Compensação de Sistemas Elétricos. Desequilíbrios e Compensação. Luís Carlos Origa de Oliveira

Transcrição

1 Compensção de Sistems Elétricos Desequilíbrios e Compensção Luís Crlos Orig de Oliveir

2 A Btlh dos Sistems Corrente Contínu Corrente Alternd X Edison Morgn Tesl Westinghouse questões científics envolvids ness disput fvoreci d CA; pr desqulificr o uso d CA, os defensores d CC se poivm n demonstrção dos perigos oferecidos pelo uso d CA; embte decisivo foi no processo licittório pr escolh do sistem de gerção e distribuição de energi elétric de Nigr Flls pr limentr cidde de Bufflo situd 40 km de distânci; Westinghouse Compny gnhou com um orçmento substncilmente inferior (890). A primeir btlh foi vencid pel CA de Tesl

3 T&D em Corrente Alternd Gerção com form de ond senoidl Frdy / Mxwell 864 Derivds e integris são funções senoidis Adequção dos níveis de tensão Trnsformdor 3

4 Estrtégi n T&D d Energi Elétric C.C. S C.A. Tensão no gerdor. limite de isolmento do gerdor. Adequd pr o consumidor.i.i Controle do nível d tensão de trnsmissão. corrente menor Perds elevds n trnsmissão R.I R.I Redução ds perds n trnsmissão Uso finl C.I Controle do nível pr uso finl 4

5 T&D em C.A. Trifásic Sistem trifásico de tensões: Gerção simultâne de três tensões com mesm mplitude com defsgens ngulres de 0 entre si. Otimizção d trnsferênci de potênci; Máquins elétrics sem uso de coletores pr cionmento de crgs com velocidde constnte. A pdronizção ds redes de trnsmissão e distribuição de energi elétric. 5

6 A Hegemoni do T&D em CA Constituição básic de um sistems de trnsmissão em CA nos 950 6

7 Desequilíbrios (definições) Definição: O desequilíbrio de tensão é o fenômeno ssocido lterções dos pdrões trifásicos de um rede elétric ( tensões com mesm mplitude por fse e defsmentos ngulres de 0 o ) oltge Imblnce of.5% b c oltge () Time (s).5 Electrotek/EPRI PQiew.0 oltge Imblnce t Medium oltge Substtion Computed from Line-Neutrl Phses Min[ Imblnce Avg LN] (%) Avg[ Imblnce Avg LN] (%) Mx[ Imblnce Avg LN] (%) Feb 003 Electrotek/EPRI 8 St 5 St St St Time PQiew 7

8 Desequilíbrios (cuss ) Principis cuss: Crgs, devido distribuição irregulr por fse, que pode estr vrindo continumente trvés de um sistem de potênci trifásico. Trnsformdores trifásicos, devido às diferençs mgnétics oriunds d su própri construção, resultm em correntes de mgnetizção ligeirmente diferentes pr s três fses. Linhs éres de trnsmissão com disposição físic ssimétric e sem trnsposição. Este é o cso ds linhs em que os condutores são linhdos no mesmo plno horizontl ou verticl. Nests configurções, fse centrl present um impedânci d ordem de 6 7% inferior às impedâncis ds fses mis externs pr linhs de 69 ou 3,8 k. Anomlis no sistem, como bertur de um condutor, flh n isolção de um equipmento ou bertur de fusíveis em um ds fses de um bnco de cpcitores (responsáveis pelos desequilíbrios superiores 5%). No cmpo industril, um ds principis fontes de desequilíbrios está no emprego de fornos elétricos trifásicos rco. Durnte o processo de fusão e refino crg elétric equivlente provoc diferentes crregmentos entre s fses, originndo lts correntes desequilibrds que provocm grndes desequilíbrios ns tensões. 8

9 Redes Desequilibrds (métodos de nálise) Metodologi ds Componentes Simétrics ( Fortescue, 98 ) Fsores desequilibrdos de um sistem trifásico podem ser representdos por três sistems equilibrdos de fsores. Componentes de Sequênci Positiv: Três fsores iguis em módulo, defsdos de 0 e tendo mesm seqüênci que os fsores originis Componentes de Sequênci Negtiv: Três fsores iguis em módulo, defsdos de 0, e tendo seqüênci de fse opost dos fsores originis. Componentes de Sequênci Zero: Três fsores iguis em módulo e em fse. 9

10 Componentes Simétrics: Redes Desequilibrds (métodos de nálise) T - Sub Sistem Elétrico Equilibrdo De Sequenci Positiv Sistem Elétrico Rel Desequilibrdo Sub Sistem Elétrico Equilibrdo De Sequenci Negtiv Sub Sistem Elétrico De Sequenci Zero T 0

11 Fsores desequilibrdos, b, e c 0 c b. α α α α 0 0 b 0 c 0 0 b b b b 0 c c c c Τ 0 bc Em relção à fse A: Pel definição: α = 0 Representção Mtricil c b. α α α α 0 3 bc Τ 0 Metodologi ds Componentes Simetrics (Fortescue, 98) Redes Desequilibrds (métodos de nálise)

12 Redes Desequilibrds (métodos de nálise) Exemplo: c b 0 b c c c c c 0 b b b 0 b 0 =b 0 =c 0

13 Redes Desequilibrds (métodos de nálise) Bsedo ns componentes sequenciis define-se: Sistem trifásico simétrico: 0 ou 0 e 0 =0 Sistem trifásico puro: 0 e 0 e 0 =0 Sistem trifásico impuro: 0 e 0 e 0 0 3

14 Principis consequêncis: Desequilíbrios (efeitos) Aumento ds perds ns linhs e no complexo elétrico como um todo. Ests perds não pens resultm em gstos finnceiros indevidos, como tmbém, implicm em redução ds potêncis úteis disponíveis de linhs e equipmentos. Dispositivos pr o controle e regulção de tensão responderão indevidmente se s tensões se presentm desequilibrds. Já form registrds ocorrêncis em que o equipmento reguldor de tensão elevou tensão qundo, de fto, deveri reduzi-l. Fluxo de correntes de sequenci zero pelos condutores neutros. Deslocmento de neutro ds crgs monofásics em relção referênci de neutro do sistem. Aquecimento e oscilções de torque em máquins elétrics, vibrções e perd de vid útil dos mncis. 4

15 Principis consequêncis: Desequilíbrios ( derting ) Aumento d tempertur de operção Sequênci positiv FD (%) ( I ) ºC Sequênci negtiv ºC ºC Motores e gerdores ºC Grnde quntidde Ftor de degrdção d potênci disponível Sensibilidde elevd Impedânci Z (0, 0,4 Z) I ( elevd) Torques oscilntes Aquecimento 5

16 Desequilíbrios (Quntificção) Avlição do nível de desequilíbrio em redes elétrics 6

17 Desequilíbrios (regulmentção) Norms e Recomendções Procedimentos de Distribuição de Energi Elétric no Sistem Elétrico Ncionl PRODIST - Módulo 8 Qulidde d Energi Elétric Definição: Determinção: FD b bc c FD b bc c O vlor de referênci nos brrmentos do sistem de distribuição, com exceção d BT, deve ser igul ou inferior %. (PRODIST/ANEEL Modulo 8 / itens 5.6. vlor de referênci). 7

18 Luís Crlos Orig de Oliveir 8