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2 Índice 1. Introdução IAR Interruptor Auto-Religador Interruptor Auto-Religador com Comando V-T Características de Comando V-T (Tensão-Tempo) Constituição do IAR com comando V-T Principio de funcionamento Regulação e Coordenação Interruptor Auto-Religador com Comando O-T Principio de funcionamento Localização dos Interruptores Auto-Religadores Avaliação Económica Ganho em Energia Não Distribuída Custo Cálculo da rendibilidade Instalação dos Interruptores Auto-Religadores Exemplos Práticos IAT Interruptor Aéreo Telecomandado Principio de funcionamento Descrição funcional da função V-T Temporizações utilizadas pela função V-T Armário de Comando Módulo de Controlo Comunicações com o Centro de Comando Painel de comando local Comando Local Operação através do painel de comando local Equipamento auxiliar detector de defeitos Indicador de Estado Operação por telecomando Ensaios Ensaios realizados Equipamento usado Localização dos I.A.Ts Estudo Económico Conclusões Página 2 de 2

3 1. Introdução Com o objectivo de melhorar a qualidade de serviço na rede de média tensão, foram instalados aparelhos de seccionamento automático e selectivo localizados em pontos estratégicos, permitindo diminuir o tempo de indisponibilidade de alimentação dos clientes em caso de defeito. Alguns destes aparelhos são telecomandados o que permite alcançar uma maior flexibilidade de exploração e uma maior eficiência de manobras quer em regime normal, quer na execução de trabalhos de manutenção ou ainda no isolamento de defeitos. Para reduzir as consequências da vulnerabilidade das linhas aéreas de média tensão aos defeitos originados por causas externas a EDP utiliza disjuntores auto-religadores nas saídas das subestações. Os disjuntores auto-religadores (DAR) tiram partido do carácter fugitivo ou semipermanente da maior parte dos defeitos em linhas aéreas, limitando desta forma a interrupção definitiva da linha no caso de defeitos permanentes, com os quais é possível realizar uma religação rápida e até três religações lentas. A existência dos DAR nas saídas das subestações é valorizada, se nas linhas a jusante, forem instalados em pontos estrategicamente definidos aparelhos de seccionamento automático e selectivo em caso de defeito. È assim possível limitar a uma zona mais restrita e de forma automática, os clientes afectados por uma avaria. Consegue reduzirse o número de clientes não alimentados e portanto a energia não fornecida (ENF) global. Repare-se que desta forma consegue-se igualmente reduzir a energia não fornecida aos clientes afectados uma vez que a localização do defeito é bastante mais rápida na medida em que envolve um menor troço de rede. Os aparelhos utilizados são do tipo para montagem em apoios de linha podendo ser de dois tipos conforme o seu principio de funcionamento. O seu efeito prático é o de isolar parte de rede afectadas por curto-circuitos, recuperando-se a alimentação de energia para a restante rede. 2. IAR Interruptor Auto-Religador Este aparelho tem como objectivo a redução do tempo de localização de avarias e do tempo de intervenção para reparação, melhorando a continuidade de serviço prestado. Destinam-se à protecção de alimentações radiais e/ou de malha aberta em redes de distribuição aéreas de média tensão. O principio de funcionamento dos Interruptores Auto-Religadores é baseado na detecção do desaparecimento e do reaparecimento da tensão durante o período de religação automática do disjuntor de protecção da linha onde está inserido o interruptor auto-religador (IAR). Os tipos de comando mais usados nestes aparelhos é o comando V-T (tensão-tempo) e o Fig.1 Interruptor Auto Religador comando O-T (malha aberta). Na rede de distribuição aérea da área de rede do grande Porto encontramos apenas o comando V-T. Estes aparelhos encontram-se sobretudo instalados em ramais. Página 3 de 3

4 2.1. Interruptor Auto-Religador com Comando V-T Os Interruptores Auto-Religadores compõem-se por: Interruptor Auto-Religador. Quadro de comando com detector de tensão e dois temporizadores. Transformador de tensão a montante Características de Comando V-T (Tensão-Tempo) Este tipo de comando permite isolar automaticamente defeitos em redes de distribuição. O comando VT provoca a abertura do IAR depois da eliminação do defeito, pelo disjuntor a montante. No caso de defeito permanente com a religação do disjuntor, o IAR fica aberto e bloqueado. O comando VT tem a vantagem de eliminar as actuações intempestivas com bloqueio, as actuações por defeitos fugitivos (religações rápidas) á custa de um condensador. Tem ainda a vantagem de reduzir substancialmente as correntes de ligação na reposição do serviço, por esse se fazer em troços sucessivos, eliminando assim disparos intempestivos provocados pelos picos de corrente Constituição do IAR com comando V-T Um Interruptor Auto-Religador é constituído pelos seguintes elementos: 1- Interruptor Tripolar de Vácuo 2- Quadro de comando Tipo VT 3- Transformador de Tensão 4- Cabos de Ligação 5- Pára-Raios Fig. 2 - IAR Fig. 3 - Quadro de comando Principio de funcionamento A sequência de operações dos IAR com comando VT é apresentada a seguir. 1º Quando ocorre um defeito na linha, o disjuntor de protecção abre por ordem dos relés de protecção, o comando do IAR sente a falta de tensão e dá uma ordem de abertura, que é ligeiramente temporizada para o insensibilizar aos ciclos rápidos do disjuntor de protecção. 2.º Quando o disjuntor efectua a primeira religação lenta a tensão reaparece nos terminais do IAR. Ao fim de um tempo regulável, designado tempo de confirmação (tc), o IAR recebe ordem de fecho. Após o fecho do IAR, começa a contagem do chamado tempo de bloqueio (tb), também regulável, podendo então ocorrer duas situações: Página 4 de 4

5 a) O disjuntor volta a abrir, faltando a tensão no IAR durante o tempo de bloqueio (tb), provocando a sua abertura. O IAR ficará então bloqueado nesta posição e não voltará a fechar quando a tensão reaparecer (só poderá ser fechado depois de rearmado manualmente ou por telecomando, caso exista). O troço defeituoso fica assim isolado, e à segunda religação lenta do disjuntor o serviço é reposto nos troços sãos a montante. b) O disjuntor não volta a abrir, o que significa que o defeito desapareceu, terminando o tempo de bloqueio (tb) sem que falte a tensão no IAR. O IAR continua fechado e o automatismo de comando regressa ao estado inicial Regulação e Coordenação A regulação dos temporizadores é efectuada aquando da montagem dos armários de comando do tipo VT. Assim os temporizadores a serem regulados são o temporizador de confirmação e o temporizador de bloqueio. O tempo de confirmação (tc) deve ser superior á temporização dos relés de protecção para se evitarem bloqueios intempestivos no caso do defeito se encontrar num troço a montante do IAR. O tempo de bloqueio (tb) também deve ser superior á temporização dos relés de protecção para que o IAR fique aberto e bloqueado quando houver um defeito a jusante. Nas situações em que existem vários IAR em série, deve ter-se em conta que o de jusante só deverá religar após ter terminado o tempo de bloqueio do de montante, ou seja deverá ser verificada a seguinte condição: t c2 > t b1. No caso dos IAR instalados em derivações (níveis paralelos) não poderá haver simultaneidade nem sobreposição entre os respectivos tempos de bloqueio devendo nessas situações verificar-se a condição: t c2 > t c1 + t b Interruptor Auto-Religador com Comando O-T Os Interruptores Auto-Religadores com este tipo e comando são utilizados em redes funcionando normalmente em malha aberta Principio de funcionamento No caso de defeito de um dos lados da malha aberta a sequência de funcionamento do I.A.R. com comando O-T è a seguinte: 1º Verifica-se a ocorrência do defeito e o disjuntor a montante desse lado da malha abre. 2.º Com a falta de tensão de um dos lados do I.A.R. inicia-se a contagem do tempo de espera (t e ), podendo então ocorrer duas situações: a) O I.A.R. permanece aberto caso a tensão seja reposta durante o tempo de espera (t e ) sendo então reinicializado o temporizador. Página 5 de 5

6 b) No caso de extinto o tempo de espera (t e ) e a tensão não tenha sido reposta, o comando passa a comportar-se como um comando V-T, e como existe tensão do outro lado da malha, decorrido o tempo de confirmação (t c ) o I.A.R. fecha. Quando a tensão for reposta nos dois lados da malha, o I.A.R. poderá voltar a ser aberto manualmente ou caso exista por telecomando. Só existe interesse neste tipo de I.A.R. quando a montante deste existe outro aparelho que possibilite o isolamento de um defeito entre o disjuntor e esse outro aparelho, permitindo assim o I.A.R. com comando O-T o fecho da malha e o restabelecimento de serviço nos troços sãos. O aparelho a montante poderá ser um I.A.R. com comando V-T, com dois TT, um de cada lado, de modo a aceitar o reaparecimento da tensão em ambos os lados Localização dos Interruptores Auto-Religadores A localização dos I.A.R. s na rede de distribuição aérea de média tensão foi estabelecida com base em estudos efectuados pelos diferentes centros de distribuição sendo dada preferência a ramais de maior comprimento e/ou em a ramais pertencentes a saídas importantes, isto é, a saídas que alimentam clientes importantes. Os pontos da rede escolhidos para a instalação dos I.A.R. s permite repercutir sobre um número elevado de clientes o beneficio da redução do tempo de reposição de serviço nos troços a montante do troço onde ocorre o defeito Avaliação Económica A avaliação económica tem como objectivo poder decidir sobre a viabilidade da instalação destes aparelhos. Os estudos realizados para analisar a viabilidade da sua instalação foram realizados determinando-se a rendibilidade individual de cada aparelho contabilizando o ganho em energia não distribuída obtido com a instalação desse aparelho e comparando-o com o respectivo custo. A análise efectuada para um horizonte de 20 anos, correspondente à vida útil estimada dos aparelhos, e considerando uma taxa de actualização de 10% Ganho em Energia Não Distribuída O ganho anual em energia não distribuída com a instalação de um I.A.R. è dado pela seguinte expressão: G = λ. t. h. L. S. F END jusante máxmon tan te Onde: λ - taxa de avarias da saída (n.º avarias/km/ano) t ganho em tempo de reposição no troço a montante do I.A.R. (horas) h Custo da energia não distribuída (contos/mvah) L jusante Comprimento do troço a jusante do I.A.R. em Km Smáx montante potência máxima a montante do I.A.R. em MVA F c - factor de carga. Os valores adoptados para o custo da energia não fornecida foi, h= 200 contos, o comprimento do troço a jusante foi determinado a partir da rede MT digitalizada e a c Página 6 de 6

7 potência máxima a montante a partir da ponta de 1995 na saída correspondente, sendo considerada uma distribuição linear da carga ao longo da linha. Quanto a λ, t e F c foram determinados considerando três critérios; os valores típicos de λ = 0,2 av/km/ano, t = 2,5 h e F c = 0,3; os valores correspondentes à saída onde será instalado o I.A.R. e ainda considerando os seus valores médios. Na determinação de λ e t foram apenas consideradas as avarias permanentes com origem na média tensão ; t corresponde ao tempo médio de isolamento do defeito, sendo assumido que o I.A.R. actua instantaneamente Custo No que se refere aos custos, a cada aparelho estão associadas duas parcelas distintas que correspondem ao custo inicial do aparelho e ao custo de manutenção. Assim temos: C = I + C m Onde: I - Investimento inicial, na aquisição e instalação do I.A.R. em contos. C m Custo de manutenção, estes foram considerados constantes ao longo de toda a vida útil do aparelho e iguais a 2% do investimento (em contos) Cálculo da rendibilidade Para se decidir do interesse ou não da instalação de cada I.A.R. são utilizados os indicadores económicos, Taxa de Rendibilidade (TRI) e relação Benefício/Custo (B/C). Assim estes indicadores são determinados da seguinte forma, sendo os valores actualizados ao ano do investimento. Taxa de rendibilidade Relação Benefício/Custo TRI = B / C G = END G I 1º ano (%) I END + total C m 2.4. Instalação dos Interruptores Auto-Religadores Características da rede de média tensão Os I.A.R. s instalados são de tensão nominal 15 KV e 34,5 KV, estes podem ser instalados em pontos da rede onde a corrente em serviço contínuo não exceda os 400 A e 600 A respectivamente. Característica da subestação a montante Na subestação, a saída onde se pretende instalar o I.A.R. terá de ser protegida por um disjuntor auto-religador, que permita fazer religações automáticas rápidas, quando comandado pelo relé de religação. A religação rápida do disjuntor tem como objectivo eliminar os defeitos fugitivos, que representam a maior parte dos defeitos em linhas aéreas. Página 7 de 7

8 Apoios de instalação dos I.A.R. s Os I.A.R. s são instalados em qualquer tipo de apoios, contudo por uma questão de simplificar a montagem dá-se preferência a apoios com amarração em triângulo e fixação dos condutores por isoladores rígidos ou cadeias de amarração. Como o I.A.R. não asseguram distância de seccionamento suficiente nem visível, que permita realizar trabalhos na rede a jusante com segurança num apoio a montante do apoio onde é instalado o I.A.R. existe um seccionador ou então em certos casos este seccionador está montado no mesmo apoio do I.A.R. Ligações do I.A.R. As ligações do I.A.R. em média tensão são realizadas através de chapas terminais em liga de alumínio sendo as ligações eléctricas protegidas com massa de neutro. A ligação do quadro de comando ao I.A.R. é efectuada através de um cabo multicondutor. A ligação do T.T. ao quadro de comando è realizada através de um cabo VV 2 2,5 mm Exemplos Práticos São apresentados alguns exemplos embora muito simples, com o objectivo de ajudar a compreender melhor o funcionamento do IAR. Nestes exemplos é considerado que o defeito é sempre permanente. Defeito a montante do IAR fig.1 Página 8 de 8

9 Defeito a jusante do IAR No caso de um defeito permanente a jusante do Interruptor Auto-Religador com comando VT, o comportamento deste é o representado na figura 2. fig.2 Defeito a Jusante do IAR 2 Página 9 de 9

10 3. IAT Interruptor Aéreo Telecomandado Um interruptor aéreo telecomandado é constituído por um orgão de corte (OCR) e por um armário de comando. Esta unidade possibilita a supervisão e o controlo do OCR tanto localmente através do painel de comando local como à distância via telecomando. A sua instalação na rede tem como objectivo isolar um troço ou uma área de rede com avaria, apenas com uma ordem de abertura, recorrendo a um certo grau de inteligência para a localização do ponto do defeito. Este permite ainda evitar a abertura do disjuntor da linha em que está inserido ao retirar de serviço um troço para efeitos de manutenção e possibilita a reconfiguração da rede. O armário de comando disponibiliza assim a Fig. 4 Interruptor aéreo telecomandado interface local com o utilizador e possibilita a comunicação com o centro de comando. Permite ainda a implementação de automatismos locais com o objectivo de isolar rapidamente defeitos na rede sem que seja necessária a intervenção de um operador. Nestes aparelhos existe ainda a possibilidade de serem manobrados através o uso de uma vara de comando. A operação consiste em manobrar uma alavanca que permite a abertura ou fecho do interruptor. Os interruptores aéreos telecomandados instalados recentemente na rede podem ser de dois tipos diferentes, os designados por DAS, em que o sistema de corte tem como base uma ampola de vácuo e os designados por THO onde o sistema de corte tem como base o uso de hexafluoreto de enxofre (SF6) Principio de funcionamento O principio de funcionamento de um interruptor aéreo telecomandado depende do principio de exploração da rede, podendo funcionar apenas como interruptor permitindo a partir do centro de comando (ou localmente) efectuar manobras de reconfiguração da rede. O IAT nestas condições permite mudar as condições de exploração da rede que pode ser condicionada por um incidente. Note-se que a possibilidade de reconfiguração da rede com este tipo de função permite melhorar a continuidade de serviço, nomeadamente com a utilização do comando à distância. Pode também funcionar como descrito anteriormente para isolar troços com defeito, sendo o seu principio de funcionamento nesta situação em tudo igual ao do Interruptor Auto-Religador descrito anteriormente. A função de automatismo prevista para integrar no modulo de controlo é a função de Auto-Religação (Função V-T e O-T). Nos IAT s instalados na rede a função utilizada é a função V-T Descrição funcional da função V-T A detecção de falha de tensão apenas num dos lados do órgão de corte, com este fechado, deve provocar o envio da ordem de abertura para o órgão após o tempo de confirmação (tc). A detecção do regresso de tensão em qualquer dos lados do órgão de corte activa um temporizador (tempo de fecho, tf) que, ultrapassado esse tempo, Página 10 de 10

11 provoca o fecho do órgão de corte. A partir desse instante é activado um temporizador (tempo de bloqueio, tb) durante o qual uma nova falha de tensão e consequente abertura do órgão de corte, provoca o bloqueio da função. Para desbloquear a função de automatismo é necessário dar uma ordem local ou à distância e desbloqueio. Em termos gerais o funcionamento desta função é apresentado na figura seguinte: Tensão Sem Tensão Orgão fechado tf tb Orgão aberto Bloqueado tc tf tc Não bloqueado Fig.4 - diagrama de função VT Temporizações utilizadas pela função V-T Tempo de manobra: tempo de vigilância de manobra no orgão de corte (OCR). Tempo de abertura: tempo de confirmação de falta de tensão no OCR, para abrir o disjuntor. Tempo de confirmação: tempo de confirmação de tensão num dos lados do OCR para fechar o disjuntor. Tempo de bloqueio: tempo de confirmação de falta de tensão no OCR Armário de Comando O armário de comando é constituído em poliester reforçado com fibra de vidro preparado para montagem no exterior. Neste armário encontra-se todo o equipamento que faz parte da unidade de poste. 1. Painel de Comado Local 2. Módulo de Controlo 3. Iluminação 4. Relés 5. Rádio 6. Baterias 7. Tomada 8. VDR 9. Resistência anti-condensação 10. Conversor CA/CC 11. Cabo de interface com o OCR Fig.5 Armário de comando Página 11 de 11

12 A unidade tem como alimentação principal uma tensão alternada na gama V ± 20%, 50 Hz ± 5 %, estando a entrada de alimentação protegida por meio de uma VDR, fusíveis e um disjuntor. Esta unidade dispõe de uma alimentação alternativa em tensão contínua assegurada por quatro baterias instaladas no interior do armário. A iluminação no interior do armário é alimentada pela tensão contínua de 12 Vcc condicionada por um micro switch, só podendo ser ligada com a porta do armário aberta. Esta pode ser desligada através de um interruptor localizado no suporte da lâmpada. No interior do armário existe um circuito de anti-condensação, constituído por uma resistência e por um termóstato que deve ser regulado para o valor da temperatura mínima que permita para as condições de humidade do local da instalação evitar o processo de condensação Módulo de Controlo O módulo de Supervisão e Controlo da unidade de poste é constituído por uma URR em caixa, possibilitando a aquisição de oito entradas digitais e de duas saídas digitai duplas. A configuração desta URR é efectuada através de um pacote de software de 16 bits que corre em ambiente Windows versão 3.1ou superior designado por Win URR. A comunicação com o centro de comando é realizada via rádio através do protocolo de comunicações PUR2.1, do tipo master master. O subsistema de comunicações da unidade é formado por um modem rádio SIMOCO PRM8020 equipado com o modem MVR2120 ligado a uma antena, sendo as comunicações realizadas a 1200 bits/s. A transmissão de sinalizações para o centro de condução é feita por iniciativa da URR, sempre que se verifique uma alteração de estado, ou em resposta a um pedido do centro de condução. A URR permite a integração de funções de automatismo destinadas essencialmente a eliminar anomalias na rede de uma forma automática, por actuação do órgão de corte. A função de automatismo prevista para integrar na URR é a função de Auto-Religação (função V-T e O-T). Estas funções de automatismo podem ser colocadas em serviço ou fora de serviço a partir do centro de condução ou localmente Comunicações com o Centro de Comando Comunicação IAT-Centro de Comando Página 12 de 12

13 Painel de comando local O painel de comando local é constituído por sinalizadores e comutadores que permitem seleccionar o modo de funcionamento da unidade e o comando do orgão de corte. Os elementos de supervisão existentes são os seguintes: Dois sinalizadores do estado em que se encontra o orgão de corte. Um sinalizador de presença de AC. Um sinalizador de presença do orgão de corte bloqueado. Um display de barras que indica o nível de tensão da bateria. Neste painel de comando local existe ainda uma botoneira de ensaio de leds, que permite verificar a existência de algum sinalizador luminoso com avaria Comando Local O comando local é realizado através dos seguintes elementos: Um comutador de duas posições, que permite a selecção do modo de operação - Local/Distância. Uma botoneira que permite executar a ordem de abertura do OCR; Uma botoneira que permite executar a ordem de fecho do OCR; Uma botoneira que permite a activação dos comandos de abertura e fecho Operação através do painel de comando local Estes equipamentos como já referido anteriormente podem ser manobrados electricamente, no local ou à distância. Quando este se encontra no modo de operação Local só é possível comandar o orgão de corte exclusivamente a partir do Painel de Comando Local, não sendo possível efectuar qualquer acção de telecomando. Na modo de operação Distancia é exclusivamente possível comandar orgão de corte a partir do Centro de Comando. Ordem de Fecho e de Abertura Na execução de uma manobra de fecho no local é necessário realizar os seguintes passos: 1. Verificar que o comutador local/distância se encontra na posição local; 2. Através dos sinópticos existentes tanto no armário de comando como no próprio aparelho verificar que o interruptor se encontra aberto; 3. Pressionar simultaneamente a botoneira de fecho e a botoneira de segurança até que se verifique a mudança do estado do interruptor; O orgão de corte encontra-se fechado quando no painel de comando local o indicador luminoso de estado fechado estiver activado. Página 13 de 13

14 De referir que após a manobra efectuada se o comutador não for colocado no modo Distância, não será possível o telecomando do IAT. Na execução de uma manobra de abertura o procedimento è em tudo semelhante, encontrando-se neste caso o interruptor fechado. As manobras de abertura e fecho do OCR através de vara de comando, só são possíveis de realizar se o comutador Local/Distância se encontrar no modo Local. Desbloqueio Quando o orgão de corte se encontra bloqueado, para se proceder ao seu desbloqueio é apenas necessário colocar o comutador Local/Distância na posição Local e de seguida colocar novamente o comutador na posição Distância Equipamento auxiliar detector de defeitos Neste tipo de equipamento existe um relé detector de defeitos alimentado por um circuito em tensão contínua. Este relé consegue detectar defeitos do tipo fase-fase e/ou fase-terra, usando como entradas as correntes provenientes dos TI. Aquando da ocorrência de um defeito o detector fecha um contacto que vai gerar uma sinalização digital adquirida pelo módulo de Supervisão e Controlo. Esta sinalização, disponível no relé é disponibilizada pela URR para o Centro de Comando. Os equipamentos que se encontram instalados na rede da área do Grande Porto não dispõem deste equipamento auxiliar, uma vez que nas subestações existem protecções para este tipo de defeitos Indicador de Estado O estado dos contactos do interruptor é visualizado através de uma indicação existente no fundo do invólucro do mecanismo de comando. No caso dos interruptores DAS a indicação do estado dos contactos consiste numa indicação CLOSED a vermelho quando na posição de fechado e numa indicação OPEN a verde para a posição de aberto. Nos interruptores THO consiste numa indicação 1 a vermelho e 0 a verde para as posições de fechado e aberto respectivamente Operação por telecomando A partir do centro de comando são disponibilizados comandos para activar e desactivar, efectuar o reset e aceder aos sinópticos individuais dos IAT s. Nos sinópticos de cada IAT é apresentada a informação relativa ao seu estado sendo indicada a linha em que o IAT está instalado, o apoio e as seguintes sinalizações: Sinalização de função de automatismo VT bloqueada; Sinalização de orgão de corte avariado; Sinalização de defeito no alimentador; Sinalização de falta de tensão na linha; Sinalização da porta do armário do painel de comando local aberta; Sinalização do estado do interruptor (aberto/fechado); Sinalização do modo ( Local/Distância). Página 14 de 14

15 Quando os IAT s são entregue á exploração, estes são entregues com a função de automatismo VT fora de serviço, sendo da responsabilidade do centro e condução a colocação da função automatismo em serviço. Localmente não é possível colocar a função de automatismo em serviço, no entanto para a colocação fora de serviço a única forma existente é executar um reset à URR do IAT Ensaios Os ensaios realizados nos IAT s são ensaios que permitem verificar se o equipamento se encontra nas condições de funcionamento desejadas, estes são realizados aquando da sua instalação no local ou quando surge um defeito no mesmo. Os ensaios consistem em efectuar as manobras de abertura e fecho do orgão de corte no modo local através do PCL e no modo distância através de computador portátil com o software de configuração da URR e através do centro de comando Ensaios realizados No laboratório em Vila Nova de Gaia foram realizados os ensaios de teste do funcionamento do IAT Equipamento usado Armário de Comando Simulador do Órgão de Corte Ensaio e comando Local/Distância e ensaio de função V-T Para a realização dos ensaios o armário de comando é alimentado em CA (230V), sendo estabelecida a ligação à antena que permite efectuar as comunicações com o centro de comando. Foram realizados os ensaios de comando local, sendo efectuadas as manobras de abertura e fecho através do painel de comando local. Assim o procedimento na realização deste ensaio foi o descrito no ponto Após este procedimento o comutador Local/Distância é colocado no modo distância e verifica-se que as ordens locais não são executadas. Durante a realização deste ensaio são verificadas todas as sinalizações existentes no painel de comando local. Foi depois realizado o ensaio com o centro de comando sendo efectuados os seguintes procedimentos: Com o comutador Local/Distância no modo local é pedido ao centro de comando para efectuar ordens de abertura e fecho, sendo verificado que estas não são permitidas. O comutador é então colocado no modo distância e é pedido ao centro de comando para efectuar ordens de abertura e fecho, verificando-se através das sinalizações que as mesmas são executadas. Página 15 de 15

16 É pedido ao centro de comando para colocar a função de automatismo V-T em serviço (E/S), fora de serviço (F/S) e novamente em serviço (E/S); Ensaio da função V-T Este ensaio é realizado com o IAT fechado sendo imposta uma falta de tensão pela abertura do fusível, verificando-se a abertura do IAT. De seguida é reposta a tensão ao IAT e assim que se verifica o fecho é novamente imposta a falta de tensão. O IAT neste caso abre e fica bloqueado. Verifica-se então que o led do PCL, indicador do orgão de corte bloqueado está activo. Ensaio de Parametrização O ensaio de parametrização consiste em validar os parâmetros da função automatismo (tempo de abertura, tempo de bloqueio, tempo de confirmação, e tempo de manobra). No centro de comando são introduzidos e validados os parâmetros da função de automatismo sendo efectuado um reset na URR e configuradas as temporizações da função de automatismo V-T Localização dos I.A.Ts A definição do número e localização de I.A.Ts na rede foi baseada em estudos económicos que permitiram analisar a viabilidade da instalação deste equipamento, mas também tendo em consideração a posição estratégica em termos de exploração e ainda a localização dos clientes considerados mais importantes. A tomada de decisão da instalação destes aparelhos na rede de distribuição tem em vista a redução global do valor da energia média anual não fornecida (ENF) aos clientes devido a interrupções originadas por avarias na rede. Em temos gerais, o valor da energia média anual não fornecida é dado pela expressão seguinte, em que λ é a taxa de avaras, r o tempo médio de recuperação de serviço. ENF = λ r P Para se decidir da localização destes aparelhos consideremos a rede representada na figura. P1 P2 P3 Pk-1 Pk Pn Na situação em que não existe nenhum aparelho instalado na linha, a energia média anual não fornecida é dada por: ENF 1 n rp n 0 = λ 1 Página 16 de 16

17 Se localizarmos um aparelho no ramo K, a energia média anual não fornecida será então dada por: ENF 1 rp sp = n n n n λ K 1 λ + λ n K rp n K onde s é o tempo de manobra do aparelho. Como se pode verificar, nesta expressão existem três parcelas que representam a energia não fornecida devido a avarias na rede entre a subestação e o interruptor, sendo cortados todos os consumidores durante o tempo de reparação; a energia não fornecida devido a avarias na rede a jusante do interruptor, cortando todos os consumidores durante o tempo de manobra do interruptor e ainda a energia não fornecida devido a avarias na rede a jusante do interruptor, cortando todos os consumidores a jusante do interruptor, durante o tempo de reparação. Deste modo a melhor localização para estes aparelhos será obtida onde a diferença entre estas duas energias não fornecidas (ENF 0 ENF 1 ) for maximizada. Max( ENF 0 ENF1) n n K 1 n n n n n Máx [ λ rp ( λ rp + λ sp + λ rp )) ] ( K 1 K K Como n K 1 n 1 λ1 λ K, logo λ = n n n n n Máx [ rp λ sp + rp ) K 1 K ( 1 λ ] Considerando que o tempo de manobra é muito inferior aos tempos de reparação, o que na prática se verifica, estes podem ser desprezados, pelo que temos: K Máx n K rp K 1 K λ = λ jusante. r. P mon tan te Admitindo que a rede tem características mais ou menos uniformes (composta na sua totalidade por linhas aéreas), pode admitir-se que a taxa de avarias por Km é constante e igual a λ, pelo que as taxas de avarias de cada troço pode ser substituído pelo respectivo comprimento L, logo: L jusante P mon tan te Neste caso a melhor localização será o ponto onde é máximo o produto do comprimento da rede depois do aparelho pela carga total antes do aparelho. Desta forma a escolha correcta da localização deste equipamento será na raiz das ramificações com cargas fracas e grandes comprimentos de linha Estudo Económico 1. Cálculo do factor de carga Para cada subestação é determinado o factor de carga pela expressão: E F c = Ponta 8760h Página 17 de 17

18 Para uma determinada rede a que corresponde um determinado diagrama de carga, designa-se por factor de carga a razão entre a potência média e a ponta do diagrama. O valor numérico do factor de carga traduz a maior ou menor irregularidade do diagrama de cargas. 2. Determinação do custo capitalizado do I.A.T. A anualidade é obtida pela aplicação da seguinte expressão: i a = V0 1 1 t ( 1 + i) onde: i taxa de actualização T tempo de vida do equipamento V 0 Custo do equipamento Os valores utilizados foram os seguintes: Taxa de actualização 10% Custo do equipamento (rede rural) *Custo do equipamento (rede urbana) 2700 contos 1000 contos Tempo de via do equipamento 20 anos * È admitido este valor para a rede urbana dado parte do equipamento já estar instalado. 3. Cálculo do valor de L.P de cada linha (feeder) Para cada linha é então determinado o valor de L.P, onde L é o comprimento da linha em Km e P o valor da ponta de saída da linha em MVA. 4. Cálculo do número máximo de I.A.T.s a serem instalados numa linha de forma a compensar o investimento O ganho da energia não fornecida obtido com a instalação de um I.A.T. é então dado pela expressão: G ENF = λ h t F c L jusante P mon tan te ou então: L G ( 1 ENF = λ h t Fc L2 Pt ) Lt No caso de serem instalados dois I.A.T.s, a expressão anterior seria: 2 1 G + ENF = λ h t Fc P L 3 L2 Lt Lt L L Página 18 de 18

19 Desta forma a expressão geral do ganho em termos de energia não fornecida (G ENF ) para a instalação de n I.A.T.s assume o seguinte aspecto: n GENF = λ h t P Fc L 2 ( n + 1) Em que: λ - taxa de avarias por Km de linha/ano. L - comprimento total da linha, em Km. t - tempo médio de reparação do defeito (entre o surgimento e reparação), em horas. h - custo por KWh, em Esc. P - Potência de trânsito da linha a montante do I.A.T., em Km. Fc Factor de carga da linha. n número de I.A.T.s na linha. Para analisar a viabilidade do investimento com a instalação dos I.A.T.s, determina-se o número máximo de aparelhos que podem ser instalados na linha de forma a que o investimento seja compensado. O número máximo de I.A.T.s é obtido igualando a expressão anterior, correspondente ao ganho de energia não fornecida ao custo anualizado de todos os I.A.T.s na linha. λ n t h P F L = n 2 ( n + 1) c C ita Pelo que o número máximo de I.A.T.s para um dado comprimento e uma dada potência de ponta será dado por: n = λ t h 2 F C c ita P L 1 em que, C ita custo anualizado do aparelho. Através desta expressão são determinados os valores de L.P que justificam um determinado número de aparelhos. Como exemplo são apresentados os valores obtidos para a rede rural 1 IAT a partir de valores de LP superiores a 16 2 IAT a partir de valores de LP superiores a 24 3 IAT a partir de valores de LP superiores a 31 4 IAT a partir de valores de LP superiores a Cálculo do número de I.A.T.s a instalar por linha O número de I.A.T.s a serem instalados por linhas é determinado comparando os valores de L.P calculados para cada linha e o calculo dos valores de L.P que justificam determinado número de aparelhos. Página 19 de 19

20 6. Cálculo do ganho em energia não distribuída Para cada I.A.T. a ser instalado è determinado o ganho em energia não distribuída pela seguinte expressão: G END = λ. t. h. F. L c jusante. S máx mon tan te Onde: λ - taxa de avarias da saída (n.º avarias/km/ano) t ganho em tempo de reposição no troço a montante do I.A.T. (horas) h Custo da energia não distribuída (contos/mvah) L jusante Comprimento do troço a jusante do I.A.T. em Km Smáx montante potência máxima a montante do I.A.T. em MVA F c - factor de carga. 7. Prioridades de montagem As prioridades de montagem são estabelecidas de acordo com o rácio Beneficio/Custo, isto è, è prioritária a montagem dos aparelhos que apresentem um rácio Beneficio/Custo mais elevado, embora em algumas situações estratégicas possam ser dadas prioridades a clientes importantes. 4. Conclusões A instalação destes equipamentos na rede de distribuição permite obter ganhos significativos nos índices da qualidade de serviço, por outro lado permite um maior controlo da rede, possibilitando acções de reconfiguração em caso de defeito, topologia alternativa de exploração, informação sobre o estado dos equipamentos, retirar de serviço um troço em carga para efectuar manutenção, etc. Quando devidamente localizados, os aparelhos de corte automáticos e/ou telecomandados instalados na rede aérea de média tensão, permitem obter grandes benefícios a custos relativamente baixos através da redução dos tempos de indisponibilidade. Assim quando ocorre um incidente na rede, será possível por manobra ou por telecomando destes equipamentos isolar a zona da rede avariada e proceder à reposição do serviço nos estantes clientes, sendo assim apenas afectados durante o tempo de isolamento. Repare-se que se não existir capacidade de reconfiguração da rede, estes seriam afectados durante o tempo de reparação da avaria. Pode então concluir-se que estes aparelhos conjuntamente com os Disjuntores Auto Religadores das subestações constituem soluções económicas para o problema da distribuição da energia eléctrica, minimizando o número de clientes afectados em situações de defeitos na rede, melhorando desta forma a qualidade e continuidade do fornecimento de energia eléctrica. Página 20 de 20