INSTALAÇÕES AT E MT. SUBESTAÇÕES DE DISTRIBUIÇÃO

Transcrição

1 INSTALAÇÕES AT E MT. SUBESTAÇÕES DE DISTRIBUIÇÃO Função de automatismo: regulação de tensão Especificação funcional Elaboração: INTS, ICTS, ISTS, DNT Homologação: conforme despacho do CA de Edição: 3ª. Anula e substitui o DEF-C13-105/N de JAN 2006 Emissão: EDP Distribuição Energia, S.A. DNT Direcção de Normalização e Tecnologia Av. Urbano Duarte, Coimbra Tel.: Fax: dnt@edp.pt Divulgação: EDP Distribuição Energia, S.A. GBCI Gabinete de Comunicação e Imagem Rua Camilo Castelo Branco, Lisboa Tel.: Fax:

2 ÍNDICE 0 INTRODUÇÃO OBJECTIVO NORMAS E DOCUMENTOS DE REFERÊNCIA PRESCRIÇÕES GERAIS Âmbito de actuação Selecção e validação dos transformadores a comandar Regimes de funcionamento Sinalizações Para cada painel de transformador Funcionamento individual / paralelo COORDENAÇÃO COM OUTRAS FUNÇÕES DE AUTOMATISMO Interacção com a função comando de baterias de condensadores Interacção com a função deslastre/reposição por tensão Interacção com a função deslastre/reposição por frequência ALGORITMO DE CÁLCULO Notações utilizadas Fórmulas CÁLCULO DO DESVIO SEQUÊNCIA DE OPERAÇÕES Condições iniciais Condições relativas a cada um dos barramentos (ou semibarramentos) MT Condições relativas a cada um dos transformadores Elaboração das ordens Emissão e controlo de execução das ordens DNT Direcção de Normalização e Tecnologia Pág. 2/12

3 0 INTRODUÇÃO A função regulação de tensão, no âmbito das subestações de distribuição AT/MT, destina-se basicamente a manter a tensão de um barramento (ou semibarramento) MT num domínio de valores pré-fixados, compensando os efeitos das variações do valor da tensão primária e das quedas de tensão em carga no(s) transformador(es) que alimenta(m) o barramento em questão. A tensão do barramento é permanentemente comparada com um valor de referência; se o desvio admissível for excedido durante um tempo, pré-fixado será emitida uma ordem de subir ou de descer ao(s) dispositivo(s) de comando do(s) comutador(es) de tomadas em serviço do(s) transformador(es) alimentador(es) do barramento em questão, daí resultando o aumento ou a diminuição do valor da tensão secundária MT. O módulo funcional básico, acima sumariamente descrito, é complementado com outros módulos, dos quais os principais são: a compensação da queda de tensão em linha destinada a manter constante a tensão no extremo de um circuito a jusante do ponto onde é efectuada a medida, para o que as quedas de tensão nesse circuito (normalmente um painel de linha de saída MT) são simuladas para afectarem a comparação entre a tensão medida e o valor de referência; o controlo do funcionamento de transformadores em paralelo, mediante a minimização da circulação de potência reactiva; a interacção com as funções de automatismo deslastre/reposição por tensão e deslastre/ reposição por frequência, para prevenir a ultrapassagem do valor máximo admissível da tensão, devido à diminuição da carga provocada pela acção dos respectivos programas de deslastre ; a interacção com a função comando de baterias de condensadores (caso exista), para prevenir a ultrapassagem do valor máximo admissível da tensão devido à subida provocada pela ligação da bateria; o controlo da boa execução das ordens de subir e de descer emitidas pela própria função. 1 OBJECTIVO O presente documento tem como objectivo a especificação da função de automatismo regulação de tensão para subestações AT/MT e MT/MT da EDP Distribuição. Serão abordados, no seguimento, os seguintes aspectos: normas e documentos de referência; prescrições gerais; algoritmo de cálculo; sequências de operações. 2 NORMAS E DOCUMENTOS DE REFERÊNCIA O presente documento inclui disposições do(s) seguinte(s) documento(s) EDP: DEF-C13-570/N (2007): Sistemas de Protecção, Comando e Controlo Numérico (SPCC). Funções de protecção Especificação funcional; DEF-C13-553/N (2007): Função de automatismo: deslastre por falta de tensão/reposição por regresso de tensão Especificação funcional; DEF-C13-554/N (2007): Função de automatismo: deslastre por mínimo de frequência/reposição por normalização de frequência Especificação funcional; DEF-C13-556/N (2007): Função de automatismo: comando horário de baterias de condensadores Especificação funcional. DNT Direcção de Normalização e Tecnologia Pág. 3/12

4 3 PRESCRIÇÕES GERAIS 3.1 Âmbito de actuação A função regulação de tensão actua ao nível de cada um dos barramentos ou (semibarramentos) MT da subestação comandando o(s) comutador(es) de tomadas em serviço do(s) transformador(es) ligado(s) a esse barramento. O número máximo de transformadores a comandar em cada subestação é de três e número máximo de barramentos (ou semibarramentos) MT cuja tensão deve ser regulada é de três. Consequentemente, numa subestação com a configuração máxima prevista - três transformadores e três barramentos (ou semibarramentos) MT - poderão apresentar-se os seguintes casos com todos os transformadores em serviço: comando de três transformadores em paralelo, se os barramentos (semibarramentos) MT estiverem todos interligados; comando em individual de cada um dos transformadores, se os barramentos (semibarramentos) MT estiverem separados. A função regulação de tensão deve poder actuar simultaneamente nos transformadores ligados a barramentos (ou semibarramentos) MT separados, sem que a sua actuação no(s) transformador(es) ligado(s) a um barramento (semibarramento) iniba ou condicione, de qualquer modo, a actuação no(s) transformador(es) ligado(s) ao outro barramento (semibarramento), ou seja, as operações em relação a um barramento (semibarramento) devem poder decorrer com total independência das operações em curso em relação ao outro barramento (semibarramento). A colocação da função em modo manual deverá pôr o automatismo no seu estado inicial. 3.2 Selecção e validação dos transformadores a comandar Conforme acima referido na secção 3.1, em relação a cada um dos barramentos (ou semibarramentos) MT, a função regulação de tensão comanda o(s) comutador(es) de tomadas em serviço do(s) transformador(es) ligado(s) a esse barramento (semibarramento). A partir da base de dados representativa da subestação em questão e das informações sobre a posição dos diferentes órgãos - disjuntores, seccionadores, etc. - dos painéis AT e MT de transformador e dos painéis MT de fecho ou paralelo de barras (quando existam), a função determinará continuamente a topologia da subestação e reconhecerá assim os transformadores que estão ligados a cada um dos barramentos (ou semibarramentos) MT e também a situação dos transformadores (em paralelo ou em individual). 3.3 Regimes de funcionamento Os regimes de funcionamento da função regulação de tensão são os seguintes: modo manual acção da função regulação de tensão inibida; comando voluntário (do comutador de tomadas em serviço) permitido, modo automático acção da função regulação de tensão permitida; comando voluntário (do comutador de tomadas em serviço) inibido. Se a subestação estiver a ser explorada com os barramentos (ou semibarramentos) MT separados, deverá ser possível a escolha de regimes de funcionamento diferentes para cada um dos barramentos (semibarramentos). Neste caso, estando a função num barramento (ou semibarramento) em manual e, noutro barramento (ou semibarramento) em automático, se vierem a ser interligados (mediante o fecho do disjuntor do painel de Seccionamento de Barras, ou fecho do disjuntor do painel de uma das chegadas MT, quando o Seccionamento de Barras já se encontra fechado), o regime automático prevalecerá sobre o regime manual e passará a abranger todos os transformadores ligados ao barramento único resultante da interligação. DNT Direcção de Normalização e Tecnologia Pág. 4/12

5 3.4 Sinalizações A função regulação de tensão deve emitir as sinalizações a seguir discriminadas Para cada painel de transformador: automático / manual ; tensão de base reduzida x % ; tensão de base reduzida com vista à ligação de baterias de condensadores ; tempo-desvio, tempo independente ou tempo inverso ; subir ; descer ; bloqueio por mínimo de tensão ; excesso de circulação de potência reactiva entre transformadores em paralelo ; máximo de tensão ; topo inferior ; topo superior ; avaria do dispositivo de comando do comutador de tomadas em serviço - ordem não cumprida ; alarme de corrente de circulação ; disparo por corrente de circulação ; tomada de referência em serviço/fora de serviço. 3.5 Funcionamento individual / paralelo O comando dos transformadores poderá ser efectuado de forma individual ou em paralelo, dependendo da topologia da subestação. Quando em comando individual a parametrização da função regulação de tensão de cada semibarramento poderá ser diferente, contudo, quando estiverem reunidas as condições para que topologicamente exista o paralelo dos transformadores deverá ser garantido a mesma parametrização da função nos dois transformadores. A tabela seguinte define o valor dos parâmetros da função na passagem do comando individual para o comando em paralelo. Notas: Condições iniciais (Comando individual) Condições finais (Comando paralelo) RAT 1 RAT 2 RAT 1 RAT 2 MANUAL MANUAL MANUAL MANUAL MANUAL AUTOMÁTICO AUTOMÁTICO AUTOMÁTICO AUTOMÁTICO MANUAL AUTOMÁTICO AUTOMÁTICO AUTOMÁTICO AUTOMÁTICO AUTOMÁTICO AUTOMÁTICO 1 Com os transformadores em paralelo e em modo automático, a função regulação de tensão deverá ter em consideração a minimização do valor de corrente de circulação. 2 Deverão existir 2 níveis independentes de actuação. O 1º nível corresponderá a um alarme por excesso de corrente de circulação e a actuação do 2º nível resultará no disparo do disjuntor do painel de Seccionamento de Barras MT, desfazendo-se desse modo a paralelo dos transformadores. Estando estabelecido o paralelo dos transformadores a mudança do regime de funcionamento num dos transformadores deverá ser simultaneamente repercutido no outro transformador. A tabela seguinte exemplifica o valor do parâmetro regime de funcionamento que deverá ser assumido pela regulação de tensão na sequência da alteração do regime de um dos transformadores. DNT Direcção de Normalização e Tecnologia Pág. 5/12

6 Ordem voluntária a um dos reguladores de tensão Condições finais (Comando paralelo) (Comando paralelo) RAT 1 RAT 2 MANUAL MANUAL MANUAL AUTOMÁTICO AUTOMÁTICO AUTOMÁTICO Nota: com os transformadores em paralelo e em modo manual, se for efectuado um comando voluntário local ou à distância, de subir ou descer tomadas num dos transformadores, essa ordem deve ser repercutida apenas no regulador de tensão desse transformador. 4 COORDENAÇÃO COM OUTRAS FUNÇÕES DE AUTOMATISMO 4.1 Interacção com a função comando de baterias de condensadores A tensão de base de um barramento (ou semibarramento) MT deve poder ser diminuída de uma percentagem pré-fixada e parametrizável pela IHM, por ordem da função comando de baterias de condensadores (caso esteja implementada) no instante programado de ligação de uma bateria ao barramento MT em questão. A função regulação de tensão emitirá então ordens de descer até ao restabelecimento do equilíbrio entre a tensão medida e a nova tensão referência, a menos do desvio admissível. Então, a função regulação de tensão informará a função comando de baterias de condensadores, desencravando a emissão da ordem de fecho ao disjuntor da bateria. Uma vez a bateria ligada, a tensão de base do barramento (ou semibarramento) MT em questão deverá retomar o valor inicial. 4.2 Interacção com a função deslastre/reposição por tensão Ao ocorrer o deslastre, o comutador deverá colocar-se na tomada de referência, caso esta se encontre definida e o regulador esteja em modo automático. Ao regressar a tensão a um barramento (ou semibarramento) MT, após a execução do programa de deslastre por falta de tensão MT 1), a característica de tempo-desvio deve ser comutada para tempo inverso em relação ao barramento MT em questão. O retorno à característica tempo independente verificar-se-á no fim do programa de reposição por regresso da tensão MT, ou seja, quando a função deslastre/reposição por tensão voltar ao repouso em relação ao barramento (ou semibarramento) MT em questão. 4.3 Interacção com a função deslastre/reposição por frequência No instante de desencadeamento do programa de deslastre por mínimo de frequência 2) a característica de tempo-desvio deve ser comutada para tempo inverso em relação a todos os barramentos (ou semibarramentos) MT da subestação. O retorno à característica tempo independente verificar-se-á quando a função deslastre/reposição por frequência voltar ao repouso. 5 ALGORITMO DE CÁLCULO A expressão matemática do desvio inclui três parcelas correspondentes, respectivamente: à diferença entre a tensão medida e a tensão de base; à compensação das quedas de tensão; à circulação de potência reactiva entre transformadores em paralelo, motivada pela diferença entre as relações de transformação resultante da diferença entre as posições dos comutadores de tomadas. 5.1 Notações utilizadas I - numero do transformador; 1) Descrito no documento DEF-C13-553/N, relativo à função deslastre/reposição por tensão. 2) Descrito no documento DEF-C13-554/N, relativo à função deslastre/reposição por frequência. DNT Direcção de Normalização e Tecnologia Pág. 6/12

7 Zi Pi Qi P = Pi - impedância do transformador i vista do secundário (valor absoluto); - potência activa fornecida pelo transformador i medida no secundário; - potência reactiva fornecida pelo transformador i medida no secundário; DEF-C13-555/N - potência activa total fornecida por um grupo de transformadores em paralelo; Q = Qi - potência reactiva total fornecida por um grupo de transformadores em paralelo; V V0 - valor medido da tensão secundária a regular (no barramento MT); - valor de base da tensão secundária a regular; ΔV0 - diminuição da tensão de base; ΔVi R X 5.2 Fórmulas - desvio relativo ao transformador i ; - resistência da rede cujas quedas de tensão devem ser compensadas; - reactância da rede cujas quedas de tensão devem ser compensadas. À diferença entre a tensão medida e a tensão de base corresponde o desvio parcelar calculado pela fórmula: Notas: 1: o desvio ΔV resume-se à parcela ΔV, no caso em que as quedas de tensão na rede não são compensadas e em que os transformadores não funcionam em paralelo. Neste caso a tensão de referência é igual à tensão de base. 2: resumindo-se o desvio à parcela ΔV, se esta for positiva a tensão medida é superior à tensão de base, donde a necessidade de uma ordem de descer se o desvio admissível nominal for ultrapassado; inversamente, se ΔV for negativo, haverá necessidade de uma ordem de subir se o desvio admissível nominal for ultrapassado. À queda de tensão a compensar corresponde o desvio parcelar calculado mediante a fórmula: A escolha do sinal a considerar no numerador da fórmula [2] depende da natureza indutiva ou capacitiva da carga: se a carga for indutiva, a parcela XQ é somada à parcela RP; se a carga for capacitiva, a parcela XQ é subtraída à parcela RP. Combinando os desvios parcelares calculados mediante as fórmulas [1] e [2] anteriores, resulta para o desvio a fórmula seguinte: O desvio calculado mediante a fórmula [3] é característico de cada barramento (ou semibarramento) MT. DNT Direcção de Normalização e Tecnologia Pág. 7/12

8 Notas: 1: o desvio ΔV é igual à expressão ΔV, no caso em que as quedas de tensão na rede são compensadas e em que os transformadores não funcionam em paralelo. 2: a fórmula [3] traduz um aumento da tensão de base com vista a compensação da queda de tensão: ou seja, a tensão de referência obtêm-se da tensão de base, adicionando-lhe a queda de tensão. 3: a tensão a regular é transferida para o extremo do circuito onde se verificam as quedas de tensão: 4: resumindo-se o desvio à expressão ΔV, se esta for positiva, a tensão medida é superior à tensão de referência, donde a necessidade de uma ordem de descer se o desvio admissível nominal for ultrapassado; inversamente, se ΔV for negativo haver necessidade de uma ordem de subir se o desvio admissível nominal for ultrapassado. O desvio parcelar correspondente à circulação de potência reactiva entre transformadores em paralelo, motivada pela diferença entre as relações de transformação, a qual é, por sua vez, resultante da diferença entre as posições dos comutadores de tomadas, calcula-se, para cada transformador, mediante a fórmula: O desvio parcelar ΔVi é característico de cada um dos transformadores funcionando em paralelo. DNT Direcção de Normalização e Tecnologia Pág. 8/12

9 Notas: 1: se os comutadores de tomadas de todos os transformadores em paralelo estiverem em posições a que corresponda a mesma relação de transformação, e se as tensões de curto-circuito dos transformadores forem iguais, os desfasamentos entre a corrente e a tensão secundárias são iguais em todos os transformadores e iguais ao desfasamento entre a corrente total e a tensão secundária. 2: se o transformador i estiver avançado em relação aos restantes, circulará uma corrente predominantemente reactiva na malha formada pelos transformadores em paralelo. Essa corrente de circulação, ou corrente igualizadora, é indutiva vista do transformador avançado e compõe-se com a corrente de carga. O transformador avançado deve receber uma ordem de descer, ou seja, o seu desvio parcelar ΔVi deve ser tido em consideração, no sentido de aumentar o valor medido da tensão. DNT Direcção de Normalização e Tecnologia Pág. 9/12

10 3: inversamente, a corrente de circulação é capacitiva vista do transformador atrasado em relação aos restantes, compondo-se com a corrente de carga. O transformador atrasado deve receber uma ordem de subir, ou seja, o seu desvio parcelar ΔVi deve ser tido em consideração, no sentido de reduzir o valor medido da tensão. 4: como a corrente de circulação passa apenas na malha formada pelos transformadores em paralelo, 5: o desvio parcelar ΔVi, calculado mediante a fórmula: traduz para cada transformador, a diferença entre a sua tensão secundária e a tensão do barramento, ou seja, o efeito igualizador da corrente de circulação, que provoca a descida da tensão do transformador avançado e a subida da tensão do transformador atrasado por forma a serem ambos iguais à tensão do barramento. Combinando as fórmulas [3] e [4] anteriores obtém-se para cada transformador a expressão geral do desvio: Notas: 1: se o desvio ΔVi for positivo e o desvio admissível nominal for ultrapassado, o transformador correspondente deve receber ordem de descer. 2: inversamente, se o desvio ΔVi for negativo e o desvio admissível nominal for excedido, o transformador correspondente deve receber ordem de subir. Se a tensão de base for reduzida de 5% mediante uma ordem exterior, a expressão do desvio para cada transformador passa a ser a seguinte: DNT Direcção de Normalização e Tecnologia Pág. 10/12

11 Se a tensão de base for reduzida por efeito de interacção com a função comando de baterias de condensadores (ver, acima, secção 4.1), a expressão do desvio para cada transformador passa a ser a seguinte: 6 CÁLCULO DO DESVIO O cálculo do desvio, por meio da fórmula constante da secção 5 deste documento que for aplicável, deve ser efectuado ciclicamente. A fim de evitar ordens intempestivas em caso de ocorrência de alterações transitórias da tensão, o valor do desvio a comparar com o desvio admissível nominal deve ser a média dos valores calculados a partir das leituras efectuadas durante cada ciclo. O número de leituras a efectuar e de valores do desvio a calcular em cada ciclo deve ser, no mínimo, igual a 5. Se a característica de tempo-desvio for tempo independente, a duração dos ciclos deve ser sempre igual ao tempo de actuação pré-fixado. Se a característica de tempo-desvio for tempo inverso, a duração do ciclo deve ser encurtada, ou seja, a frequência das leituras deve ser aumentada, na dependência inversa da razão entre o primeiro desvio calculado e o desvio admissível nominal. 7 SEQUÊNCIA DE OPERAÇÕES 7.1 Condições iniciais Condições relativas a cada um dos barramentos (ou semibarramentos) MT Para que a função regulação de tensão possa operar em relação a cada um dos barramentos (ou semibarramentos) MT, devem verificar-se, cumulativamente, as condições iniciais adiante referidas: o regime de funcionamento escolhido para o barramento (ou semibarramento) MT em questão é o modo automático (ver, neste documento, a secção 3.3); o encravamento por mínimo de tensão não está activado; Nota: esta condição previne também ordens intempestivas em caso de disparo do disjuntor de protecção do circuito secundário dos transformadores de tensão (TT) de MT, e de extracção dos TT extraíveis. a medida da tensão do barramento (ou semibarramento) MT em questão é válida Condições relativas a cada um dos transformadores Para que a função regulação de tensão possa operar sobre os mecanismos de comando dos comutadores de tomadas em serviço de cada um dos transformadores, devem verificar-se, cumulativamente, as seguintes condições iniciais: o transformador em questão está em serviço (ligado aos barramentos AT e MT); as tensões auxiliares alternada e contínua dos circuitos de comutação de tomadas em serviço estão presentes; a tensão auxiliar do dispositivo de comando do comutador de tomadas em serviço está presente; o dispositivo de comando do comutador de tomadas em serviço está operacional, ou seja, não está avariado; DNT Direcção de Normalização e Tecnologia Pág. 11/12

12 as medidas de potência activa e potência reactiva são válidas; a indicação de posição do comutador de tomadas em serviço é válida. 7.2 Elaboração das ordens Verificando-se, para um barramento (ou semibarramento) MT, as condições iniciais atrás referidas na secção 7.1.1, o desvio é calculado ciclicamente conforme prescrito, neste documento, na secção 6, para os transformadores ligados a esse barramento que cumpram as condições iniciais citadas na anterior secção Se o valor do desvio calculado num determinado ciclo não exceder o desvio admissível nominal, não será elaborada qualquer ordem. Se o valor do desvio calculado num determinado ciclo exceder o desvio admissível nominal, será elaborada uma ordem que dependerá do sinal do desvio calculado. Se o desvio calculado for positivo, será elaborada uma ordem de descer (ver, secção 5.2, fórmula [5], neste documento) ao comutador de tomadas em serviço do transformador respectivo. Se o desvio calculado for negativo, será elaborada uma ordem de subir (ver, secção 5.2, fórmula [5], neste documento) ao comutador de tomada em serviço do transformador respectivo. 7.3 Emissão e controlo de execução das ordens Uma vez elaborada uma ordem de descer ou de subir ao comutador de tomadas em serviço de um transformador, a mesma só será emitida se não estiver em curso uma manobra de mudança de tomadas; caso contrário, a emissão da ordem aguardará o fim da mudança em curso. Adicionalmente, uma ordem de descer/subir ao comutador de tomadas em serviço de um transformador só será emitida se o comutador não estiver na tomada extrema inferior/superior; caso contrário, a ordem será cancelada e não será emitida. À emissão de ordens corresponderá a emissão das correspondentes sinalizações (referidas, no presente documento, nas secções e 3.4.2). Após a emissão de uma ordem de subir ou de descer ao comutador de tomadas em serviço de um transformador, a função aguardará um período de tempo pré-fixado e ajustável entre 1 s e 50 s (correspondente à duração da mudança de tomada), findo o qual averiguará se o comutador efectivamente mudou de tomada no sentido correcto. Se a mudança de tomada não tiver sido correctamente efectuada, a função regulação de tensão ficará bloqueada em relação ao transformador em questão, e será emitida a sinalização avaria do dispositivo de comando do comutador de tomadas em serviço ordem não cumprida referida na secção deste documento. Notas: 1: Deverá ser considerada a possibilidade de ser parametrizada uma temporização de segurança que após o repouso do movimento regulador e em função das características do comutador de tomadas, permita evitar o bloqueio da função na passagem pelas tomadas intermédias. 2: Estando a função regulação de tensão em regime Automático e bloqueada, a passagem para regime Manual deverá resultar no desbloqueio da função. 3: As ordens voluntárias (efectuadas em modo manual ) que não provoquem a mudança de tomada não deverão provocar o bloqueio da função. No entanto, deverá ser sinalizado avaria do dispositivo de comando do comutador de tomadas em serviço ordem não cumprida referida na secção deste documento. 4: Caso ocorra a actuação da função de protecção Máximo de Tensão, não deverão ser enviadas ordens de subir ao regulador até que a função de protecção volte ao repouso. DNT Direcção de Normalização e Tecnologia Pág. 12/12