Centro de Produção Lares Estudo dos Interlocks de Baixa Tensão

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1 Departamento de Engenharia Electrotécnica Centro de Produção Lares Estudo dos Interlocks de Baixa Tensão Fábio Rúben Oliveira Dionísio Relatório de Estágio apresentado para a obtenção do grau de Mestre em Automação e Comunicação em Sistemas de Energia Coimbra, dezembro, 2012

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3 Departamento de Engenharia Electrotécnica Centro de Produção Lares Estudo dos Interlocks de Baixa Tensão Relatório de Estágio apresentado para a obtenção do grau de Mestre em Automação e Comunicação em Sistemas de Energia Autor Fábio Rúben Oliveira Dionísio Supervisores na EDP Engenheiro António Oliveira Engenheiro Bruno Tereso Orientadores Professor Adelino Pereira Professora Rita Pereira Coimbra, dezembro, 2012

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5 AGRADECIMENTOS AGRADECIMENTOS Aos meus pais e família, por todo o apoio prestado no decurso da vida académica e ao longo da realização do estágio. Aos meus orientadores, Professor Doutor Adelino Jorge Coelho Pereira e Professora Rita Manuela Fonseca Monteiro Pereira, pela orientação dada para a realização deste relatório. Expresso o meu agradecimento à EDP - Produção, em particular à Central Termoelétrica de Lares, pela oportunidade de realizar este estágio. Agradeço aos supervisores na central, os engenheiros António Oliveira e Bruno Tereso. Gostava também de agradecer a todos os colaboradores da central pela paciência, ajuda e apoio prestado. Obrigado a todos aqueles que de forma direta ou indireta me ajudaram. Fábio Rúben Oliveira Dionísio i

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7 RESUMO RESUMO As centrais termoelétricas de ciclo combinado são atualmente as centrais térmicas que obtêm maior rendimento para produção de energia elétrica. Uma central de ciclo combinado consiste, basicamente, na combinação de um ciclo de turbina a gás com um ciclo de turbina a vapor. Tipicamente, nestas instalações o combustível utilizado é o gás natural, donde é possível converter cerca de 55 % a 60 % da energia do combustível em energia elétrica. Para obter este rendimento são utilizados dois ciclos termodinâmicos, Rankine (ciclo de vapor) e Brayton (ciclo de gás). Neste relatório estão descritos os principais sistemas do Centro de Produção Lares bem como alguns estudos/projetos implementados. O estudo das proteções do gerador tem como objetivo perceber quais as proteções que estão associadas ao gerador do grupo eletroprodutor. Estas proteções são detetadas através da medição de grandezas de tensão e corrente que vão ser analisadas nos relés digitais G60/A e Beckwith. A programação do PLC (Programmable Logic Controller) pretende fazer a monotorização do arranque de um motor elétrico de corrente continua e detetar várias falhas de funcionamento. O Projeto de iluminação para o pavilhão multiusos tem o propósito de otimizar este novo espaço e dimensionar uma nova instalação de iluminação para melhorar o nível de visibilidade existente no local. O Centro de Produção Lares pretende estar sempre disponível para produção de energia elétrica. Para melhorar esta disponibilidade foi realizado o estudo dos interlocks no sistema de baixa tensão, para determinar as condições de abertura e fecho dos disjuntores de acoplamento entre barramentos. Os interlocks servem para aumentar a fiabilidade do funcionamento do Centro de Produção, pois permitem a indisponibilidade de um equipamento por falha ou manutenção, sem comprometer o principal objetivo do Centro de Produção produção de energia elétrica. Palavras-chave: Centro de Produção, Interlocks, Energia, Relé, Disjuntor. Fábio Rúben Oliveira Dionísio iii

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9 ABSTRACT ABSTRACT Nowadays, from the several existing thermal power plants, those of combined-cycle are the most efficient in producing electric energy. Basically, a combined-cycle power plant consists of a combination of a gas turbine cycle and a steam turbine cycle. Commonly, in these plants the natural gas is the fuel consumed, from which is possible to convert the fuel energy into electric energy with an efficiency of 55 % to 60 %. In order to achieve that efficiency level, two thermodynamic cycles are used: the Rankine cycle (steam cycle) and the Brayton (gas cycle). This report describes the main systems existing in Lares s Production Centre, as well as some of the implemented studies/projects. The generator protections study aims to identify the protections associated with the electricity-generating group. These protections are detected by measuring both the tension and the electric energy analysed by the G60/A and Beckwith relay. The PLC programming is intended to supervise and to detect the engine starting and the performance faults of a DC motor, respectively. The Multipurpose Pavilion s lighting design is intended to improve the lighting level existing in the place in order to optimize its usage. The Lares s Production Centre seeks to be always available to product electric energy. In order to determine the opening and closure conditions of the coupling breakers between buses and, consequently, to improve the Centre availability, the interlocks in the system low voltage were studied. The interlocks are used to increase the production centre performance reliability, as they allow system unavailability due to fault or maintenance, without endangering the main Production Centre objective - the electric energy production. Keywords: Production Centre, Interlocks, Energy, Relay, Circuit Breaker. Fábio Rúben Oliveira Dionísio v

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11 ÍNDICE ÍNDICE AGRADECIMENTOS... i RESUMO...iii ABSTRACT... v ÍNDICE... vii ÍNDICE DE QUADROS... xi ÍNDICE DE FIGURAS...xiii ABREVIATURAS... xvii SIMBOLOGIA E UNIDADES... xix 1. INTRODUÇÃO Enquadramento Objetivos Organização do Trabalho A EMPRESA NO CONTEXTO DO GRUPO EDP Modelo de Gestão do Grupo EDP Estrutura Organizacional da EDP Produção Organização da Central de Lares no Grupo EDP Desenvolvimento do Parque Eletroprodutor CENTRAL TERMOELÉTRICA DE LARES Introdução Principais Sistemas e Equipamentos da Central Turbina a Gás Caldeira de Recuperação Turbina a Vapor Condensador e Torres de Arrefecimento Alternador Transformador Principal Transformador Auxiliar Gás Natural Gasóleo Captações e Tipos de Águas, Tratamentos e Redes de Distribuição Fábio Rúben Oliveira Dionísio vii

12 ÍNDICE Sistema de Controlo e Instrumentação Sistema de Ar Comprimido Sistema de Vapor Auxiliar Grupo Diesel de Emergência ou Socorro Rede de Terra de Proteção e Proteção Contra Descargas Atmosféricas Sistema de Segurança e Proteção Contra Incêndios Áreas de Armazenamento, Oficinas e Outras Instalações Identificação com Sistema KKS TRABALHOS IMPLEMENTADOS Projeto de Iluminação Introdução Descrição do Circuito de Iluminação Descrição das Luminárias Quadro de Competências Estudo das Proteções do Gerador Introdução Entradas e Saídas do Relé de Proteção Digital G60/A e Beckwith Funções do G60A e do Beckwith Programação do LOGO Introdução Descrição do Trabalho e Implementação Programa do LOGO e Mensagens de Monitorização ESTUDO DOS INTERLOCKS DO SISTEMA DE BAIXA TENSÃO Introdução Descrição do Sistema de Baixa Tensão Barramento não segregados de BT Sistema de Centros de Força de 400 V Serviços Diversos e Centros de Iluminação Centros de Controlo do Motor Equipamentos Principais Disjuntores Fábio Rúben Oliveira Dionísio viii

13 ÍNDICE Barramentos Transformadores Sinais Sistema de Controlo e Proteção Funcionamento do Sistema de Baixa Tensão Condições de Interlocks CONCLUSÃO REFERÊNCIAS ANEXO I ANEXO II ANEXO III ANEXO IV ANEXO V ANEXO VI ANEXO VII ANEXO VIII ANEXO IX ANEXO X ANEXO XI ANEXO XII ANEXO XIII ANEXO XIV ANEXO XV ANEXO XVI ANEXO XVII ANEXO XVIII Fábio Rúben Oliveira Dionísio ix

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15 ÍNDICE DE QUADROS ÍNDICE DE QUADROS Quadro 3.1- Principais grupos funcionais Quadro Mapa de quantidades Quadro Entradas e descrições do relé digital G60/A Quadro Saídas e descrições do relé digital G60/A Quadro Entradas e descrições do relé digital Beckwith Quadro Saídas e descrições do relé digital Beckwith Quadro Número do dispositivo e função [13] Quadro Entradas e saídas do LOGO Quadro Sinais nos armários de baixa tensão Quadro Condições de abertura do disjuntor 11BFA21GS Quadro Condições de fecho do disjuntor 11BFA21GS Quadro Condições de abertura do disjuntor 00BFA32GS Quadro Condições de fecho do disjuntor 00BFA32GS Quadro Condições de abertura do disjuntor 00BFA31GS Quadro Condições de fecho do disjuntor 00BFA31GS Quadro Condições de abertura do disjuntor 00BFA31GS Quadro Condições de fecho do disjuntor 00BFA31GS Quadro Condições de abertura do disjuntor 11BFA12GS Quadro Condições de fecho do disjuntor 11BFA12GS Quadro Condições de abertura do disjuntor 11BFA11GS Quadro Condições de fecho do disjuntor 11BFA11GS Fábio Rúben Oliveira Dionísio xi

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17 INDICE DE FIGURAS ÍNDICE DE FIGURAS Figura Estrutura da EDP [1]... 3 Figura Estrutura orgânica e função ambiente [2]... 4 Figura Organograma do Centro de Produção Lares [3]... 5 Figura Localização da Central [4]... 6 Figura Produção em regime convencional em 2011 [5]... 6 Figura Ciclo simples Brayton [6]... 7 Figura Ciclo combinado Brayton e Rankine [6]... 8 Figura Balanço energético... 8 Figura Planta do Centro de Produção Lares [3]... 9 Figura Turbina a gás [7] Figura Queimador do tipo DLN Figura Caldeira de recuperação Figura Esquema simplificado de uma caldeira recuperativa [8] Figura Tubos da caldeira Figura Turbina a vapor aberta Figura Condensador Figura Ventilador Figura Torres de refrigeração Figura Esquema do ciclo água-vapor [9] Figura Alternador Figura Ventilador de pás fixas Figura Transformador principal (1) e Posto de corte (2) Figura Transformador auxiliar Figura Sala de comando Figura Sistema de ar comprimido Figura Grupo gerador diesel Figura Bomba elétrica (1) e Bomba a motor diesel (2) Figura Sistema KKS [10] Fábio Rúben Oliveira Dionísio xiii

18 INDICE DE FIGURAS Figura 4.1- Plataforma do armazém multiusos Figura Relé de proteção digital G60/A e Beckwith Figura Esquema do relé G60/A e Beckwith [11] Figura Autómato da Siemens Figura Esquema parcial do quadro do motor Figura Condições dos tempos Figura Esquema elétrico do quadro do sistema de monotorização Figura Disposição dos componentes na frente do quadro (1) e dentro do quadro (2) Figura Disposição geral dos equipamentos Figura Tempos no osciloscópio Figura Programa principal Figura Ecrã com mensagem de apresentação Figura Ecrã de arranque bem-sucedido Figura Ecrã de erro de sequência do IA antes do tempo Figura Ecrã de erro de sequência do IA depois do tempo Figura Ecrã de erro de sequência do IAx antes do tempo Figura Ecrã de erro de sequência do IAx depois do tempo Figura Ecrã de contacto do IA preso Figura Ecrã de contacto do IA- IAx preso Figura Ecrã de contacto do IAx preso Figura Ecrã do IA preso após um arranque Figura Ecrã do IAx preso após um arranque Figura Ecrã de Sobrecorrente Figura Ecrã de reset ao LOGO Figura Ecrã de histórico do último arranque bem-sucedido Figura Ecrã de histórico do último arranque mal sucedido Figura Ecrã do comparador Figura Sala elétrica Figura Esquema de baixa tensão do grupo Fábio Rúben Oliveira Dionísio xiv

19 INDICE DE FIGURAS Figura Quadro dos serviços externos do bloco Figura Sala elétrica Figura Disjuntor Figura Portas de vários armários Figura Seletor 69CT Figura Seletor 69LR Figura Armário com os seletores 69CT e 69LR Figura Armário de medição Figura Esquema unifilar geral Figura Baixa tensão 11BFA Figura Baixa tensão 00BFA32 e 00BFA Figura Baixa tensão 00BFA Figura Baixa tensão 11BMA Figura Baixa tensão 11BFA Fábio Rúben Oliveira Dionísio xv

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21 ABREVIATURAS ABREVIATURAS AC ANSI BAC BOP BT CCM CO 2 DC DLN EDP EPI GE HRSG IEC IEEE IP ITA KKS MT ODAF OFAF ONAN PLC REN SF 6 TI TT Corrente Alternada American National Standards Institute Disjuntor de Grupo Balance of Plant Baixa Tensão Centro de Controlo de Motores Dióxido de Carbono Corrente Continua Dry Low NOx Energias de Portugal Equipamento de Proteção Individual General Electric Heat Recovery Steam Generator International Electrotechnical Commission Institute of Electrical and Electronics Engineers Índice de Proteção Instalação Tratamento de Águas Kraftwerk-Kennzeichen-System Media Tensão Refrigeração a óleo dirigido, ar forçado Refrigeração com circulação forçada e ventilação forçada Refrigeração óleo natural, ar natural Programmable Logic Controller Redes Energéticas Nacionais Hexafluoreto de Enxofre Transformador de Corrente Transformador de Tensão Fábio Rúben Oliveira Dionísio xvii

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24 SIMBOLOGIA E UNIDADES SIMBOLOGIA E UNIDADES A Amperes bar Pressão db Decibel Hz Hertz MVA Megavolt Ampére MW Megawatt ºC Graus Celsius Rpm Rotações por Minuto V Volt VA Volt Ampére Ângulo de Fase Fábio Rúben Oliveira Dionísio xix

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27 CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO 1. INTRODUÇÃO 1.1. Enquadramento O aumento nos últimos anos do consumo de energia e a necessidade de redução dos gases de efeito de estufa levou à necessidade da instalação de novas tecnologias para produção de energia elétrica. Neste âmbito, nasceu a Central Termoelétrica de Ciclo Combinado de Lares designado por Centro de Produção Lares. Este é constituído por dois grupos eletroprodutores com uma potência nominal instalada de 441 MW respetivamente em cada grupo. O Centro de Produção Lares teve o seu primeiro sincronismo em junho de 2009 no primeiro grupo e seguidamente em julho de 2009 no segundo grupo. Este Centro de Produção utiliza a tecnologia de ciclo combinado a gás natural, baseado em turbinas a gás e turbinas a vapor. Este tipo de central permite entrar em funcionamento num curto espaço de tempo para responder a picos de consumo de energia. Tipicamente, os arranques são classificados em 3 tipos: frio - tempo de paragem superior a 72 horas; morno - tempo de paragem de 8 horas a 72 horas; quente - tempo de paragem inferior a 8 horas. A exploração de uma central termoelétrica quer no arranque ou paragem necessita de uma grande quantidade de equipamentos elétricos e mecânicos (acionados eletricamente) que consomem uma quantidade de energia importante, estes são os serviços auxiliares da central. Parte destes serviços auxiliares encontram-se no sistema de média e baixa tensão. Deste modo, torna-se fulcral que o Centro de Produção esteja sempre disponível e operacional para obter uma maior rentabilidade. Para tal, as várias cargas existentes pela instalação podem ser alimentadas por diferentes barramentos através de disjuntores de acoplamento - interlocks. Com estes interlocks e percebendo as suas condições de abertura e fecho, é possível realizar manutenção e reparação de equipamentos, sem colocar em causa a disponibilidade de funcionamento da central. Assim também pode-se responder melhor a um disparo de forma a repor o seu funcionamento mais rapidamente. Fábio Rúben Oliveira Dionísio 1

28 CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO 1.2. Objetivos O estágio realizado no Centro de Produção Lares do grupo EDP - Produção teve como objetivo aprofundar os conhecimentos em contexto laboral. As atividades realizadas ao longo do estágio tiveram como intuito de estudar as condições de interlocks no sistema de baixa tensão bem como as suas variáveis. Outras atividades que foram desenvolvidas ao longo do estágio: Programação de um PLC para monitorização de um motor elétrico de corrente contínua; Projeto de iluminação do pavilhão multiusos; Estudo das proteções do gerador Organização do Trabalho O presente Relatório de Estágio está estruturado em 6 capítulos. O primeiro capítulo contempla o enquadramento do trabalho, são definidos os objetivos e é definida a estrutura do relatório de estágio. No segundo capítulo faz-se uma apresentação da empresa EDP - Produção no grupo EDP e os seus modos de atuação, bem como o posicionamento do Centro de Produção Lares no parque eletroprodutor português. No terceiro capítulo são descritos os principais sistemas e equipamentos que constituem o Centro de Produção Lares e o seu funcionamento. No quarto capítulo são apresentados os trabalhos desenvolvidos, como as proteções do gerador, programação do PLC e o projeto de iluminação para o pavilhão multiusos. No quinto capítulo descreve-se o sistema de baixa tensão da central e as condições de funcionamento de alguns sistemas interlocks existentes. No sexto e último capítulo são apresentadas as principais conclusões sobre o trabalho efetuado. Fábio Rúben Oliveira Dionísio 2

29 CAPÍTULO 2 A EMPRESA NO CONTEXTO DO GRUPO EDP 2. A EMPRESA NO CONTEXTO DO GRUPO EDP 2.1. Modelo de Gestão do Grupo EDP A EDP Gestão da Produção de Energia S.A., posteriormente designada por EDP - Produção, insere-se no Grupo EDP - Energias de Portugal, S.A.. Esta desenvolve a sua atividade no sector energético, atuando em várias zonas geográficas e segmentos da cadeia de valor. A EDP - Energias de Portugal S.A. assume a liderança do Grupo, enquanto Empresa-Mãe, Figura 2.1, cabendo-lhe o papel de: Proceder à definição da estratégia global conjunta; Coordenar a atuação das várias empresas; Assegurar a representação conjunta dos interesses comuns a todas as empresas. Figura Estrutura da EDP [1] 2.2. Estrutura Organizacional da EDP Produção A produção do grupo EDP está concentrada na sua maioria na EDP - Produção, onde constam as grandes centrais hidroelétricas e termoelétricas, as pequenas hídricas e as centrais de cogeração. A criação da EDP - Produção, demonstrada detalhadamente no Anexo I, representou um passo do Grupo EDP para responder de uma forma mais eficaz e adequada à realidade da liberalização do mercado de eletricidade na Península Ibérica. Fábio Rúben Oliveira Dionísio 3

30 CAPÍTULO 2 A EMPRESA NO CONTEXTO DO GRUPO EDP Esta nova organização pretende melhorar a eficiência entre as diversas empresas do grupo (área de produção) de forma a otimizar e reduzir custos a médio prazo. Com este objetivo, a EDP - Produção procura assegurar eficazmente as funções essenciais de produção, compra, venda, importação e exportação de energia resultante da exploração de instalações próprias ou alheias, garantindo a evolução sustentada do sistema eletroprodutor nacional [2]. A Direção de Produção Térmica tem como missão otimizar a gestão do portfólio de ativos térmicos da EDP - Produção, promovendo a exploração dos Centros de Produção em conformidade com valores de fiabilidade e operação estabelecidos, maximizando resultados, cumprindo e executando todas as normas de segurança e ambientais em vigor (Figura 2.2). Figura Estrutura orgânica e função ambiente [2] Fábio Rúben Oliveira Dionísio 4

31 CAPÍTULO 2 A EMPRESA NO CONTEXTO DO GRUPO EDP 2.3. Organização da Central de Lares no Grupo EDP As Entidades Proprietárias da Central Termoelétrica de Lares acordaram conceder à EDP Produção, S.A. a responsabilidade de exploração do ativo, mediante contrato estabelecido entre as partes. A responsabilidade pela exploração do Centro de Produção Lares encontra-se atualmente contratualizada com a Tergen, S.A. (Anexo I). A Tergen, S.A. é uma empresa detida a 100 % pela EDP - Produção, tendo como objetivo a operação e manutenção de Centrais Termoelétricas, assegurando o cumprimento das exigências contratuais e competências alinhadas pelo Grupo EDP [3]. O Centro de Produção Lares está organizado de forma a ter um desempenho elevado e coordenado entre todos os colaboradores para atingir os objetivos a que se propôs. Deste modo, a Figura 2.3 apresenta como está estruturada a equipa que faz a exploração do Centro de Produção Lares. As setas a vermelho representam um sistema rotativo entre os colaboradores das equipas de condução e manutenção. Figura Organograma do Centro de Produção Lares [3] Fábio Rúben Oliveira Dionísio 5

32 CAPÍTULO 2 A EMPRESA NO CONTEXTO DO GRUPO EDP A Central de Ciclo Combinado de Lares fica localizada na margem direita do rio Mondego, nas proximidades de Lares, freguesia de Vila Verde a cerca de 6 km a Este da cidade Figueira da Foz (Figura 2.4). Figura Localização da Central [4] 2.4. Desenvolvimento do Parque Eletroprodutor Nos últimos anos a EDP colocou em curso um plano de renovação e expansão do seu parque eletroprodutor em Portugal, com o incremento da capacidade instalada na produção hidroelétrica, em ciclos combinados, parques eólicos e outras tecnologias que permitem ter uma maior variedade de produção de energia e não estar tão dependente de uma só tecnologia/fonte de energia. Esta variedade de produção de energia diminui as emissões atmosféricas comparativamente às térmicas convencionais, dai resultando menores impactos no meio ambiente. O desenvolvimento dos últimos anos deve-se à construção das centrais de ciclo combinado de gás natural do Ribatejo (2005) e de Lares (2009), aos reforços de potência em várias barragens (algumas ainda em desenvolvimento) e à construção de novas barragens. Em 2011 a EDP - Produção em regime convencional tinha um total de capacidade instalada de MW, sendo 5015 MW em centrais hidroelétricas e 5040 MW em centrais termoelétricas (Figura 2.5). Figura Produção em regime convencional em 2011 [5] Fábio Rúben Oliveira Dionísio 6

33 CAPÍTULO 3 CENTRAL TERMOELÉTRICA DE LARES 3. CENTRAL TERMOELÉTRICA DE LARES 3.1. Introdução Uma Central de Ciclo Combinado contém mais que um ciclo térmico na instalação. Nas centrais de ciclo combinado estão associados o ciclo de Brayton e o ciclo de Rankine. Se uma turbina estiver operando isoladamente (ciclo simples), a sua eficiência térmica é baixa, na ordem de 37 %, ou seja, cerca de 63 % do calor gerado pela queima do combustível é perdido nas paredes da turbina e nos gases de exaustão (Figura 3.1). Figura Ciclo simples Brayton [6] A solução encontrada para aumentar a eficiência térmica é recuperar o calor proveniente da combustão presente nos gases de exaustão da turbina a gás através de uma caldeira de recuperação, em vez de este ser expelido diretamente para a atmosfera pela chaminé, produzindo assim o vapor necessário para o acionamento de uma turbina a vapor (ciclo de Rankine). Num ciclo simples, a caldeira ou a turbina a gás funcionam isoladamente. Fábio Rúben Oliveira Dionísio 7

34 CAPÍTULO 3 CENTRAL TERMOELÉTRICA DE LARES Com um ciclo combinado os dois sistemas interagem, aumentando o rendimento da instalação de aproximadamente 37 % para 58 % (Figura 3.2). Figura Ciclo combinado Brayton e Rankine [6] A Figura 3.3 representa um balanço energético de uma central de ciclo combinado, onde estão representadas as perdas que são geradas em todo o processo. Figura Balanço energético Com este tipo de tecnologia o alternador colocado em rotação pela ação combinada das duas turbinas, efetua a transformação da energia mecânica em energia elétrica, conseguindo obter 2/3 da potência total produzida pela turbina a gás e 1/3 da potência total produzida pela turbina a vapor. Fábio Rúben Oliveira Dionísio 8

35 CAPÍTULO 3 CENTRAL TERMOELÉTRICA DE LARES 3.2. Principais Sistemas e Equipamentos da Central O Centro de Produção Lares é constituído pelos seguintes equipamentos/sistemas: Turbinas a gás; Caldeiras de recuperação; Turbinas a vapor; Alternadores; Sistema de abastecimento de gás natural; Sistema de abastecimento de gasóleo; Sistema de captação de água de refrigeração e água bruta; Sistema de tratamento, armazenamento e distribuição de águas; Sistema de refrigeração; Sistemas de tratamento e rejeição de efluentes líquidos; Sistema de produção e distribuição de ar comprimido; Sistema de vapor auxiliar; Sistema elétrico; Sistema de controlo e instrumentação; Edifícios e instalações de apoio, incluindo armazéns e parques temporários de resíduos; Sistema de deteção, proteção e extinção de incêndios; Sistema de emergência. A Figura 3.4 apresenta a disposição dos vários edifícios e equipamentos do Centro de Produção Lares. Figura Planta do Centro de Produção Lares [3] Fábio Rúben Oliveira Dionísio 9

36 CAPÍTULO 3 CENTRAL TERMOELÉTRICA DE LARES Turbina a Gás A turbina a gás com uma potência nominal de 294,85 MW é uma tecnologia em grande parte proveniente das turbinas desenvolvidas para os aviões militares. Esta turbina utiliza o gás natural como combustível principal, podendo utilizar como segundo combustível o gasóleo, para evitar interrupções no caso de problemas no suprimento do gás. Uma turbina a gás é composta essencialmente por: um compressor; uma câmara de combustão; uma turbina. O sistema de queima começa todo o seu processo no ar que é aspirado para o compressor através do sistema de admissão de ar. Este sistema é constituído por filtros de ar, grelhas, válvulas solenóides e silenciadores para diminuir o alto ruído produzido para valores aceitáveis. No compressor ocorre a compressão do ar (18 estágios), onde as energias de pressão e temperatura do ar vão aumentar, sendo este direcionado para o sistema de combustão (Figura 3.5). Figura Turbina a gás [7] Cada estágio do compressor é formado por uma fileira de palhetas rotativas que impõem movimento ao fluxo de ar (energia cinética) e uma fileira de palhetas estáticas, que utiliza a energia cinética para compressão. No compressor também são realizadas tiragens de ar para o arrefecimento interno dos primeiros andares de pás da turbina. Fábio Rúben Oliveira Dionísio 10

37 CAPÍTULO 3 CENTRAL TERMOELÉTRICA DE LARES Posteriormente ao compressor existe a câmara de combustão onde o ar pré-misturado com o combustível (gás natural) é queimado através de 18 câmaras de combustão. Os queimadores utilizados são do tipo DLN - Dry Low NOx de baixas emissões de NOx, isto é, não é necessário a utilização de medidas suplementares para obter o cumprimento dos valores de emissão na legislação portuguesa em vigor para a queima de gás natural (Figura 3.6). Figura Queimador do tipo DLN Após passar pelo sistema de combustão, a temperatura eleva-se para aproximadamente 1370 ºC. Em seguida os gases expandidos são direcionados para o acionamento da turbina, diminuindo a temperatura para valores na ordem dos 593 C, seguidamente são encaminhados para a respetiva caldeira de recuperação. As principais características técnicas da turbina a gás são: fabricante: General Electric; modelo: PG9371FB; potência nominal: 294,85 MW; compressor (número de andares): 18; turbina (número de estágios): 3; câmaras de combustão: 18 dispostos em anel, DLN; velocidade: 3000 rpm. Fábio Rúben Oliveira Dionísio 11

38 CAPÍTULO 3 CENTRAL TERMOELÉTRICA DE LARES Caldeira de Recuperação As centrais de ciclo combinado têm como um dos seus principais elementos uma caldeira de recuperação (HRSG) com capacidade de recuperar parte do calor dos gases de exaustão provenientes da turbina a gás. Com isto, a eficiência térmica eleva-se substancialmente pois o vapor assim produzido aciona uma turbina a vapor sem necessidade de queima de combustível adicional (Figura 3.7). Figura Caldeira de recuperação A caldeira de recuperação tem no economizador, evaporador, sobreaquecedor e reaquecedor os seus principais componentes. Basicamente, estes componentes são arranjos de tubos, dentro dos quais circula água ou vapor estrategicamente colocados ao longo de toda a caldeira onde se efetuam trocas de calor (Figura 3.8). Estes equipamentos são permutadores de calor, isto é, são equipamentos térmicos que têm como objetivo promover a transferência de calor entre duas ou mais correntes de fluidos. Figura Esquema simplificado de uma caldeira de recuperação [8] Fábio Rúben Oliveira Dionísio 12

39 CAPÍTULO 3 CENTRAL TERMOELÉTRICA DE LARES Os permutadores de calor podem ser classificados de diversas formas consoante o critério utilizado. Como exemplos temos as seguintes classificações consoante os critérios: 1. Processo de transferência de calor Contacto direto neste processo existe o contacto entre os fluidos entre os quais se permuta calor. Contacto indireto neste processo não existe o contacto entre os fluidos entre os quais se permuta calor. 2. Tipos de construção os permutadores de contacto direto não são classificados sob este aspeto. Relativamente aos permutadores de contacto indireto a classificação faz se em relação à forma da superfície sólida que separa os dois fluídos e através da qual se processa a transferência de calor. As superfícies de transferência são na larga maioria tubos ou placas, sendo a sua classificação a seguinte: Construção tubular - Nestes permutadores um dos fluidos circula no interior de tubos circulando o outro fluido no exterior em tubo concêntrico ou no exterior dos tubos, sendo favorecido o escoamento perpendicular ao tubo por permitir maiores coeficientes de convecção; Construção em placas - As placas podem separar os fluidos e serem montadas em paralelo ou em espiral; Superfícies alhetadas: Tanto os permutadores baseados em tubos como placas podem possuir superfícies alhetadas; Os economizadores são utilizados para transferir calor para a água, são os últimos permutados percorridos pelos gases antes de estes seguirem para a chaminé. Os economizadores préaquecem a água antes de esta entrar no circuito evaporador. Os evaporadores são permutadores de calor para criar vapor saturado. Estes componentes encontram-se localizados entre as secções dos economizadores e dos sobreaquecedores. A circulação natural é obtida através da diferença de densidades dos fluidos água/vapor no circuito barrilete/evaporador. Existe um barrilete para cada nível de pressão, cuja principal função é a separação entre a fase líquida e a fase vapor. Fábio Rúben Oliveira Dionísio 13

40 CAPÍTULO 3 CENTRAL TERMOELÉTRICA DE LARES Os sobreaquecedores são utilizados para transferir ainda mais calor para o vapor saturado proveniente dos evaporadores, obtendo assim vapor sobreaquecido (sem humidade). Estes estão localizados na zona mais quente da caldeira, onde os gases de escape estão a elevada temperatura. O reaquecedor tem a função de receber vapor já expandido na turbina a vapor e reaquecê-lo para voltar a entrar na turbina. Nas caldeiras de recuperação o calor é transmitido simplesmente por convecção entre os gases de combustão quentes gerados anteriormente e a água/vapor que circula nos tubos da caldeira. Existem dois tipos de caldeiras (horizontal e vertical), sendo a utilizada nesta instalação o tipo horizontal. Os gases saem da turbina a gás e circulam horizontalmente na caldeira e os tubos de água/vapor estão colocados na vertical (Figura 3.9). Figura Tubos da caldeira A caldeira de recuperação está dividida em 3 níveis de pressão: alta pressão bar/560 ºC; média pressão - 25 bar/315 ºC; baixa pressão - 4 bar/300 ºC. O vapor de alta, média e baixa pressão produzido na caldeira de recuperação aciona a turbina a vapor permitindo o seu funcionamento. Fábio Rúben Oliveira Dionísio 14

41 CAPÍTULO 3 CENTRAL TERMOELÉTRICA DE LARES A caldeira de recuperação poderá continuar a operar com a turbina a vapor fora de serviço possuindo para tal um sistema de bypass para cada um dos níveis de pressão, que reduz a pressão e temperatura do vapor para níveis adequados à sua introdução no condensador. O sistema de bypass tem capacidade para 100 % da produção de vapor. Além de permitir que a turbina a gás continue em operação em caso de disparo da turbina a vapor, este sistema é utilizado para aquecimento das tubagens em arranques a frio, e para controlar a pressão de vapor à turbina de vapor durante os arranques e variações de carga. As principais características da caldeira de recuperação são: fabricante: Doosan; tipo: circulação natural sem combustão complementar; 3 níveis de pressão (160, 25 e 4 bar); 1 barrilete por cada nível de pressão; circulação natural; sistema de bypass por cada nível de pressão. Fábio Rúben Oliveira Dionísio 15

42 CAPÍTULO 3 CENTRAL TERMOELÉTRICA DE LARES Turbina a Vapor A turbina a vapor é um equipamento que aproveita a energia calorifica do vapor e a transforma em energia elétrica. O vapor produzido na caldeira de recuperação pode ser utilizado na totalidade na turbina a vapor. O vapor consoante as suas condições (temperatura e pressão) provenientes dos vários níveis de pressão da caldeira de recuperação é direcionado para a respetiva turbina de alta, média ou baixa pressão (Figura 3.10). Figura Turbina a vapor aberta Na turbina, o vapor expande-se aumentando o seu volume específico e consequentemente diminuindo a sua pressão e temperatura. A esta variação entálpica corresponde uma transferência de energia mecânica ao rotor da turbina, que é transmitida ao gerador. Após movimentar a turbina o vapor retorna ao estado líquido no condensador e é bombeado de volta à caldeira de recuperação. A transformação do vapor em água é feita com auxílio de um circuito de água de refrigeração. As principais características da turbina a vapor são: fabricante: General Electric; modelo: A15; potência nominal: 147,42 MW; construção modular com 3 corpos de pressão; corpo de alta pressão com 30 estágios; corpo de média e baixa pressões com 11 e 6 estágios, respetivamente; escape axial para o condensador. Fábio Rúben Oliveira Dionísio 16

43 CAPÍTULO 3 CENTRAL TERMOELÉTRICA DE LARES Condensador e Torres de Arrefecimento O vapor depois de movimentar a turbina é encaminhado até ao condensador através da turbina de baixa pressão. A função de qualquer condensador é condensar o vapor para o estado líquido. O vapor entra no condensador e em contacto com um sistema tubular do seu interior cheio de água fria passa ao estado líquido, sendo o calor libertado transferido para a água em circulação nestes tubos (Figura 3.11). Figura Condensador A água no estado líquido é enviada de novo para o sistema da caldeira de recuperação concluindo o ciclo água-vapor. O circuito de água de refrigeração tem como função o fornecimento do caudal de água necessário para a refrigeração do vapor. Este sistema é constituído por um circuito fechado com recurso a 8 torres de refrigeração por grupo de ciclo combinado. A água após ter sido aquecida retorna às torres de refrigeração. Nestas torres a água é espalhada no dispositivo de permuta de calor das torres, isto é, a água entrando em contacto com o fluxo ascendente de ar é arrefecida principalmente devido à evaporação de uma parte do seu caudal. O movimento do ar é criado através de ventiladores que promovem a circulação do ar pelas torres de refrigeração (Figura 3.12). Figura Ventilador Fábio Rúben Oliveira Dionísio 17

44 CAPÍTULO 3 CENTRAL TERMOELÉTRICA DE LARES A água que resta do processo é recolhida nas bacias da torre e bombeada novamente para o condensador. As torres de refrigeração são do tipo multicelular em arranjo tipo back-to-back e têm aproximadamente 75 m de comprimento, 30 m de largura e 17 m de altura, (Figura 3.13). Figura Torres de refrigeração As principais características do condensador são: fabricante: Foster Wheeler; área: 10,078 m 2 ; caudal condensado: 429,9 ton/h; caudal Vapor: 390,78 ton/h; sistema de limpeza dos tubulares : tipo Taprogge. As principais características das torres de arrefecimento são: fabricante: Esindus; tipo: horizontal multicelular; nº de ventiladores: 8 por grupo; caudal de água de refrigeração: 6.37 m 3 /s por grupo. Fábio Rúben Oliveira Dionísio 18

45 CAPÍTULO 3 CENTRAL TERMOELÉTRICA DE LARES A Figura 3.14 representa o circuito de água-vapor e o circuito de refrigeração acima mencionados num esquema simplificado dos equipamentos/sistemas de uma central de ciclo combinado. Figura Esquema do ciclo água-vapor [9] Alternador O alternador, de eixo horizontal, é comum à turbina a gás e à turbina a vapor de cada grupo, estando disposto entre estas. O alternador desta central é um alternador síncrono de 2 pólos. O rotor do alternador, está diretamente acoplado ao veio das turbinas, sendo constituído por um veio monobloco com ranhuras, em que os enrolamentos rotóricos estão enfiados e fixados com a rigidez necessária para suportarem os esforços dinâmicos resultantes da velocidade de rotação de 3000 rpm (Figura 3.15). Figura Alternador Fábio Rúben Oliveira Dionísio 19

46 CAPÍTULO 3 CENTRAL TERMOELÉTRICA DE LARES A refrigeração do alternador é feita através de hidrogénio pois este contém uma maior condutividade térmica (7 a 10 vezes a do ar). O fluido de refrigeração é impulsionado por dois ventiladores de pás fixas instalados nas extremidades do rotor promovendo uma circulação forçada. O ventilador de pás fixas é solidário com o rotor, causando um diferencial de pressão que promove a circulação de hidrogénio (Figura 3.16). Figura Ventilador de pás fixas A ligação do alternador ao transformador principal de cada grupo é realizada através de barramentos blindados, estando intercalado entre ambos um disjuntor de grupo - BAC. O disjuntor de grupo (BAC) é acoplado e desacoplado por um conjunto de molas hidráulicas quando se pretende parar ou produzir energia na central e vender no mercado liberalizado. Este disjuntor possui um sistema de gás (hexafluoreto de enxofre - SF 6 ) como meio de isolamento e de extinção de arcos elétricos. As características do alternador são: fabricante: General Electric; modelo: 450 H, bipolar; potência aparente: 530 MVA, cos ϕ = 0,85; arrefecimento: hidrogénio (4,13 bar); tensão de geração: 19 ± 5 % kv; velocidade de rotação: 3000 rpm; frequência: 50 Hz. Fábio Rúben Oliveira Dionísio 20

47 CAPÍTULO 3 CENTRAL TERMOELÉTRICA DE LARES Transformador Principal O transformador principal serve para transferir a energia elétrica do alternador para a rede elevando a tensão de 19 kv para 400 kv. Este está dimensionado para a máxima potência do alternador excluindo as cargas auxiliares do Grupo, em condições de temperaturas máximas e médias anuais. Este é um transformador de potência de fases separadas, trifásico, de 2 enrolamentos, em banho de óleo com conservador, apropriado para instalação exterior. Está equipado com um sistema de arrefecimento ODAF (óleo dirigido, ar forçado) compreendendo as bombas de óleo, para a circulação forçada de óleo e ventiladores para forçar a passagem de ar. O transformador está equipado com dispositivos de proteção e monitorização, e instalado dentro de uma bacia, a qual está ligada a uma caixa de recolha/retenção de óleos com encaminhamento para a rede de drenagem de oleosos e respetivo tratamento. Além disso, a função do transformador principal, durante as fases de arranque e encerramento da unidade, é reduzir a tensão de 400 kv para 19 kv, de maneira a abastecer os serviços auxiliares da central inerentes a cada caso, através do transformador auxiliar. As principais características do transformador principal são: fabricante: Efacec; tipo de núcleo: Couraçado; frequência nominal: 50 Hz; método de refrigeração: ONAN/ONAF/ODAF; potência nominal em funcionamento contínuo em todos os comutadores de tomadas (ONAN/ONAF/ODAF): 317/422/528 MVA; tensão nominal sem carga Enrolamento de alta tensão: 400 kv Enrolamento de baixa tensão: 19 kv comutador de tomadas: em carga; grupo vetorial: YND11; tensão de curto-circuito garantido na tomada principal: 13 %. Fábio Rúben Oliveira Dionísio 21

48 CAPÍTULO 3 CENTRAL TERMOELÉTRICA DE LARES O escoamento da energia produzida por cada grupo, ocorre pela ligação dos transformadores principais de cada grupo, através de um posto de corte constituído por: seccionador de linha, disjuntor de proteção, transformadores de medida/proteção e novo seccionador de linha, onde cada seccionador de linha está equipado e encravado com o respetivo seccionador de terra. Depois é ligado através de uma linha aérea de 400 kv até à subestação de Lavos (Figura 3.17). Este posto de corte serve de corte e seccionamento para cada grupo electroprodutor. Figura Transformador principal (1) e Posto de corte (2) Transformador Auxiliar A função do transformador auxiliar de cada grupo, que se encontra ligado entre o disjuntor do alternador (BAC) e o transformador principal do grupo é reduzir a tensão de geração de 19 kv para 6,9 kv para alimentar os consumidores auxiliares da unidade, durante o arranque e o funcionamento normal, bem como alimentar as cargas dos serviços gerais da central. Os serviços auxiliares podem ser alimentados através da produção do próprio grupo quando está em funcionamento normal e também a partir da Subestação de Lares durante o processo de arranque ou no caso de abertura do disjuntor de grupo. O transformador auxiliar de cada grupo é trifásico, tipo núcleo, com dois enrolamentos, imersos em óleo, com um sistema de arrefecimento ONAN - arrefecimento natural do óleo por meio de radiadores e ventiladores para instalação no exterior e de funcionamento Fábio Rúben Oliveira Dionísio 22

49 CAPÍTULO 3 CENTRAL TERMOELÉTRICA DE LARES contínuo. Estes transformadores auxiliares estão projetados para fornecer todas as cargas auxiliares da central (Figura 3.18). Figura Transformador auxiliar Como o transformador principal, este também está equipado com dispositivos de proteção e monitorização e está instalado dentro de uma bacia ligada à caixa de recolha/retenção de óleos com encaminhamento para a rede de drenagem de oleosos e respetivo tratamento. As suas características principais são: fabricante: Efacec; frequência nominal: 50 Hz; método de refrigeração: ONAN/ONAF; potência nominal em funcionamento continuo (ONAN/ONAF): 18/24 MVA; Tensão nominal sem carga enrolamento de alta tensão: 19 kv enrolamento de baixa tensão: 6,9 kv comutador de tomadas: Sem carga; grupo vetorial: Dyn1; tensão de curto-circuito garantido na tomada principal: 8 %. Fábio Rúben Oliveira Dionísio 23

50 CAPÍTULO 3 CENTRAL TERMOELÉTRICA DE LARES Gás Natural A rede de distribuição de gás natural tem como função alimentar as respetivas turbinas a gás dos dois grupos eletroprodutores e a caldeira auxiliar. O gás é canalizado através de gasoduto até uma estação da REN (Redes Energéticas Nacionais) localizada nas imediações da central e consequentemente encaminhada por tubagens para os respetivos grupos produtores sem qualquer armazenamento. Toda a rede de tubagem contém sistemas de separação/filtragem, instrumentação, controlo e válvulas para garantir fiabilidade e segurança do sistema. As tubagens desde o posto da REN às respetivas turbinas contêm dupla redundância em todos os equipamentos principais (válvulas de regulação, válvulas de segurança, linhas de descarga, filtros, etc). A pressão do gás natural no ponto de entrega é de 45 bar. Todas as impurezas sólidas e a humidade são removidas do gás através do uso de separadores de poeiras e líquidos Gasóleo A rede de distribuição de gasóleo tem como funções alimentar as respetivas turbinas a gás (quando existe falta de gás natural), a bomba da rede de combate a incêndios, a caldeira auxiliar e os dois grupos eletrogéneos de emergência. O sistema de combustível líquido (Gasóleo) é constituído por dois tanques para a receção e armazenamento, com a capacidade de 600 m³ e m³ respetivamente. Este sistema também contém bombas de descarga e alimentação e as respetivas tubagens, válvulas e instrumentação associada. Fábio Rúben Oliveira Dionísio 24

51 CAPÍTULO 3 CENTRAL TERMOELÉTRICA DE LARES Captações e Tipos de Águas, Tratamentos e Redes de Distribuição A captação de água para o funcionamento da central pode ser feita através de captação de água no rio Mondego ou pelo sub-canal de Lares. O Centro de Produção Lares contém 5 tipos de águas com diferentes origens e várias utilidades. A água potável é proveniente da rede municipal que serve para abastecer os seguintes equipamentos: as instalações sanitárias, as instalações de cozinha, o laboratório de físicoquímica, os equipamentos de chuveiro/ lava-olhos. A água de refrigeração chega por captação no rio Mondego, sendo utilizada para a compensação da água nas torres de refrigeração. A água captada está sujeita a um prétratamento para retirar os resíduos sólidos. A água bruta chega por captação do sub-canal de Lares para ser utilizada no pré-tratamento de águas. A água de serviços chega a partir da água bruta e serve para abastecer o sistema de água de proteção contra incêndios, o sistema de desmineralização de água, o sistema de vapor auxiliar, o sistema de lavagem dos compressores da turbina a gás e para refrigerar os tanques de gasóleo. O sistema de pré-tratamento sofre vários processos químicos para estar em condições de utilização onde é armazenado num tanque de 5500 m 3 de capacidade. A água pré-tratada abastece o sistema de desmineralização de água onde sofre vários processos até ser armazenada em dois tanques de 5500 m 3 de capacidade cada. Fábio Rúben Oliveira Dionísio 25

52 CAPÍTULO 3 CENTRAL TERMOELÉTRICA DE LARES Sistema de Controlo e Instrumentação O sistema de controlo e instrumentação tem o objetivo de manter em segurança toda a instalação. Os comandos de arranque, paragem ou variação das condições de operação são desencadeados na sua maioria de forma automática pelo sistema de controlo, cabendo ao operador as decisões mais criticas, vigilância dos processos a decorrer e situações anormais nas condições de operação. O sistema foi concebido de forma a reduzir a um mínimo as ações manuais a tomar pelo operador na sala de comando. Todo o sistema de controlo e instrumentação deve contribuir para minimizar os efeitos negativos sobre o meio ambiente, a disponibilidade e fiabilidade da instalação, a eficiência na produção de energia e o prolongamento do tempo de vida útil de equipamentos e sistemas. A sala de comando da central situada no edifício de serviços/administração está preparada para receber os sistemas de controlo e operação dos dois grupos. A condução dos dois grupos e dos sistemas auxiliares é assegurada a partir de um sistema distribuído de aquisição e tratamento de informação de processos (computadores, monitores, vídeo hall, etc), onde é realizado o interface entre os operadores e o sistema de controlo. Os terminais do sistema de operação permitem tratar informação armazenada durante o funcionamento da instalação e comandar/supervisionar todos os estados das várias instalações e processos (Figura 3.19). Figura Sala de comando Na sala de comando também existem estações de engenharia e diagnóstico para resolver e perceber problemas ocorridos durante o funcionamento da central. Fábio Rúben Oliveira Dionísio 26

53 CAPÍTULO 3 CENTRAL TERMOELÉTRICA DE LARES Sistema de Ar Comprimido A função principal do sistema de ar comprimido é tirar ar do exterior e tratá-lo de forma adequada para distribuí-lo tanto para o ar de instrumentação como de serviço. Este sistema é comum a toda a central, e é constituído genericamente por equipamentos de produção (compressores), de condicionamento (secadores, filtros) e de armazenagem (reservatórios) (Figura 3.20). Figura Sistema de ar comprimido A central contém dois compressores de ar sem óleo com parafuso rotativo de duas fases, com uma capacidade de 100%, cujas características principais são 10 bar de pressão, tensão nominal de 400 V. Cada um está equipado com um painel de controlo, alimentado a partir da central a 400 V, Os compressores estão concebidos para fornecer uma pressão de funcionamento de 8,5 bar, que pode ajustar-se no painel de controlo associado. A pressão de ar mínima está estabelecida para 6,0 bar. Os compressores serão arrefecidos utilizando o ar Sistema de Vapor Auxiliar O vapor auxiliar é produzido pela caldeira de vapor auxiliar, e também pela caldeira de recuperação (média pressão), quando em serviço. O sistema de vapor auxiliar foi concebido para ter as seguintes funções: fornecer vapor ao desaerificador de forma a eliminar os gases não condensáveis e o oxigénio do condensador; fornecer vapor ao sistema de selagem da turbina; fornecimento de vapor à turbina de baixa pressão para arrefecimento. Fábio Rúben Oliveira Dionísio 27

54 CAPÍTULO 3 CENTRAL TERMOELÉTRICA DE LARES Grupo Diesel de Emergência ou Socorro Cada grupo eletroprodutor contém um grupo eletrogéneo de socorro para garantir a paragem do grupo em segurança, de modo a assegurar a alimentação das cargas essenciais da central. (Figura 3.21). Figura Grupo gerador diesel O grupo eletrogéneo arranca automaticamente em caso de emergência para fornecer energia às cargas de emergência. Os grupos eletrogéneos não se encontram em funcionamento durante a operação normal. Os grupos mantêm-se em standby, disponíveis para as situações em que seja necessário o seu funcionamento, normalmente para efetuar a paragem em segurança da central. Tanto o motor a diesel, como o gerador, estarão em situação de pré-aquecimento, graças à atuação dos aquecedores e resistências de aquecimento de que dispõem. Assim, é possível melhorar o arranque do grupo eletrogéneo, caso este seja necessário Rede de Terra de Proteção e Proteção Contra Descargas Atmosféricas A central contém um sistema de terra (terra de proteção e terra de serviço) único cobrindo toda a superfície da central. Este sistema de terra é do tipo emalhada, com condutor de cobre nu enterrado entre 0,6 e 1 metro de profundidade. A esta rede de terras estão ligados todos os equipamentos elétricos e estruturas metálicas da central. Para proteção contra descargas atmosferas estão instalados pára-raios nos locais mais altos da central (edifícios, chaminés, reservatórios), deste modo fica toda a instalação protegida. Os pára-raios estão conectados à malha de terra através de cabos ou barras de cobre devidamente dimensionados para suportar as devidas descargas atmosféricas. Fábio Rúben Oliveira Dionísio 28

55 CAPÍTULO 3 CENTRAL TERMOELÉTRICA DE LARES Sistema de Segurança e Proteção Contra Incêndios O sistema de segurança e proteção contra incêndios está presente em toda a central através de sistemas de deteção e de extinção (água, espuma, CO 2, etc.) de forma a garantir a segurança da Central. Este sistema é assegurado por uma bomba elétrica ou por uma bomba com motor diesel (Figura 3.22). Figura Bomba elétrica (1) e Bomba a motor diesel (2) Na sala de condução o sistema de deteção de incêndios permite detetar e agir da melhor forma ao alarme acionado. O sistema de extinção de incêndios é constituído principalmente por um sistema fixo de água para atuar em caso de incêndio minimizando as consequências do mesmo. Para complementar todo este sistema de segurança e proteção contra incêndios existem espalhados pela central extintores portáteis com características diferentes para dar resposta a diferentes situações Áreas de Armazenamento, Oficinas e Outras Instalações O Centro de Produção Lares engloba áreas de armazenamento de resíduos, de produtos químicos a granel, de óleos e lubrificantes e de gases em garrafas. Esta instalação contém também um armazém com oficinas de apoio à reparação e manutenção de equipamentos. Existe também um edifício multiusos que permite armazenar equipamentos e componentes necessários ao dia-a-dia da central contendo uma estação de lavagens de componentes. Outros equipamentos da central são o edifício técnico/administrativo, uma portaria e um laboratório químico para fazer o controlo da qualidade do vapor e efluentes líquidos. Fábio Rúben Oliveira Dionísio 29

56 CAPÍTULO 3 CENTRAL TERMOELÉTRICA DE LARES 3.3. Identificação com Sistema KKS Todas as centrais de produção de energia elétrica estão identificadas com o sistema KKS para ficar mais percetível a identificação dos sistemas, máquinas e componentes. Outro fator à implementação deste sistema é a existência de códigos independentes da língua para garantir aplicabilidade internacional. O KKS é a abreviatura do termo alemão Kraftwerk-Kennzeichensystem, que significa Sistema de Identificação de Centrais. O KKS é utilizado para identificar partes de centrais e de seus sistemas auxiliares, foi desenvolvido por operadores e fabricantes de sistemas e aplica-se a todos os tipos de Centrais. Um identificador de KKS consiste em letras e números e é subdividido em quatro níveis de classificação seguidamente apresentados [10]: nível de classificação 0: identifica toda a unidade da instalação; nível de classificação 1: identifica o sistema; nível de classificação 2: identifica o equipamento; nível de classificação 3: identifica o componente. A Figura 3.23 representa um exemplo de uma identificação KKS e seus níveis de classificação. Figura Sistema KKS [10] O Centro Produção Lares utiliza a identificação KKS em todos os sistemas e equipamentos existentes. Fábio Rúben Oliveira Dionísio 30

57 CAPÍTULO 3 CENTRAL TERMOELÉTRICA DE LARES O Quadro 3.1 apresenta os principais grupos funcionais de uma central e a sua função. Quadro 3.1- Principais grupos funcionais LETRA A B C D E F G H K J L M N P Q R S U W Z X FUNÇÃO Sistema de rede e distribuição Transmissão de energia e alimentação auxiliar Instrumentação e equipamento de controlo Instrumentação e controle de equipamentos Fornecimento de combustível convencional e disposição de resíduos Manuseio/tratamento de equipamento nuclear Abastecimento de água e eliminação de resíduos Geração convencional de calor Sistemas auxiliares do reator Geração calor nuclear Água, vapor, ciclos dos gases Principais conjuntos de máquinas Fonte de energia, processo para utilizadores externos Sistemas de refrigeração de água Sistemas auxiliares Geração de gás e tratamento Sistemas auxiliares Estruturas Centrais energia renovável Oficina e equipamentos de escritório Máquinas pesadas De uma maneira mais pormenorizada temos alguns exemplos de alguns sistemas: HAC- Sistema economizador; LBA- Sistema de tubulação de vapor principal; PAH- Sistema de limpeza do condensador; SGA- Sistema de extinção de incêndios. Outras siglas e seus significados encontram-se descritas no Anexo II. Fábio Rúben Oliveira Dionísio 31

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59 CAPÍTULO 4 TRABALHOS IMPLEMENTADOS 4. TRABALHOS IMPLEMENTADOS 4.1. Projeto de Iluminação Introdução A instalação desta plataforma surgiu como otimização do espaço existente, originando dois pisos independentes (Figura 4.1). Figura 4.1- Plataforma do armazém multiusos O objetivo deste trabalho foi efetuar um projeto de iluminação e escolha de equipamentos para a zona inferior da plataforma colmatando deste modo a baixa visibilidade existente no local. De seguida são descritas as características técnicas da instalação elétrica, especificações dos circuitos de iluminação e todos os acessórios inerentes ao mesmo. Fábio Rúben Oliveira Dionísio 33

60 CAPÍTULO 4 TRABALHOS IMPLEMENTADOS Descrição do Circuito de Iluminação Depois de efetuado o cálculo luminotécnico no software LITESTAR (Anexo III), com o objetivo de analisar a necessidade exata do número de armaduras, bem como a potência das mesmas, de forma a cumprir os requisitos pretendidos de iluminância para um espaço deste género. O circuito de iluminação é do tipo monofásico com 220 V AC. Este circuito está subdividido em dois circuitos independentes (A1 e A2) conforme o Anexo IV. A iluminação do armazém é dividida em dois circuitos com a finalidade de criar duas zonas de trabalho distintas. Devido à baixa corrente de serviço, (4.75 A no circuito mais extenso), o cabo utilizado é do tipo cobre multicondutor com uma secção de 1,5 mm 2. O cabo tem propriedades anti-fogo. A instalação dos condutores elétricos foi efetuada sobre calha em esteira e também pela estrutura da plataforma. Os pontos de acesso ao comando das luminárias (comutador de escadas) foram instalados segundo planta do projeto de iluminação (Anexo IV). Existem dois locais de comando distintos, ficando situados em duas entradas do armazém multiusos, junto dos portões principais. Os circuitos de iluminação estão ligados diretamente ao quadro geral existente na instalação. No quadro geral existem 2 disjuntores de reserva de 10 A cada, onde os circuitos de iluminação estão ligados de forma a proteger a instalação contra curto-circuitos e sobrecargas. Fábio Rúben Oliveira Dionísio 34

61 CAPÍTULO 4 TRABALHOS IMPLEMENTADOS Descrição das Luminárias As armaduras instaladas são estanques (IP 65) de 2*58 W equipadas com balastro eletrónico e difusor em policarbonato (IP 08) do tipo ATE 2*58 W HF P da Climar ou equivalente. As armaduras foram fixadas na estrutura inferior da plataforma. De forma a colmatar falhas de iluminação aquando de um corte geral intempestivo, o projeto de iluminação contempla a instalação de duas armaduras equipadas com Kit de Emergência. A autonomia do Kit é no mínimo de 1 hora. É de notar que, o armazém multiusos já possui blocos autónomos de iluminação de emergência. As armaduras com Kit de emergência são iguais às existentes no local. Para efetuar o comando da iluminação, estão instalados 4 comutadores de escadas simples (1 comutador por cada circuito em 2 locais de comando distintos) Quadro de Competências Competiu ao instalador, o fornecimento de todo o material apresentado no tópico mapa de quantidades, de forma a executar o trabalho a que se propôs, respeitando os principais pontos: Fornecimento e montagem das armaduras conforme planta de iluminação do multiusos no Anexo IV, incluindo todos os acessórios de fixação das mesmas (ver pormenor de fixação); Ligação elétrica das armaduras em dois circuitos independentes ao quadro geral já existente, conforme esquema de ligação; Levantamento em obra de todos os materiais necessários, bem como as respetivas quantidades, do material proposto para o trabalho, sendo que, as quantidades apresentadas no Quadro 4.1 são meramente indicativas; O fornecimento de todos os consumíveis necessários para a montagem e instalação das armaduras são da responsabilidade do instalador; Fábio Rúben Oliveira Dionísio 35

62 CAPÍTULO 4 TRABALHOS IMPLEMENTADOS Todas as ferramentas, meios de elevação e EPI s necessários à execução do trabalho são da responsabilidade do instalador. Quadro Mapa de quantidades Posição Designação Quant. Unidade 1 Armaduras estanques 2*58 W equipada com balastro eletrónico, lâmpada cor 840 e difusor em policarbonato (IK 08) do tipo até 2*58 W HF P da Climar ou equivalente 13 Uni. 2 Armaduras estanques 2*58 W equipada com balastro eletrónico, lâmpadas cor 840 e difusor em policarbonato (IK 08) do tipo até 2*58 W HF P c/ kit de emergência de 1hora da Climar ou equivalente 2 Uni. 3 Interruptores de escada simples tipo cinza IP55 da Legrand ou equivalente Uni. 4 4 Caixas de derivação 3 Uni. 5 Cabo de cobre multicondutor com secção de 2*1,5 mm 2 anti-fogo 230 Metros 6 Calha em esteira 10 Metros Fábio Rúben Oliveira Dionísio 36

63 CAPÍTULO 4 TRABALHOS IMPLEMENTADOS 4.2. Estudo das Proteções do Gerador Introdução Os relés de proteção digitais são dispositivos que detetam condições anormais de operação do sistema elétrico e que desencadeiam ações no menor tempo possível, com o objetivo de normalizar o sistema ou retirar parte do circuito que apresente condições anormais de operação. Os relés de proteção digital funcionam a partir da medição das grandezas do sistema elétrico - tensão e corrente. Os sinais analógicos de corrente são medidos através de transformadores de corrente (TI s), e os sinais analógicos de tensão são medidos através dos transformadores de tensão (TT s). Os sinais analógicos medidos são analisados e comparados com valores préajustados nos relés. Caso os sinais medidos ultrapassem os valores pré-ajustados definidos nos relés e o tempo previsto para atuação, o relé envia um sinal de abertura (Trip), para o disjuntor associado, isolando a área afetada pela anomalia. Quando ocorre uma falha no sistema de proteção primário, a proteção de retaguarda (Backup) deve atuar eliminando a falha. Neste caso existe na central o relé primário G60/A e o relé de retaguarda Beckwith, para atuar na proteção do gerador. O relé primário é o primeiro a agir, efetuando a eliminação do curto - circuito, enquanto que o relé de retaguarda só atua em caso de falha do relé primário (Figura 4.2). Figura Relé de proteção digital G60/A e Beckwith As proteções têm as seguintes atuações no disjuntor de geração (BAC): proteção principal do gerador G60/A, disparo e bloqueio de fecho; proteção secundária do gerador Beckwith, disparo e bloqueio de fecho. Fábio Rúben Oliveira Dionísio 37

64 CAPÍTULO 4 TRABALHOS IMPLEMENTADOS Entradas e Saídas do Relé de Proteção Digital G60/A e Beckwith Os relés digitais de proteção G60/A e Beckwith incluem algumas das seguintes funções de proteção e controlo: proteção contra perda de sincronismo; proteção contra perda de excitação; proteção diferencial do estator contra curto-circuitos; proteção contra sobretensão. A Figura 4.3 apresenta o esquema dos dois relés de proteção digital no sistema da central. No Anexo V é apresentado com mais detalhe o esquema das proteções do gerador/transformador e respetivas ligações. Figura Esquema do relé G60/A e Beckwith [11] Os relés de proteções digitais do gerador tem uma matriz de disparos individual, tendo a finalidade de definir disparos e alarmes consoante a análise das entradas dos relés de proteção. Na Figura 4.3 pode-se observar que quando o relé 59p é ativado vai despoletar um alarme, em comparação, o relé 21 vai ativar alarmes e bobines de disparos de alguns disjuntores. Estes relés têm a capacidade de fornecer várias funções de proteções para proteger o gerador. O Quadro 4.2 apresenta as entradas e suas descrições do relé de proteção digital G60/A. Fábio Rúben Oliveira Dionísio 38

65 CAPÍTULO 4 TRABALHOS IMPLEMENTADOS Quadro Entradas e descrições do relé digital G60/A Entradas M1-3 e F1-3 Descrição Entrada digital onde lê valores de 3 transformadores de corrente com as seguintes características: 20000/1 A 100 VA 5P20 F5-7 Entrada digital onde lê valores de 3 transformadores de corrente F8 U7a Entrada digital onde lê um valor do transformador de tensão com as seguintes características: 12000/240 V 25 kva, situado depois do disjuntor 89ND e o neutro do gerador (Para ligar ou desligar o neutro do gerador) Regista todos os acontecimentos que se vão passando neste relé de proteção digital num sistema de oscilografia. O Quadro 4.3 apresenta as saídas e suas descrições do relé de proteção digital G60/A. Quadro Saídas e descrições do relé digital G60/A Saídas H1 H2 H3 H4 U3 P1 U5 U6 P2 U1 P3 U2 P4 P5 Descrição Ativa o relé 86 (relé de bloqueio) que faz despoletar as bobines de disparo do disjuntor 52G, e os alarmes 50BF/50G,Block 52G e Excitação (41s) Ativa o relé 86 (bloqueio do relé) que faz despoletar as bobines de disparo do disjuntor 52G, e os seguintes alarmes 50BF/50G,Block 52G, Excitação (41s) e Turb. Ativa a bobine de disparo 1 do 52G Ativa a bobine de disparo 2 do 52G Ativa o relé 50BF/52G Alarme Ativa a oscilografia do T60U (relé de proteção diferencial) Ativa a oscilografia do Beckwith M3425 Ativa alarme da excitação V/Hz Ativa alarme de subtensão Ativa alarme de sequência negativa Ativa alarme de sobretensão Ativa alarme de sobrefrequência Ativa alarme de falha do fusível do G60A Fábio Rúben Oliveira Dionísio 39

66 CAPÍTULO 4 TRABALHOS IMPLEMENTADOS A entradas do relé G60/A são replicadas no relé Beckwith que desempenha uma proteção de retaguarda, logo vai ter os mesmos TI s e TT s que o relé G60/A. O Quadro 4.4 apresenta as entradas e suas descrições do relé de proteção digital Beckwith. Quadro Entradas e descrições do relé digital Beckwith Entradas M1-3 e F1-3 Descrição Entrada digital onde lê valores de 3 transformadores de corrente com as seguintes características: 20000/1A 100VA 5P20 F5-7 Entrada digital onde lê valores de 3 transformadores de corrente F8 U7a Entrada digital onde lê um valor do transformador de tensão com as seguintes características: 12000/240V 25KVA, situado depois do disjuntor 89ND e o neutro do gerador (Para ligar ou desligar o neutro do gerador) Regista todos os acontecimentos que se vão passando neste relé de proteção digital num sistema de oscilografia. O Quadro 4.5 apresenta as saídas e suas descrições do relé de proteção digital Beckwith. Quadro Saídas e descrições do relé digital Beckwith Saídas Descrição 1 Ativa o relé 86 (relé de bloqueio) que faz despoletar as bobines de disparo do disjuntor 52G, e os alarmes 50BF/50G, Block 52G e Excitação (41s) 2 Ativa o relé 86 (relé de bloqueio) que faz despoletar as bobines de disparo do disjuntor 52G, e os alarmes 50BF/50G, Block 52G e Excitação (41s) 3 Ativa o 94XB 4 Ativa o relé 50BF/52G 5 Ativa o relé 86BF 6 Alarme 7 Ativa alarme de falha do fusível do G60A 8 Alarme Fábio Rúben Oliveira Dionísio 40

67 CAPÍTULO 4 TRABALHOS IMPLEMENTADOS Funções do G60A e do Beckwith Os relés têm as suas funções de proteção identificadas por números, de acordo com as normas IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers), ANSI (American National Standards Institute) e IEC (International Electrotechnical Commission). Com a leitura dos valores de tensão e corrente obtidos nos transformadores respetivos, os relés de proteção digitais podem analisar os seguintes relés para despoletar alarmes e disparos [12]: 21 - Relé de Distância Relé que funciona quando a admitância, a impedância ou a reactância do circuito aumenta ou diminui além de um valor predeterminado Relé de Volts por Hertz Relé que funciona quando o índice de tensão para frequência excede um valor predeterminado. O relé pode ter uma característica programada ou instantânea Relé de Subtensão Relé que opera quando a tensão do sistema ultrapassa um valor preestabelecido ou ajustado. Este relé será ativado se uma das 3 tensões ultrapassar o valor ajustado Relé de perda de excitação Quando ocorre a perda de excitação a máquina passa a operar como um gerador de indução girando abaixo da velocidade síncrono e absorvendo potência reativa do sistema. Esta situação pode causar colapso de tensão e tornar instável o sistema ao qual esta conectada Relé de Sequência Negativa A ocorrência de defeitos assimétricos externos à máquina, principalmente quando ocorre falha nas proteções de outros equipamentos pode causar a circulação de correntes de sequência negativa no estator da máquina. Estas correntes induzem correntes de frequência dupla no Fábio Rúben Oliveira Dionísio 41

68 CAPÍTULO 4 TRABALHOS IMPLEMENTADOS rotor do gerador que causam sobreaquecimento e em casos mais severos danos à estrutura do rotor. 50BF - Falha do Disjuntor Esta função é destinada a detetar a falha de um disjuntor que não abre quando é enviada uma ordem de trip. Tal problema pode ser de ordem mecânica ou elétrica. 51- Relé de Sobrecorrente Temporizado Relé que opera com um retardo intencional de tempo, podendo esta ser normalmente inversa, muito inversa ou extremamente inversa, que atua quando a corrente ultrapassa um valor determinado. A característica de tempo é muitas vezes desejável para viabilizar a coordenação da proteção. Muitas vezes a numeração vem acompanhada das letras N ou G, que representam sobrecorrente de neutro e de terra (ground), respetivamente Relé Sobretensão Relé que protege o isolamento da unidade geradora contra sobretensões elevadas e sustentadas na frequência industrial, as quais podem ser originadas pela perda de carga, aberturas monopolares, sobreexcitação, etc. 60FL Relé contra falha dos TT s A perda do sinal de tensão oriunda dos TT s pode conduzir a uma serie de problemas no funcionamento do sistema de geração, além da atuação intempestiva de algumas proteções. Este relé atua quando deteta um mau funcionamento de um TT. 78 Relé de medição de ângulo de fase ou proteção contra falta de sincronismo Relé que funciona em um ângulo de fase predeterminado entre duas tensões ou entre duas correntes, ou entre tensão e corrente. Fábio Rúben Oliveira Dionísio 42

69 CAPÍTULO 4 TRABALHOS IMPLEMENTADOS 81- Relé de frequência Relé que responde à frequência de uma quantidade elétrica, funcionando quando a frequência ou faixa de mudança de frequência excede ou é menor do que um valor predeterminado. O Quadro 4.6 apresenta alguns dos códigos de funções de proteção padrão praticados pelo IEEE/ANSI e utilizados nestes relés de proteção digital. Quadro Número do dispositivo e função [13] Fábio Rúben Oliveira Dionísio 43

70 CAPÍTULO 4 TRABALHOS IMPLEMENTADOS 4.3. Programação do LOGO Introdução O presente projeto teve como objetivo responder ao pedido da General Electric para efetuar a monitorização da sequência de arranque dos motores elétricos de corrente contínua. Estes são alimentados pelo banco de baterias da central e arrancam quando existe um disparo nos motores de corrente alternada instalados para desempenhar as mesmas funções em regime de funcionamento normal. Estes motores têm a função de fornecer óleo de selagem ao alternador e levantamento ao rotor. Esta redundância de equipamentos tem a finalidade de não deixar indisponíveis sistemas fundamentais ao funcionamento de uma central termoelétrica. Para efetuar a monitorização foi utilizado um autómato LOGO! 24RC da Siemens designado posteriormente por LOGO, que permite programar no software LOGO!Soft Comfort o programa pretendido (Figura 4.4). Figura Autómato da Siemens O autómato tem disponíveis várias linguagens de programação, sendo a linguagem Ladder a escolhida para desenvolver este projeto de monitorização no LOGO. Fábio Rúben Oliveira Dionísio 44

71 CAPÍTULO 4 TRABALHOS IMPLEMENTADOS Descrição do Trabalho e Implementação O motor tem uma sequência de arranque para respeitar. O programa de monotorização pretende verificar uma sequência de arranque correta do motor e seus erros. Esta sequência é verificada através do contacto M (arranque do motor) e de dois contactos (1A e 2A) que estão em paralelo com as resistências R1 e R2 (Figura 4.5). Figura 4.5 Esquema parcial do quadro do motor Quando arranca o motor (contacto M fechado) as resistências encontram-se no circuito de alimentação, ou seja, os contactos 1A e 2A encontram-se inicialmente abertos (Figura 4.5). A sequência correta é M fechar e seguidamente 1A e 2A consoante algumas condições fecharem. Para efetuar a monitorização é necessário ter a leitura dos contactos M, 1A e 2A. Esta monitorização vai ser feita através dos contactos auxiliares Mx, 1A e 1Ax já existentes no quadro do motor elétrico, que contém o mesmo estado dos contatos M, 1A e 2A respetivamente (Anexo VI). Para se efetuar um arranque bem-sucedido (sequência correta) os tempos de fecho dos contatos auxiliares Mx, 1A e 1Ax tem de respeitar algumas condições: Em primeiro lugar toda a sequência não pode ultrapassar os 3 segundos; Em segundo lugar estes 3 segundos têm as condições apresentadas na Figura 4.6. Fábio Rúben Oliveira Dionísio 45

72 CAPÍTULO 4 TRABALHOS IMPLEMENTADOS Em que: Figura Condições dos tempos 1 Após o arranque do motor (Mx) o contacto IA só pode atracar passado 0,5 segundos do arranque; 2 Após passar os 0,5 segundos do Mx ligar o contacto IA tem até 1 segundo para atracar; 3 Após o IA atracar o contacto IAx só pode atracar passado 0,5 segundos; 4 Após passar os 0,5 segundos do IA ligar o contacto IAx tem até 1 segundo para atracar. Qualquer sequência com diferentes tempos representados anteriormente vai dar erro de sequência, logo arranque mal sucedido. A implementação deste sistema de monitorização tem os respetivos componentes e ligações representados no esquema elétrico da Figura 4.7. Figura Esquema elétrico do quadro do sistema de monotorização Fábio Rúben Oliveira Dionísio 46

73 CAPÍTULO 4 TRABALHOS IMPLEMENTADOS O Quadro 4.7 apresenta as entradas e saídas do LOGO conforme apresentados no esquema elétrico da Figura 4.7. Quadro Entradas e saídas do LOGO Saídas Entradas I1 Reset Q1 Alarme de falha I2 Mx Q2 Alarme de sobrecorrente I3 Ia I4 Iax I5 Sobrecorrente Este esquema vai ser implementado num quadro elétrico a ser instalado no local de monotorização, com a disposição dos componentes conforme apresentado na Figura 4.8. Figura Disposição dos componentes na frente do quadro (1) e dentro do quadro (2) Em que: H1- Led vermelho de alarme; I1- Led vermelho de alarme de sobrecorrente; N1- Autómato da Siemens; S1 - Botão reset; G1 - Fonte de Alimentação; KPS - Relé de temporização; XA,XI e XS - Contactos auxiliares. Fábio Rúben Oliveira Dionísio 47

74 CAPÍTULO 4 TRABALHOS IMPLEMENTADOS Antes da sua implementação no local definitivo foram utilizados switch s para simular os contactos auxiliares (Mx, 1A, 1Ax e Sobrecorrente) e o botão reset do esquema elétrico (Figura 4.9). Figura Disposição geral dos equipamentos Esta montagem temporária permitiu confirmar e verificar o correto funcionamento do programa implementado no LOGO. Para verificar que os tempos implementados no programa correspondiam verdadeiramente aos tempos esperados, ligou-se um osciloscópio para comparar com os tempos apresentados no ecrã do LOGO (Figura 4.10). Figura Tempos no osciloscópio Na Figura 4.10 a linha azul representa o estado do Mx e a linha a vermelha quando premido o contacto IAx. O valor obtido no osciloscópio de 2,44 segundos correspondeu ao observado no ecrã do LOGO, logo os tempos implementados estão corretos. Fábio Rúben Oliveira Dionísio 48

75 CAPÍTULO 4 TRABALHOS IMPLEMENTADOS Programa do LOGO e Mensagens de Monitorização O programa principal respeita os tempos definidos anteriormente. A parte designada por programa principal tem como objetivo detetar um arranque bem-sucedido e falhas neste processo (Figura 4.11). Em complemento ao programa principal são apresentados os grafect s do mesmo no Anexo VII. Figura Programa principal Fábio Rúben Oliveira Dionísio 49

76 CAPÍTULO 4 TRABALHOS IMPLEMENTADOS O resto do programa desempenha várias funções que estão divididas da seguinte forma: A amostragem do tempo 1A - permite criar e calcular o tempo para depois ser possível visualizá-lo no ecrã do LOGO; Amostragem do tempo 1Ax - permite criar e calcular o tempo para depois ser possível visualizá-lo no ecrã do LOGO; Mensagem de Alarmes - permite criar todas as mensagens de erro para depois ser possível visualizá-las no ecrã do LOGO; Alarme de Sobrecorrente - permite criar a mensagem de erro de sobrecorrente para depois ser possível visualizá-la no ecrã do LOGO; Alarme de Falha nos contactos Ia e Iax após arranque - permite criar as mensagens de erro para depois ser possível visualizá-las no ecrã do LOGO; Saída - saída de todos os erros possíveis no programa para acender a luz de alarme e a luz de sobrecorrente; Contador de Arranques - permite contar o número de arranques total, número de arranques ok e o número de vezes que o contato Mx fecha; Reset - permite fazer o reset ao LOGO e limpar todos os dados contidos; Ecrã principal - permite criar o texto que aparece no LOGO quando não tá a ser utilizado; Ligar Luz - permite ligar a luz interna do LOGO quando é carregado nas teclas ou quando entra em funcionamento; Histórico do último arranque - permite criar um histórico dos dados mais relevantes do último arranque. Todas estas funções têm no Anexo VIII a parte do programa correspondente. Fábio Rúben Oliveira Dionísio 50

77 CAPÍTULO 4 TRABALHOS IMPLEMENTADOS O funcionamento desde programa cria várias mensagens de erro que consequentemente vão ser apresentadas no ecrã do LOGO e associada a uma luz de alarme. A Figura 4.12 apresenta o ecrã inicial do LOGO, sendo arr OK o números de arranques bem-sucedidos e o Alarme o número de alarmes detetados no decorrer de um arranque. Figura Ecrã com mensagem de apresentação A Figura 4.13 corresponde ao ecrã do LOGO quando um arranque é bem-sucedido, sendo 1A o tempo que atracou o contato 1A, 1Ax o tempo que atracou o contacto 2A e Arr nº o número do arranque. Figura Ecrã de arranque bem-sucedido Quando existe um erro de sequência ou outro tipo de falha são apresentados as seguintes mensagens de erro: Erro de sequência IA antes ou depois do tempo permitido (Figura 4.14 e 4.15); Figura Ecrã de erro de sequência do IA antes do tempo Fábio Rúben Oliveira Dionísio 51

78 CAPÍTULO 4 TRABALHOS IMPLEMENTADOS Figura Ecrã de erro de sequência do IA depois do tempo Erro de sequência IAx antes ou depois do tempo permitido (Figura 4.16 e 4.17); Figura Ecrã de erro de sequência do IAx antes do tempo Figura Ecrã de erro de sequência do IAx depois do tempo Contacto IA, IAx ou IA-IAx presos (Figura 4.18, 4.19 e 4.20); Figura Ecrã de contacto do IA preso Figura Ecrã de contacto do IA- IAx preso Fábio Rúben Oliveira Dionísio 52

79 CAPÍTULO 4 TRABALHOS IMPLEMENTADOS Figura Ecrã de contacto do IAx preso IA ou IAx Presos após um arranque (Figura 4.21 e 4.22); Figura Ecrã do IA preso após um arranque Figura Ecrã do IAx preso após um arranque Sobrecorrente (Figura 4.23); Figura Ecrã de Sobrecorrente O botão reset tem duas finalidades. A primeira consiste em limpar um alarme (pressionar o botão). A segunda consiste em limpar a memória de todos os dados do LOGO pressionando o botão durante 3 segundos. A Figura 4.24 apresenta o ecrã da segunda opção de funcionamento do botão reset. Figura Ecrã de reset ao LOGO Fábio Rúben Oliveira Dionísio 53

80 CAPÍTULO 4 TRABALHOS IMPLEMENTADOS Também é possível ver em histórico o último arranque bem-sucedido e o último arranque mal sucedido (Figura 4.25 e 4.26). Figura Ecrã de histórico do último arranque bem-sucedido Figura Ecrã de histórico do último arranque mal sucedido Outra opção que se pode consultar é o comparador, que compara o número de arranques do motor (Mx) e o total, que representa o número de vezes em que o arranque foi bem-sucedido e o número de alarmes em que o arranque é mal sucedido (Figura 4.27). Figura Ecrã do comparador Sempre que existe um alarme no sistema de monitorização tem que se proceder de forma a eliminar o alarme e seguidamente efetuar um reset para limpar o alarme do sistema de monitorização estando apto para verificar novos alarmes. Nota: Todas as imagens anteriormente apresentados do ecrã do LOGO que contém duas janelas, significa que no ecrã do LOGO vão aparecer alternadamente de 2 em 2 segundos. Fábio Rúben Oliveira Dionísio 54

81 CAPÍTULO 5 ESTUDO DOS INTERLOCKS DO SISTEMA DE BAIXA TENSÃO 5. ESTUDO DOS INTERLOCKS DO SISTEMA DE BAIXA TENSÃO 5.1. Introdução O Centro de Produtor Lares pode ser dividido em duas partes, denominadas por Ilha de Potência e BOP- Balance of Plant. A Ilha de Potência é constituída pela caldeira recuperativa, turbinas, gerador e transformador de grupo. O seu funcionamento e características foram apresentados no capítulo 3. O BOP é o conjunto de todos os serviços auxiliares à exploração da central termoelétrica. Os serviços auxiliares das centrais termoelétricas são caracterizados pela presença de motores de grande potência, alimentados em média ou baixa tensão para acionamento de bombas de água, ventiladores, compressores e outros sistemas. Além deste, existem ainda outros equipamentos de consumo consideráveis, baseados em eletrónica de potência, tais como, retificadores e carregadores de baterias. No desenvolvimento de uma central termoelétrica, devem ser considerados requisitos como disponibilidade, manutenção, flexibilidade operacional do sistema e custo, que de acordo com o grau de complexidade requerido, existem inúmeras topologias numa central que podem ser adotadas. A denominação arranjo ou topologia de um sistema de baixa tensão é utilizado para permitir varias formas de alimentação do sistema e seus constituintes. Os vários arranjos ou topologias são assegurados pelos disjuntores de acoplamento entre barramentos. Estes disjuntores têm condições de abertura e fecho denominados de interlocks. Na Figura 5.1 apresenta-se vários armários com os respetivos disjuntores e sistemas de proteção e controlo numa sala elétrica. Figura Sala elétrica Fábio Rúben Oliveira Dionísio 55

82 CAPÍTULO 5 ESTUDO DOS INTERLOCKS DO SISTEMA DE BAIXA TENSÃO 5.2. Descrição do Sistema de Baixa Tensão A finalidade do sistema de baixa tensão é fornecer energia elétrica de baixa tensão para todos os serviços auxiliares que a central requer. A Figura 5.2 apresenta o esquema de baixa tensão do grupo 1 do Centro de Produção Lares. Figura Esquema de baixa tensão do grupo 1 O Sistema de Baixa tensão é composto pelos subsistemas seguintes: Barramentos não segregados de BT; 1- Centros de Força de 400 V (BFA, BMA); 2- Serviços Diversos de 400/230 V e Centrais de Iluminação (BLA, BNA); 3- Centros de Controlo do Motor de 400 V (MCC) (BJA, BMB); Motores de Baixa Tensão e Cablagem. Fábio Rúben Oliveira Dionísio 56

83 CAPÍTULO 5 ESTUDO DOS INTERLOCKS DO SISTEMA DE BAIXA TENSÃO O esquema elétrico do Centro de Produção Lares está completo no Anexo IX. Em termos de organização, as cargas são organizadas quanto à sua utilização, podendo ser agrupadas em três grandes grupos: Serviços de grupo - cargas afetadas ao grupo gerador; Serviços comuns - cargas afetadas a mais do que um grupo gerador; Serviços gerais - cargas relacionadas com a exploração da instalação. Os serviços auxiliares podem ainda ser distinguidos quanto à sua importância: Serviços essenciais - serviços considerados vitais para a exploração da central, tipicamente ligados a um barramento socorrido; Serviços não essenciais - ligados a barramentos não socorridos, são serviços que não afetam de forma critica a exploração da central Barramento não segregados de BT Os barramentos de fase não segregada de BT 11/21MKC40 ligam sistemas de excitação 11/21MKC20 a geradores 11/21MKA10. Os barramentos de fase não segregada com tensão nominal de 800 V têm dois condutores de alumínio. Estão concebidos para um serviço contínuo com uma corrente nominal de 2860 A Sistema de Centros de Força de 400 V Os centros de força de 400 V incluem o quadro do bloco principal, o quadro dos serviços externos do bloco e o quadro de serviços comuns. A finalidade dos centros de força é fornecer energia com uma tensão nominal de 400 V trifásica, diretamente aos centros de controlo do motor (motores com uma potência nominal entre 75 kw e 200 kw e tensão nominal de 400 V), serviços diversos, centros de iluminação e a vários consumidores. Cada centro de força é constituído por um barramento alimentado a partir do transformador de média tensão do tipo isolamento seco. Fábio Rúben Oliveira Dionísio 57

84 CAPÍTULO 5 ESTUDO DOS INTERLOCKS DO SISTEMA DE BAIXA TENSÃO Os centros de força dispõem dos seguintes tipos de armários: Armários de ligação estão concebidos para alimentar o quadro correspondente; Armários de acoplamento estão concebidos para acoplar dois barramentos; Armários de medição estão concebidos para a medição e monotorização da tensão do barramento; Armários de saída estão concebidos para alimentar várias cargas, como centros de controlo do motor, serviços diversos e centros de iluminação. As características de cada tipo de armário estão detalhadas no Anexo X. Os centros de força de baixa tensão são divididos da seguinte forma: Quadro de baixa tensão do bloco principal: - Bloco 1: 11BFA11, 11BMA10 (serviços essenciais) e 11BFA12; - Bloco 2: 21BFA11, 21BMA10 (serviços essenciais) e 21BFA12. Quadro de serviços fora do bloco: - Bloco 1: 11BFA21, 11BFA22 (centro de força combinado); - Bloco 2: 21BFA21, 21BFA22 (centro de força combinado). Quadro de serviços comuns: - 00BFA32, 00BFA33 e 00BFA31. A Figura 5.3 apresenta um quadro dos serviços externos fora do bloco. Figura Quadro dos serviços externos do bloco Fábio Rúben Oliveira Dionísio 58

85 CAPÍTULO 5 ESTUDO DOS INTERLOCKS DO SISTEMA DE BAIXA TENSÃO Serviços Diversos e Centros de Iluminação A finalidade dos serviços diversos e dos centros de iluminação é fornecer energia com uma tensão nominal de 400/230 V aos sistemas de iluminação e a aquecedores de circuito monofásicos. Os serviços diversos e centros de iluminação estão divididos da seguinte forma: Serviços diversos normais e centros de iluminação: constituídos pelos vários transformadores de potência (BLT), e pelos respetivos vários quadros de distribuição (BLA). Serviços diversos de emergência e centros de iluminação: constituídos pelos vários transformadores de potência (BNT) e os respetivos vários quadros de distribuição (BNA) Centros de Controlo do Motor Os centros de controlo do motor (CCM) são alimentados a partir dos centros de força correspondentes. A alimentação dos CCMs com uma tensão nominal de 400 V trifásica para motores com uma potência nominal igual ou superior a 75 kw e serviços diversos. Os centros de controlo de motores estão divididos da seguinte forma: Vários centros de controlo do motor normal: BJA Vários Centros de controlo do motor de emergência: BMB Centros de controlo do motor dos serviços comuns: 00BJA35, 00BJA Equipamentos Principais As salas elétricas contêm vários equipamentos, sendo os principais os disjuntores, barramentos, transformadores, sistemas de controlo e proteção e sinais (Figura 5.4). Figura Sala elétrica Fábio Rúben Oliveira Dionísio 59

86 CAPÍTULO 5 ESTUDO DOS INTERLOCKS DO SISTEMA DE BAIXA TENSÃO Disjuntores O disjuntor é um aparelho com poder de corte suficiente para suportar os esforços que ocorrem quando ligam ou desligam equipamentos ou partes de instalações sujeitas às condições provocadas por avaria, em particular às condições de curto-circuito, ou quando é necessário realizar alguma manobra ou ação de manutenção. Estes são disjuntores do tipo a ar montados em chassis amovíveis (Figura 5.5). Figura Disjuntor Os disjuntores estão equipados com terminais principais para ligar ao barramento do armário, terminais auxiliares para ligar aos circuitos de controlo e contactos auxiliares para o bloco de terminais do compartimento. Estão montados num chassis amovível que pode estar nas posições seguintes dentro do compartimento: Inserido Ambos os terminais de ligação principais e os terminais de ligação auxiliares estão ligados aos contactos fixos situados no compartimento. Teste Os terminais de ligação principais estão desligados, enquanto que os terminais de ligação auxiliares estão ligados. Retirado Ambos os terminais de ligação principais e os terminais de ligação auxiliares estão desligados dos contactos fixos correspondentes situados no compartimento. Fábio Rúben Oliveira Dionísio 60

87 CAPÍTULO 5 ESTUDO DOS INTERLOCKS DO SISTEMA DE BAIXA TENSÃO Barramentos Os barramentos principais com uma tensão nominal de 400 V de todos os quadros e respetivas derivações são constituídos por condutores de cobre isolados ao longo de todo o seu comprimento. As superfícies de contacto são prateadas. Os barramentos estão identificados por cor: Fase R: castanho; Fase S: preto; Fase T: cinzento Transformadores Os transformadores de potência com uma tensão nominal de 6,9/0,4 kv alimentam os quadros de baixa tensão, a partir dos quais são alimentados os principais consumidores de baixa tensão da central. Existem também transformadores de distribuição destinados a alimentar os serviços auxiliares de baixa tensão específicos, tanto dos grupos como dos serviços gerais e comuns. Estes transformadores estão instalados e distribuídos pelo edifício dos auxiliares elétricos da central e também pelos edifícios ou locais próprios de consumos importantes. O seu número e as suas características de potência e de ligação, são determinadas em função das potências e das localizações dos recetores a alimentar e das potências de curto-circuito em jogo. Todos estes transformadores de distribuição são do tipo secos, trifásicos e com arrefecimento natural a ar. A alimentação dos transformadores de 6.9 kv que alimentam os serviços auxiliares do Centro de Produção Lares pode ser obtida por duas vias distintas: Derivadas diretamente do barramento de geração através do transformador auxiliar; Derivado do barramento de geração do outro grupo de geração da própria central. Fábio Rúben Oliveira Dionísio 61

88 CAPÍTULO 5 ESTUDO DOS INTERLOCKS DO SISTEMA DE BAIXA TENSÃO Sinais O Quadro 5.1 apresenta os diferentes sinais existentes na parte da frente dos armários de BT e a sua descrição. Quadro Sinais nos armários de baixa tensão LUZ Branca: (armário do disjuntor) Verde 1: (disjuntor) Vermelha: (armário do disjuntor) Azul 1: (armário de medição, exceto no quadro 00BFA31, 11BMA10 e 21BMA10) Verde 2: (armário de medição do quadro 00BFA31, 11BMA10 e 21BMA10) Azul 2: (armário de medição do quadro 00BFA31, 11BMA10 e 21BMA10) Amarela: (armário de medição do quadro 00BFA31, 11BMA10 e 21BMA10) Descrição Disjuntor aberto Disjuntor fechado Disjuntor disparado Interruptor seletor 43 na posição manual Acoplamento do interruptor seletor 43T12 com o barramento 2 Acoplamento do interruptor seletor 43T12 com o barramento 1 Interruptor seletor 43 na posição manual Sistema de Controlo e Proteção Na porta dos vários tipos de armários existentes estão encastrados vários botões e leds de sinalização de estados (Figura 5.6). Figura 5.6 Portas de vários armários Os armários contêm também sinalização e proteção, bem como analisadores de rede e outros dispositivos de baixa tensão. Fábio Rúben Oliveira Dionísio 62

89 CAPÍTULO 5 ESTUDO DOS INTERLOCKS DO SISTEMA DE BAIXA TENSÃO Os armários podem ser controlados apenas localmente com o interruptor seletor 69CT (Figura 5.7). Com este interruptor é possível fechar ou disparar o disjuntor. Figura Seletor 69CT Este interruptor de comando (69CT) tem três posições (posições Local-Closing e Local- Trip que não se mantêm, com regresso à posição 0 ): Local - Trip: quando se muda o interruptor para essa posição, o disjuntor de BT dispara (em combinação com o seletor 69LR em Local); Local - Closing: nesta posição, o interruptor de comando local fecha o disjuntor de BT (em combinação com o seletor 69LR em Local). No armário também existe um interruptor de comando local (69LR) que tem duas posições mantidas, (Figura 5.8). Figura Seletor 69LR As posições possíveis: Remote: nesta posição, o disjuntor de baixa tensão funciona a partir do sistema de controlo distribuído (DCS) situado na sala de comando da central através de dois relés interpostos, 34C e 34D, que se encontram dentro destes armários para este fim. Estes relés são alimentados com uma tensão nominal de 125 V em corrente continua a partir do próprio armário, e a excitação é fornecida a partir do DCS, através de contactos sem tensão que permitem abrir o disjuntor de baixa tensão (34D) ou fechar o disjuntor (34C) remotamente (Anexo X). Local: nesta posição, o disjuntor de baixa tensão é ativado a partir da frente do quadro, através do interruptor seletor local 69CT. Fábio Rúben Oliveira Dionísio 63

90 CAPÍTULO 5 ESTUDO DOS INTERLOCKS DO SISTEMA DE BAIXA TENSÃO Os circuitos de controlo de cada disjuntor de BT são alimentados a partir dos circuitos de corrente contínua gerais do quadro, com alimentação de corrente dupla, uma para o circuito de fecho e o outro para o circuito de disparo, estão protegidos individualmente através de disjuntores de dois pólos identificados como 8C (alimentação de corrente para o circuito de fecho) e 8D (alimentação de corrente para o circuito de disparo) (Anexo XI). A ativação do relé de proteção energizará a bobina de disparo e fará com que o disjuntor dispare, e excitará um relé de disparo biestável (86) e bloqueará o disjuntor, pelo que será necessário reativá-lo (quando a falha estiver resolvida) para repor o funcionamento do equipamento. A Figura 5.9 apresenta um exemplo de um armário que contém os seletores 69CT e 69LR. Em que: Figura Armário com os seletores 69CT e 69LR 1- Led Verde (Fechado); 2- Led Branco (Aberto); 3- Led Vermelho (Disparo); 4- Seletor 69CT (Local Closing Local Trip); 5- Seletor 69LR (Local Remote). Fábio Rúben Oliveira Dionísio 64

91 CAPÍTULO 5 ESTUDO DOS INTERLOCKS DO SISTEMA DE BAIXA TENSÃO No armário de medição existe um interruptor seletor 43MA, para selecionar a transferência manual ou automática entre os barramentos. No modo automático o próprio sistema dispara ou liga disjuntores para proteger os sistemas fundamentais da central. No modo manual o operador da central é o responsável pela configuração adotada. O armário de medição do quadro 00BFA31, 11BMA10 e 21BMA10 também está equipado com um interruptor seletor 43T12 para escolher o quadro com o qual se executa o acoplamento no caso de subtensão (Figura 5.10) Em que: Figura Armário de medição 1- Seletor 43MA (Manual Automático); 2- Seletor 43T12 (BusBar 1 BusBar 2); 3- Led Verde; 4- Led Azul; 5- Led Amarelo; 6- Led Vermelho. Fábio Rúben Oliveira Dionísio 65

92 CAPÍTULO 5 ESTUDO DOS INTERLOCKS DO SISTEMA DE BAIXA TENSÃO 5.4 Funcionamento do Sistema de Baixa Tensão O sistema pode funcionar de 2 formas: Funcionamento automático; Funcionamento manual. A Figura 5.11 apresenta o esquema unifilar geral dos dois grupos electroprodutores e seus auxiliares. Figura Esquema unifilar geral No funcionamento automático os disjuntores de acoplamento entre barramentos atuam consoante configurações pré-definidas. A transferência automática acontece se a tensão num dos barramentos descer abaixo dos 70 %, a transferência faz-se automaticamente a partir desse barramento para outro. Se a causa da subtensão for um disparo devido a proteções do disjuntor de ligação ao barramento, a transferência não acorrerá. A confirmar a subtensão num barramento, o disjuntor de ligação para o barramento afeto abre-se, e o disjuntor de acoplamento fecha-se. Estes comandos são efetuados quando o Fábio Rúben Oliveira Dionísio 66

93 CAPÍTULO 5 ESTUDO DOS INTERLOCKS DO SISTEMA DE BAIXA TENSÃO interruptor de transferência 43MA estiver na posição automático, o disjuntor de ligação para o barramento afetado estiver aberto, o relé 86 não indicar disparo de falha e a tensão do barramento não afetado estiver correta. No caso de subtensão do barramento 11BMA10, será acoplado automaticamente com o quadro que se tenha selecionado no interruptor 43T12 (o equivalente para o 21BMA10). No caso de subtensão no barramento 00BFA31, a transferência para a ligação redundante ocorrerá automaticamente, se o seletor 43T12 estiver definido para a ligação que permanece aberta. Dado a transferência automática para regressar à situação normal temos de colocar o seletor 43MA na posição manual. O operador realiza a reativação, que consiste em mandar fechar o disjuntor de ligação do barramento afetado e, em seguida, a abertura manual ou automática do disjuntor de acoplamento. O disjuntor de ligação fechar-se-á se o relé de sincronização 25 autorizar a operação. Os passos para chegar a esta solução são: 1) Verificar no DCS qual o disjuntor de acometida que está aberto e se a tensão está dentro dos limites normais no transformador de 6,6/0,4 kv correspondente. Verificar se os disjuntores de ligação e de acoplamento não têm anomalias. 2) Mudar o seletor de transferência do disjuntor de ligação aberto para a posição manual. 3) Ordenar o fecho do disjuntor de ligação mencionado, o que se consegue se houver sincronismo entre semi - barramentos, conforme detetado pelo relé 25. 4) Abrir o disjuntor de acoplamento. 5) Verificar se as ordens referidas acima foram executadas, e coloque o interrutor seletor novamente na posição automático. Se, por qualquer motivo, os dois disjuntores de ligação do barramento permanecerem fechados, e o disjuntor de acoplamento não tiver obedecido à ordem de abertura, um relé de ação retardada situado no armário de acoplamento tentará disparar novamente. No caso do quadro 00BFA31, o relé mencionado acima encontra-se em ambas as ligações. Fábio Rúben Oliveira Dionísio 67

94 CAPÍTULO 5 ESTUDO DOS INTERLOCKS DO SISTEMA DE BAIXA TENSÃO Por último, se o processo de regresso à situação inicial tiver sido executado satisfatoriamente, o operador tem de colocar o seletor de transferência na posição automática, de forma a permitir transferências futuras. No caso do quadro 00BFA31, o operador também colocará o seletor 43T12 na ligação que permanece aberta, de forma a permitir transferências futuras. Selecionada a opção manual do seletor 43MA a transferência de barramentos não acontece. Esta transferência tem de ser efetuado através do operador da central. 5.5 Condições de Interlocks Dada a necessidade de garantia de continuidade de serviço assumir uma relevância extrema, todos os serviços considerados essenciais são instalados de forma redundante, quer em termos de duplicação de equipamentos, quer em termos de multiplicidade de opções de alimentação, conseguindo assim um nível maior de fiabilidade visando a garantia de continuidade de serviço. Esta redundância permite que a indisponibilidade de um dado equipamento (por falha ou manutenção) não comprometa a exploração da central. A rede de baixa tensão toma assim uma topologia com interligações entre barramentos. Os disjuntores que permitem as interligações têm condições de abertura e fecho denominados de interlocks. A alteração da configuração da rede é conseguida operando órgãos de corte (disjuntores) existentes para o efeito, transferindo um determinado barramento e as suas cargas para outro transformador ou barramento, que garantirá a sua alimentação até que sejam reunidas as condições para repor a sua alimentação normal. Os disjuntores de acoplamento abordados e suas condições de abertura e fecho são: Disjuntor 11BFA21GS011 (Anexo XIII); Disjuntor 00BFA32GS000 (Anexo XIV); Disjuntor 00BFA31GS011 (Anexo XV); Disjuntor 00BFA31GS021 (Anexo XVI); Disjuntor 11BFA12GS011 (Anexo XVII); Disjuntor 11BFA11GS011 (Anexo XVIII). Todas as condições referidas seguidamente têm de verificar sincronismo entre barramentos através do relé 25 para se poder dar o acoplamento e estar no modo manual. Fábio Rúben Oliveira Dionísio 68

95 CAPÍTULO 5 ESTUDO DOS INTERLOCKS DO SISTEMA DE BAIXA TENSÃO Disjuntor 11BFA21GS011 O sistema de interlock no disjuntor 11BFA21GS011 faz a interligação entre o barramento ligado ao disjuntor 11BFA21GS111 e o barramento ligado ao disjuntor 11BFA22GS081. Estes 2 barramentos têm na sua maioria associado cargas como os ventiladores das torres de arrefecimento (Figura 5.12). Figura Baixa tensão 11BFA21 No Quadro 5.2 apresenta-se as condições de abertura quando o disjuntor 11BFA21GS011 encontra-se fechado. Quadro Condições de abertura do disjuntor 11BFA21GS011 Fábio Rúben Oliveira Dionísio 69

96 CAPÍTULO 5 ESTUDO DOS INTERLOCKS DO SISTEMA DE BAIXA TENSÃO No Quadro 5.3 apresenta-se as condições de fecho quando o disjuntor 11BFA21GS011 encontra-se aberto. Quadro Condições de fecho do disjuntor 11BFA21GS011 Disjuntor 00BFA32GS000 O sistema de interlock no disjuntor 00BFA32GS000 faz a interligação entre o barramento ligado ao disjuntor 00BFA32GS011 (ligado ao disjuntor de saída 11BFA22GS062 do grupo 1) e o barramento ligado ao disjuntor 00BFA33GS011 (ligado ao disjuntor de saída 21BFA22GS062). Estes 2 barramentos têm associados cargas como: compressores, bombas de tomadas de água entre outros (Figura 5.13). Figura Baixa tensão 00BFA32 e 00BFA33 Fábio Rúben Oliveira Dionísio 70

97 CAPÍTULO 5 ESTUDO DOS INTERLOCKS DO SISTEMA DE BAIXA TENSÃO No Quadro 5.4 apresenta-se as condições de abertura quando o disjuntor 00BFA32GS000 encontra-se fechado. Quadro Condições de abertura do disjuntor 00BFA32GS000 No Quadro 5.5 apresenta-se as condições de fecho quando o disjuntor 00BFA32GS000 encontra-se aberto. Quadro Condições de fecho do disjuntor 00BFA32GS000 Fábio Rúben Oliveira Dionísio 71

98 CAPÍTULO 5 ESTUDO DOS INTERLOCKS DO SISTEMA DE BAIXA TENSÃO Disjuntor 00BFA31GS011 e 00BFA31GS021 O barramento 00BFA31 pode ser ligado por duas ligações, uma através do grupo 1 (00BFA31GS011) que é ligado pelo disjuntor de saída 11BFA12GS081 e outra através do grupo 2 (00BFA31GS021) que é ligado pelo disjuntor de saída 21BFA12GS081. Este barramento tem associado cargas dos serviços comuns do gasóleo (Figura 5.14). O barramento 00BFA31 está equipado com duas entradas e não tem disjuntor de acoplamento. No caso de ambas as entradas estarem fechadas, o relé de ação retardada (RA) disparará a entrada que não está selecionada com o seletor interruptor 43T12. Figura Baixa tensão 00BFA31 No Quadro 5.6 apresenta-se as condições de abertura quando o barramento 00BFA31 encontra-se ligado pelo disjuntor 00BFA31GS011. Quadro Condições de abertura do disjuntor 00BFA31GS011 Fábio Rúben Oliveira Dionísio 72

99 CAPÍTULO 5 ESTUDO DOS INTERLOCKS DO SISTEMA DE BAIXA TENSÃO No Quadro 5.7 apresenta-se as condições de fecho quando o barramento 00BFA31 encontrase ligado pelo disjuntor 00BFA31GS011. Quadro Condições de fecho do disjuntor 00BFA31GS011 No Quadro 5.8 apresenta-se as condições de abertura quando o barramento 00BFA31 encontra-se ligado pelo disjuntor 00BFA31GS021. Quadro Condições de abertura do disjuntor 00BFA31GS021 Fábio Rúben Oliveira Dionísio 73

100 CAPÍTULO 5 ESTUDO DOS INTERLOCKS DO SISTEMA DE BAIXA TENSÃO No Quadro 5.9 apresenta-se as condições de fecho quando o barramento 00BFA31 encontrase ligado pelo disjuntor 00BFA31GS021. Quadro Condições de fecho do disjuntor 00BFA31GS021 Disjuntor 11BFA12GS011 O sistema de interlock no disjuntor 11BFA12GS011 faz a interligação entre o barramento ligado pelo disjuntor 11BMA10GS011 e o barramento ligado ao disjuntor 11BFA12GS021. O barramento 11BMA10 tem uma ligação a um gerador diesel pois contém cargas essenciais ao funcionamento do Centro de Produção Lares caso os interlocks não respondam convenientemente (Figura 5.15 e 5.16). Figura Baixa tensão 11BMA10 Fábio Rúben Oliveira Dionísio 74

101 CAPÍTULO 5 ESTUDO DOS INTERLOCKS DO SISTEMA DE BAIXA TENSÃO Figura Baixa tensão 11BFA12 Quando o grupo deteta uma falha de tensão no barramento BMA e recebe também sinal de tensão mínima (a partir do relé 27 localizado no armário de medição do barramento BMA), inicia a manobra de arranque. Quando o grupo eletrogéneo de emergência atinge a tensão e frequência nominais, aguarda por um período de tempo predefinido para encerrar o interruptor de ligação de emergência (desta forma, permite que o sistema de transferência automático ligado por cabos nos armários recupere a tensão fechado a interligação com os outros barramentos). Caso a tensão seja restabelecida no barramento BMA através do fecho da interligação, o fecho do interruptor do grupo (ligação de emergência) será cancelado no barramento e o grupo eletrogéneo de emergência entrará no ciclo de paragem. Cada grupo eletrogéneo de emergência (XKA) constitui um sistema de geração de potência elétrica em espera, para poder alimentar os serviços essenciais da central em caso de perda de tensão normal no respetivo quadro de distribuição de emergência (BMA) da central. Fábio Rúben Oliveira Dionísio 75

102 CAPÍTULO 5 ESTUDO DOS INTERLOCKS DO SISTEMA DE BAIXA TENSÃO No Quadro 5.10 apresenta-se as condições de abertura quando o disjuntor 11BFA12GS011 encontra-se fechado. Quadro Condições de abertura do disjuntor 11BFA12GS011 No Quadro 5.11 apresenta-se as condições de fecho quando o disjuntor 11BFA12GS011 encontra-se aberto. Quadro Condições de fecho do disjuntor 11BFA12GS011 Disjuntor 11BFA11GS011 O sistema de interlock no disjuntor 11BFA11GS011 faz a interligação entre o barramento ligado pelo disjuntor 11BMAGS011 e o barramento ligado pelo disjuntor 11BFA11GS021 (Figura 5.15). Fábio Rúben Oliveira Dionísio 76

103 CAPÍTULO 5 ESTUDO DOS INTERLOCKS DO SISTEMA DE BAIXA TENSÃO No Quadro 5.12 apresenta-se as condições de abertura quando o disjuntor 11BFA11GS011 encontra-se fechado. Quadro Condições de abertura do disjuntor 11BFA11GS011 No Quadro 5.13 apresenta-se as condições de fecho quando o disjuntor 11BFA11GS011 encontra-se aberto. Quadro Condições de fecho do disjuntor 11BFA11GS011 Para se verificar as condições de abertura dos disjuntores descritos anteriormente basta o disjuntor estar fechado. Sem a preparação da abertura de um disjuntor de acoplamento pode levar ao disparo de vários disjuntores da central. Em relação às condições de fecho de um disjuntor de acoplamento, estes necessitam que vários disjuntores estejam abertos ou fechados para se dar o acoplamento. Fábio Rúben Oliveira Dionísio 77

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105 CAPÍTULO 6 CONCLUSÃO 6. CONCLUSÃO O presente relatório é o finalizar do trabalho desenvolvido durante o estágio. No decorrer deste, contactei com novos conceitos e aprofundei conhecimentos adquiridos ao longo dos anos de estudo. O Centro de Produção Lares aglomera várias áreas de intervenção, desde ambiente, segurança, mecânica, eletrotecnia, informática entre outras. Com todas estas áreas num só local foi possível absorver algumas noções de áreas menos conhecidas para enriquecimento pessoal. Com o tempo passado na central foi possível verificar a dinâmica e o trabalho em equipa que todos apresentam para um funcionamento eficaz duma instalação desta dimensão. Para a realização do projeto de iluminação do armazém multiusos, do estudo das proteções e da monitorização dos motores de corrente contínua foi necessário adquirir novas valências para os concretizar. O projeto de iluminação foi implementado na central e o programa de monitorização está pronto a ser implementado, esperando uma paragem para ser efetuada a sua instalação. Para além dos trabalhos efetuados foi possível acompanhar vários trabalhos de manutenção corretiva e preventiva e reparação de vários equipamentos. O estudo dos interlocks no sistema de baixa tensão permitiu concluir que os interlocks desempenham um papel importante numa central termoelétrica, pois permitem diferentes configurações de alimentação dos barramentos. Com as condições estudadas de abertura e fecho o operador tem mais instrumentos para operar o sistema de baixa tensão, tanto ao nível de manutenção que alguns equipamentos necessitam como ao nível de disparos de alguns disjuntores. Em suma o balanço é positivo pois permitiu-me aprofundar conhecimentos adquiridos em muitas unidades curriculares lecionadas no curso. A integração num ambiente de trabalho neste estágio revelou-se uma mais-valia para quem pretende entrar no mundo do trabalho. Fábio Rúben Oliveira Dionísio 79

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107 REFERÊNCIAS REFERÊNCIAS [1] - EDP, Energias de Portugal [Consultado julho de 2012]. Disponível em: [2] - EDP, A Nossa Energia [Consultado julho de 2012]. Disponível em: [3] - SIGAS Sistema Integrado de Gestão do Ambiente e Segurança, Centro Produção Lares, março [4] - GOOGLE, Mapas de Lares [Consultado agosto de 2012]. Disponível em: [5] - EDP, Regime Convencional em Portugal.2012 [Consultado agosto de 2012]. Disponível em: T.aspx. [6] - CICLOSCOMBINADOS, Ciclos Combinados [Consultado agosto de 2012]. Disponível em: [7] - GEAUTOMATION, A Melhor Geração de Energia Elétrica [Consultado setembro de 2012]. Disponível em: [8] - PRESENTATION, Caldeira de Recuperação [Consultado setembro de 2012]. Disponível em: [9] - EDP, A Nossa Energia [Consultado julho de 2012]. Disponível em: Fábio Rúben Oliveira Dionísio 81

108 REFERÊNCIAS [10] - MODULO, Descrição do Ciclo Combinado [Consultado agosto de 2012]. Combinado [11] - EDP Gestão da Produção de Energia, Centro Produção Lares, março Disponível em: [12] - LITERATURE, Rock Well Automation [Consultado agosto de 2012]. Disponível em: [13] - GE, General Electric Digital Energy, 2012 [Consultado agosto de 2012]. Disponível em: [15] - EDP Gestão da Produção de Energia, Centro Produção Lares, março Fábio Rúben Oliveira Dionísio 82

109 ANEXOS ANEXO I ANEXO I ORGANIZAÇÃO DA ESTRUTURA DA EDP Fábio Rúben Oliveira Dionísio 83

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111 ANEXOS ANEXO I Fábio Rúben Oliveira Dionísio 85

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113 ANEXOS ANEXO II ANEXO II ALGUMAS SIGLAS DE SISTEMAS DA CENTRAL Fábio Rúben Oliveira Dionísio 87

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115 ANEXOS ANEXO II SIGLA EKT EXG GMA GMB GNC GHC GHA HAN HAC HAD LAB LBA LBC LCA LCP MKW MBL MAV MAL MAP MBP MAW MAC MBA PCB PAB PAH PAE QJA QFB SQL SCB SGA FUNÇÃO Sistema de aquecimento médio Tubulação do sistema Processo do sistema de drenagem Filtragem, sistema de limpeza mecânica Sistema de injeção de gás Os sistemas de distribuição após o tratamento (desmineralização) Sistemas distribuição Drenagem pressão do sistema e os sistemas de ventilação Sistema Economizador Sistema Evaporador Sistema de tubulação de água de alimentação Sistema de tubulação de vapor principal Reaquecimento sistema de tubulação Sistema de tubulação principal condensado Sistema de condensação de espera, incl. Armazenamento e do sistema de bomba Estator / rotor sistema de refrigeração de gás Ar de admissão, sistema de gás frio (ciclo aberto) Sistema de abastecimento de lubrificante Drenar e ventilar os sistemas Turbina LP bypass Sistema de fornecimento de gasóleo Vedação, de aquecimento e arrefecimento do sistema de vapor Turbina LP Turbina e rotor do compressor, com invólucro comum Tubulação e sistema de sargeta Circulação tubulação de água (refrigeração principal) Sistema de limpeza do condensador incluir todos pertences Sistema de bomba de torre de refrigeração Fornecimento de gás central Central de controlo do sistema de distribuição de ar Pó de combate a incêndios Sistema de distribuição de ar comprimido Sistema de fogo, água, área convencional Fábio Rúben Oliveira Dionísio 89

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117 ANEXOS ANEXO III ANEXO III ESTUDO LUMINOTÉCNICO Fábio Rúben Oliveira Dionísio 91

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119 ANEXOS ANEXO III Fábio Rúben Oliveira Dionísio 93

120 ANEXOS ANEXO III Fábio Rúben Oliveira Dionísio 94

121 ANEXOS ANEXO III Fábio Rúben Oliveira Dionísio 95

122 ANEXOS ANEXO III Fábio Rúben Oliveira Dionísio 96

123 ANEXOS ANEXO III Fábio Rúben Oliveira Dionísio 97

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125 ANEXOS ANEXO IV ANEXO IV PLANTA DE ILUMINAÇÃO DA PLATAFORMA DO ARMAZÉM MULTIUSOS Fábio Rúben Oliveira Dionísio 99

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127 ANEXOS ANEXO IV Fábio Rúben Oliveira Dionísio 101