada;» Redução de ônus adicionais referentes a multas por desligamentos emergenciais e indisponibilidade forçada.

22 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ARAÚJO, Carlos André et al. Proteção de sistemas elétricos. Rio de Janeiro: Interciência: Light, BECKWITH, Electric. Tutorial de protecciones de generadores sincrónicos. [S.l.: s.n.], [200-?]. CAMINHA, Amadeu Casal. Introdução à proteção dos sistemas elétricos. São Paulo: Edgard Blücher, FLACH, Elton. Desempenho da proteção diferencial de transformadores em sistemas de potência. 2008, 109p. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, MAMEDE FILHO, João. Manual de equipamentos elétricos. 03 ed. Rio de Janeiro: LTC, RESENDE, Wilson Resende. Harmônicos em sistemas elétricos. [S.l.: s.n.], [200-?].