Capítulo 1. Introdução e Revisão Bibliográfica

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1 Itrodução e Revsão Bblográfca

2 Itrodução e Revsão Bblográfca INTRODUÇÃO. OBJETIVO O objetvo deste trabalho fo o de desevolver um estudo sstemátco para estabelecmeto de paralelsmo de almetadores (AL s) a rede aérea prmára de dstrbução, vsado mmzar as terrupções o forecmeto de eerga elétrca aos cosumdores durate servços programados ou emergecas. A rede fo represetada com formações colhdas a operação do sstema e com dados reas meddos em campo, cofrmado a possbldade do paralelsmo etre estes almetadores, sem daos aos cosumdores ou atuações devdas dos dspostvos de proteção dos dsjutores destes crcutos prmáros.. MOTIVAÇÃO Um aspecto mportate relacoado à operação de sstemas de dstrbução é o referete à seguraça as ações de restabelecmeto pós-perturbações, que evolvam a ecessdade de trasferêca de cargas etre almetadores aéreos prmáros de uma mesma Estação Trasformadora de Dstrbução (ETD), etre dferetes trasformadores (TR s) e até mesmo ETD s, de forma cofável e segura, observado os requstos de carregameto e tesão míma a ível sstêmco. Daramete, há um grade úmero de maobras emergecas ou mesmo programadas os AL s aéreos prmáros das cocessoáras de eerga

3 Itrodução e Revsão Bblográfca 3 elétrca. Mutas destas maobras são executadas com a terrupção de trechos dos AL s devdo ao coservadorsmo aplcado às maobras de paralelsmo. Atualmete, ão estão dspoíves formações téccas sufcetes para maobras com o coceto de evtar a terrupção de trechos maobráves. As decsões e ações, referetes às maobras ecessáras para os remaejametos de cargas, são de competêca dos operadores que atuam as salas de cotrole da operação e, em mutos casos, estão respaldadas a experêca de cada um, acumulada ao logo do tempo. Este trabalho vsa dspoblzar suporte técco aos operadores das salas de cotrole, apoado-os as tomadas das decsões e apresetado uma estratéga ótma para o restabelecmeto das cargas terrompdas, cosderado varáves acessadas em tempo real como perfl de carregameto em dferetes horáros, restrções e volações dos íves de tesão de forecmeto ou lmtes de carregameto de equpametos evolvdos as maobras de recomposção. É ada, objetvo deste trabalho, apresetar uma metodologa de estudo que cotemple emergêcas em AL s de ETD s, com os respectvos crtéros de restabelecmeto de cargas, através de trasferêcas e remaejametos para as mas dferetes e possíves stuações de operação, permtdo aos operadores recursos para aálse das maobras a serem fetas em stuações de restabelecmeto. A valdação da cosstêca e corporação dos resultados do trabalho pelos usuáros deve permtr que o mesmo possa ser agregado às fuções de tempo real, de forma que possa se cofgurar em uma ferrameta estratégca para as ações de restabelecmeto sstêmco. O resultado deste estudo deve forecer apoo à operação de tempo real, de forma que, a partr dos dados aqustados, o operador detfque a abragêca da emergêca e ecotre a melhor seqüêca de maobra a ser realzada, cosderado aspectos restrtvos em tempo real, como perfs dos carregametos e

4 Itrodução e Revsão Bblográfca 4 restrções estruturas a ível sstêmco e local, bem como dcar as ações para recofguração da rede observado maobras complemetares para adequação de íves de tesão e carregameto. O operador deve cosderar as aálses relatvas aos íves de seguraça pós-dstúrbo, cofgurado as cargas remaescetes restabelecedo-as por fotes alteratvas. Deve decdr sobre o custo da volação de algumas das varáves de cotrole versus a seguraça sstêmca para a ocorrêca de uma seguda cotgêca com o sstema elétrco a ova cofguração..3 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA Da pesqusa bblográfca realzada para o tema de paralelsmo de almetadores a rede aérea de dstrbução prmára, percebe-se que este é um tema pouco estudado até os das de hoje, apresetado um úmero bem reduzdo de trabalhos e pesqusas. Os trabalhos ecotrados ctam o paralelsmo de uma forma tímda. A segur é apresetado o estado da arte sobre paralelsmo de almetadores em sstemas aéreos de dstrbução de eerga elétrca, bem como uma aálse crítca das metodologas exstetes para a cofguração em ael fechado etre almetadores de uma mesma subestação, porém de trasformadores dsttos.

5 Itrodução e Revsão Bblográfca 5.3. CORRENTE DE CIRCULAÇÃO NAS CHAVES DE VIS-À-VIS¹ DURANTE TRANSFERÊNCIA DE CARGA. DURK, LATEEF e BAGHZOUZ, 004. Durate um tervalo de tempo, o resultado da operação de dos AL s em ael fechado pode (em algus casos extremos) resultar em um fluxo de correte excessvo crculado através da chave seccoadora de vs-à-vs. Determou-se que, o fluxo de correte as chaves seccoadoras de vs-àvs pode ser excessvo quado um dos dos almetadores aéreos for almetado por um úco trasformador e o outro almetado por um baco de trasformadores em paralelo (Trasformadores de mesma capacdade). A operação em ael fechado em um curto período de tempo, durate uma trasferêca de carga resulta, a maora das vezes, em um ovo fluxo de correte através da chave seccoadora de vs-à-vs meor que sua capacdade costrutva, ão gerado problemas durate sua abertura. Algumas stuações, em especal o paralelsmo de almetadores aéreos, coduzem a corretes excessvas que resultam em rsco para os operadores que maobram estes equpametos. A operação dos almetadores aéreos em ael fechado, a por codção, faz com que corretes de alta tesdade crculem por eles, com valores sufcetes para operar o relé de sobrecorrete, resultado o deslgameto do(s) almetador(es) aéreo(s), ormalmete após o fechameto da chave seccoadora de vs-à-vs. ¹ Palavra que vem do Fracês e sgfca defrote, em fase, etc.

6 Itrodução e Revsão Bblográfca 6 Não se espera problemas quado dos almetadores são suprdos por duas fotes de mpedâcas equvaletes e smlares. Já o caso de mpedâcas sgfcatvamete dferetes, pode-se esperar algum tpo de problema a operação devdo à ova cofguração..3. APLICAÇÃO DE MODELO DE ALIMENTADOR BIDIRECIONAL SIMPLIFICADO ACELERANDO OS CÁLCULOS DE QUEDA DE TENSÃO E PERDA DE CARGA. CHEN e WANG, 995. Sob a codção ormal de operação, um sstema de dstrbução aéreo é recofgurado para elmar um trasformador ou uma sobrecarga em um almetador, balacear a carga e mmzar as perdas o sstema. As restrções de queda de tesão e as lmtações de ampacdade dos codutores são os fatores mas mportates durate o projeto e operação do sstema de dstrbução. Os modelos de almetadores Bdrecoas podem ser adotados para acelerar os cálculos de queda de tesão e perda a carga, especalmete durate o estágo de operação. Assume-se que, sob codções ormas de operação, o almetador troco ao logo de seu percurso teha um codutor de mesma btola e também que a tesão ao logo do mesmo seja pratcamete costate. O modelo b-drecoal de queda de tesão adotado pode ser smplfcado e modelado como a fgura.. Este modelo fo desevolvdo para mater uma queda de tesão o poto de carga equvalete. Uma carga equvalete é coectada o almetador produzdo a mesma queda de tesão orgal

7 Itrodução e Revsão Bblográfca 7 o fal do almetador. Desevolvdo para ambas as dreções de fluxo o almetador. Fgura. Modelo bdrecoal de queda de tesão. As perdas o cobre, em cada trecho do almetador, são represetadas proporcoalmete ao comprmeto e ao quadrado do carregameto destes trechos..3.3 DESENVOLVIMENTO DE MODELO DE PERDAS SIMPLIFICADO PARA ANÁLISE DE SISTEMA DE DISTRIBUIÇÃO. CHEN, CHO e CHEN, 994. Em um sstema de potêca, as perdas a rede aérea de dstrbução são modfcadas de acordo com o crescmeto da demada e da extesão da área de cobertura. Cotudo, a aálse covecoal de perdas cosderado o modelameto detalhado do sstema é dfícl e pratcamete mpossível de ser realzada pelo grade volume de dados evolvdos. O comportameto da demada de um almetador, bem como suas perdas, é fução das característcas como cargas, fases das tesões desequlbradas e da temperatura ambete. A estmatva correta do carregameto do trasformador, pelo cosumo padrão dáro e pelo modelameto detalhado do sstema de dstrbução, é ecessára para garatr a precsão do cálculo

8 Itrodução e Revsão Bblográfca 8 de perdas. As característcas de carregameto de cosumdores coectados em um dado almetador são dferecadas pela composção das cargas e o hábto de cosumo. O carregameto horáro dos trasformadores de dstrbução, bem como o tpo de carga característca e o seu cosumo de eerga mesal, pode ser obtdo com a detfcação dos cosumdores à ele coectados. No sstema de dstrbução da Tapower (cocessoára de eerga da Talâda), mutos trasformadores coectados em delta-aberto são usados para suprr as cargas moofáscas e trfáscas smultaeamete. Ecotraram-se séros problemas de desequlíbros troduzdos estes tpos de trasformadores, pos somete duas das três fases do sstema são coectadas o lado prmáro destes trasformadores. No Brasl, váras empresas de eerga também adotam este tpo de cofguração. O aumeto do carregameto o almetador troduz um aumeto o fluxo de correte, aumetado as perdas a lha e os erolametos do trasformador. A melhora do fator de potêca do almetador resulta a dmução da compoete reatva da correte e, coseqüetemete, a perda os codutores e os erolametos do trasformador também são reduzdas. Em geral, a perda o almetador dmu com o quadrado do fator de potêca e é learmete proporcoal ao comprmeto do almetador.

9 Itrodução e Revsão Bblográfca ESTUDO DA VIABILIDADE DO MELHORAMENTO NO ARRANJO DE UM ALIMENTADOR PRIMÁRIO DE RADIAL PARA ANEL FECHADO. CHEN, HUANG, GU, PU e HSU, 004. Estatístcas mostram que a prcpal causa das terrupções e coseqüetemete falta de eerga aos cosumdores fo devdo defetos a rede aérea dos almetadores prmáros. Caso seja possível se certfcar de que ehum servço é terrompdo quado uma smples falta ocorrer o almetador aéreo prmáro, a cofabldade do servço é melhorada cosderavelmete. Em geral, um fechameto em ael (fgura.) é projetado de modo que ehum cosumdor coectado á rede fque sem forecmeto quado uma falha ocorrer o almetador prcpal. Para alcaçar esta meta, o sstema de proteção deve ser atualzado. Todas as chaves de vs-à-vs podem ser substtuídas por dsjutores com capacdade de terrupção de correte de curto-crcuto compatível com a ova cofguração. Fgura. Dagrama esquemátco das três possbldades de paralelsmo de almetadores aéreos.

10 Itrodução e Revsão Bblográfca 0 Um ael é ormalmete formado pela terlgação de dos almetadores aéreos radas. A fgura. mostra o dagrama esquemátco das três possbldades de paralelsmo em um almetador. A maor dfereça etre estes três arrajos é a exstêca de duas fotes. Os arrajos em aés são classfcados em: Tpo I: Os dos almetadores formado um laço estão sedo almetados pelo mesmo trasformador de potêca. Tpo II: Os dos almetadores formado um laço estão sedo almetados por trasformadores dferetes, localzados a mesma subestação. Este tpo de cofguração pode ser dvddo em duas subclasses, com base a codção da terlgação das barras secudáras dos dos trasformadores, fechada ou aberta, como segue: Tpo II.: A terlgação ormalmete aberta. Tpo II.: A terlgação ormalmete fechada. Tpo III: Os dos almetadores que formam o ael estão sedo almetados por trasformadores dferetes localzados em subestações dferetes. A atureza e a cofabldade destes três tpos de arrajo são totalmete dferetes. O ael formado pelo arrajo do Tpo I é regular e ormalmete executado. O ael formado pelo arrajo do Tpo II é uma alteratva para formar um laço com uma melhor cofabldade. Em adção, o ael formado pelo arrajo do Tpo III é uma tercoexão de dos almetadores suprdos por subestações dsttas. Mutos fatores devem ser cosderados quado dos almetadores radas são cofgurados para ael fechado. Deste modo, observa-se: - ETD Correte de curto-crcuto, capacdade e ível de tesão;

11 Itrodução e Revsão Bblográfca - TR Relação de trasformação, mpedâcas, cargas e suas característcas, e; - AL Btola, comprmeto, carregameto, dstrbução e característca de carga. Não somete as característcas destes fatores são mportates, mas também suas varações para as dferetes codções de operação. Estes fatores afetam, cosderavelmete, a operação dos almetadores em regme permaete ou em uma perturbação quado estão fechados em ael. A capacdade dos trasformadores da subestação, a ampacdade dos codutores, os perfs de tesão ao logo dos almetadores, a relação e a graduação dos dspostvos de proteção, etc., devem ser examados para a certfcação de que o sstema tero esteja bem projetado, quado operado em ael fechado. A vabldade da atualzação do arrajo de acordo com o tpo do sstema deve cosderar: ) Tpo I: Na fgura., dos almetadores radas almetados pelo mesmo trasformador de potêca foram terlgados para formar um típco almetador em ael fechado, classfcado como Tpo I. Os fatores afetados este tpo de cofguração: a. As btolas dos codutores; b. Os comprmetos dos almetadores; c. Os carregametos; d. As dstrbuções de cargas ao logo dos almetadores; e. As característcas de cargas ao logo dos almetadores. Portato, a atureza destes almetadores é o fator chave para o sucesso da modfcação do arrajo de radal para o de ael fechado do Tpo I.

12 Itrodução e Revsão Bblográfca Em geral, os almetadores prmáros são classfcados como Almetadores com Lmtação Térmca (ALT) e Almetadores com Queda de Tesão lmtada (AQT). Os almetadores que suprem cosumdores em áreas urbaas e suburbaas, tedo curta extesão e alta desdade de carga, pertecem à classe do ALT. Geralmete, o fator de utlzação de um almetador radal, que forma um ael fechado, deve ser meor que 50% de sua capacdade omal, ou seja, a btola do codutor de qualquer um dos almetadores que formam o ael fechado deve ser sufcetemete para coduzr as cargas eles coectadas. Ao cotráro, o AQT ormalmete possu loga extesão e baxa desdade de carga. Para assegurar uma queda de tesão acetável o fal do almetador, cargas coectadas são ormalmete muto meores que a capacdade de codução dspoblzada. ) Tpo II: Os crcutos de dstrbução são almetados por dos trasformadores dferetes que estão localzados a mesma subestação, de acordo com a fgura.. Nestes casos, todos os fatores do arrajo Tpo I devem ser cosderados. No etato, em adção, os segutes fatores também precsam ser cosderados: a. A capacdade e a mpedâca dos dos trasformadores correlatvos da subestação; b. O carregameto e a característca de carga dos dos trasformadores correlatvos da subestação. Portato, o problema da formação do ael fechado do Tpo II é mas complexo que o do Tpo I. 3) Tpo III: O par de almetadores, suprdos por trasformadores

13 Itrodução e Revsão Bblográfca 3 dferetes que estão localzados em dferetes ETD s, foram coectados para formar um ael fechado. Os fatores de maor mpacto este tpo de arrajo é fução da atureza dos almetadores relacoados, dos trasformadores e da correlação etre as subestações de dstrbução. Portato, mas fatores devem ser cosderados, como a segur: a. Todos os fatores cosderados o Tpo II; b. A capacdade de curto-crcuto (CCC) das subestações assocadas; c. O ível de tesão das subestações. 4) Resumo: Os mpactos sobre o sstema e os cosumdores são meores quado se utlza o arrajo Tpo I, ode se modfca a codção de almetador prmáro de radal para ael fechado. Em outras palavras, o arrajo Tpo I é avalado como sedo o mas smples etre os três arrajos e também o mas vável. Os fatores que são cosderados o arrajo do Tpo II são mas complexos que os do Tpo I, portato, um esforço maor deve ser troduzdo a atualzação. O Tpo III é o mas complexo dos arrajos, um grupo de esforços deve ser troduzdo este tpo de atualzação e detro de uma boa operação. Assumdo que a rede de dstrbução fo bem projetada, para os arrajos do Tpo II e III, os cosumdores ão são terrompdos mesmo quado um dos trasformadores de potêca estver fora de servço. Os fatores que são mas cosderados a atualzação do sstema para a codção de ael fechado estão resumdos a tabela..

14 Itrodução e Revsão Bblográfca 4 Tabela. Fatores evolvedo o arrajo dos almetadores..3.5 MODELO SIMPLIFICADO DE ALIMENTADOR BIDIRECIONAL PARA CÁLCULOS EM SISTEMAS DE DISTRIBUIÇÃO. CHEN e WANG, 995. Em geral, a aálse do sstema elétrco de dstrbução drecoa para um procedmeto complexo devdo ao grade úmero de varáves evolvdas, da represetação matemátca dos város compoetes, além das ecessdades e lmtações especfcadas em cada cofguração do sstema. O equlíbro de carga ou a redução da carga ão suprda é cosderado

15 Itrodução e Revsão Bblográfca 5 como meta a recofguração do almetador quado há a ecessdade de elmar um trasformador ou até mesmo uma sobrecarga, mmzado a perda o sstema de dstrbução sob codções ormas de operação. Em cotrapartda, para a restauração do servço de forecmeto de eerga em uma zoa sob defeto, o objetvo é mmzar o úmero de cosumdores sem eerga em uma stuação de emergêca. A seqüêca de queda de tesão e perdas a rede aérea, para dferetes potêcas jetadas, são geralmete dferetes devdo à dreção do fluxo de potêca. Em geral, os almetadores com cargas coectadas dstrbuídas ão são blateras o sstema físco de dstrbução. Um crcuto T ou Π omal pode ser utlzado para represetar um segmeto do almetador aéreo etre dos potos adjacetes das cargas coectadas. Cotudo, esta represetação tora a rede extremamete grade. Devdo a todos os potos de cargas coectadas, é ecessáro represetar o almetador com barras de carga, facltado a aálse do fluxo de potêca, curto-crcuto, perdas e cotgêcas, o sstema de dstrbução. Etretato, é mpossível a aálse de todos os potos de cargas coectadas em uma barra. Portato, é ecessáro desevolver um modelo de almetador que combe váras cargas coectadas dscretas dstrbuídas para smplfcar almetadores complexos.. Dscussão Geral. Assumu-se que o almetador troco mostrado a fgura.3 possu codutor com a mesma btola ao logo do crcuto, cargas dscretas dstrbuídas, e que os valores de mpedâca e resstêca são represetados em pu. Em cotra partda, também fo assumdo que a tesão ao logo do almetador é pratcamete costate. Suposções podem ser fetas com as restrções dmuídas, garatdo atgr a precsão ecessára. Cotudo, um maor

16 Itrodução e Revsão Bblográfca 6 esforço é ecessáro. Fgura.3 Almetador geral. Para smplfcar as fórmulas de cálculo do modelo proposto, o prmero poto de carga coectada de ambos os lados de um dado almetador deve ser o mesmo. Portato, um trecho do almetador de maor comprmeto L E e L D deve ser removdo ates do modelameto. Depos do modelameto completo, o trecho removdo deve ser recoectado para o modelo do almetador equvalete. Defe-se L E e L D como: Se LE LD estabelece L = L 0 LD Etão estabelece L = L 0 L E Portato, o almetador amostrado pode ser redesehado como a fgura.4.

17 Itrodução e Revsão Bblográfca 7 Fgura.4 Modelagem do almetador amostrado. Algus cálculos são ecessáros para combar a dstrbução de carga dscreta, como segue: L t = L = R t = R = (.) (.) S t = = S = = P + j = Q (.3) Ode R t é o ídce total de eerga o trasformador; S = P + jq é a carga coectada ao logo do almetador o poto de carga, e S = P + jq é o t t t total de carga ao logo do almetador.. Modelo Bdrecoal para Queda de Tesão. Um modelo para queda de tesão fo desevolvdo para um poto de carga equvalete, ode a carga total S t está coectada, semelhatemete para a queda de tesão o fal do almetador quado as cargas estão dspersas. Ao logo do almetador, cada uma das cargas dscretas é cosderada para ser uma carga cremetal com uma dstâca cremetal, etão uma queda de tesão cremetal pode ser calculada. A queda de tesão o fal de um

18 Itrodução e Revsão Bblográfca 8 dado almetador pode ser obtda com as somas das quedas cremetas. O comprmeto equvalete ao logo do almetador, para o poto de carga equvalete, pode ser faclmete ecotrado com: j L = j= Lv = P P t (.4) É ecotrado supodo fator de potêca uforme e mpedâca de lha costate. A equação mostra que a queda de tesão em cada seção da lha é proporcoal ao comprmeto e ao carregameto do almetador. Como a tesão ao logo do almetador pode ser cosderada costate, a equação é cosderada sufcetemete precsa. a. Comprmeto equvalete. Para o modelo bdrecoal de queda de tesão proposto, ambas as dreções do fluxo de potêca devem ser cosderadas. Em coseqüêca, a suposção do fator de potêca uforme é removda. Se o almetador da fgura.4 estver coectado a barra, o comprmeto equvalete do poto A pode ser faclmete obtdo por, j L = j = Lv = S St (.5) De outra forma, se o almetador estver coectado a barra, o comprmeto equvalete do poto B é ecotrado por j L = 0 j = + Lv = S St (.6) Para cargas uformemete dstrbuídas L = v Lt Lt L v = (.7) Daí, o comprmeto total do modelo bdrecoal de queda de tesão é:

19 Itrodução e Revsão Bblográfca 9 L = v = Lv + Lv Lt (.8) b. Modelo equvalete de trasformador. O modelo equvalete de trasformador para o modelo bdrecoal de queda de tesão proposto é o mesmo que para o modelo udrecoal. Portato, o ídce R t para o TR modelo é a soma dos ídces do TR dvdual. O trasformador modelo é exatamete um TR composto. A ova base de R passa a ser ova R, e, ova R = Rt (.9) Portato, a mpedâca percetual do trasformador sobre esta ova base é: ova ova ova R R Z = Z = (.0) R R Z Ou, em admtâca: ova R Z Y = (.) ova R A admtâca total para todos os trasformadores é: = Y ova = = ( R Z ) (.) ova R Portato, a mpedâca equvalete para o modelo do trasformador é: Z eq ova R = = = ova Y = = ( R Z ) ( R Z ) = = R (.3)

20 Itrodução e Revsão Bblográfca 0 A resstêca equvalete do modelo do trasformador, como para a mpedâca equvalete acma, é: r eq = = ( R r ) = R (.4) O modelo bdrecoal de queda de tesão proposto pode, portato, ser smplfcado e modelado como mostra a fgura.5. Fgura.5 Modelo bdrecoal para queda de tesão. Este modelo fo desevolvdo para represetar, precsamete, a sére total de queda de tesão o fal de um dado almetador, para ambas às dreções de fluxo de potêca.

21 Itrodução e Revsão Bblográfca.3.6 PARALELISMO AVANÇADO DE TRANSFORMADOR. JAUCH, E.T. 00. Exstem três premssas para operação de trasformadores em paralelo: A) O trasformador deve cotuar com suas fuções báscas de cotrole de tesão a barra de carga como pré-ajustado. B) Os trasformadores devem atuar mmzado a correte de crculação etre eles. Esta stuação ocorre devdo à operação aproprada do seletor de tesão (dscordâca da posção do tap o seletor de tesão). C) As ações A e B devem operar corretamete em aplcação de város trasformadores. A mudaça de cofguração do sstema ou operação do dsjutor da estação muda a cofguração resultate da estação. São operações de paralelsmo especas as segutes codções do sstema: Os erolametos prmáros dos trasformadores em paralelo poderam ser almetados por dferetes fotes através das lhas de trasmssão, ou; Ter uma grade varação as mpedâcas relatvas dos trasformadores paralelzados quado da mudaça de tap. Estas codções de teresses especas podem resultar em uma operação desejável o cotrole dos trasformadores paralelzados utlzado o cotrole do tpo reatâca egatva, mestre/comadado, fator de potêca ou correte de crculação.

22 Itrodução e Revsão Bblográfca Fgura.6 Cofguração de subestação que pode resultar em trasformadores paralelzados. Pela fgura.6, verfca-se que: - A dfereça de tap causa a crculação de correte ( I c ); - A correte Ic é calculada pela dfereça de tesão de passo do tap e da mpedâca do trasformador; - Se C estver aberto = Operação depedete A correte IDC é assumda ser gual ão precsa de correção; - Se B ou D estverem abertos = Operação depedete A correte IDC dobra precsa da correção de correte; - Se A estver aberto = Operação em paralelo fotes separadas (ecessta balacear VAr); - I c é, a maor parte, VAr's desde que as mpedâcas dos trasformadores são prcpalmete reatâcas. Um dos fatores mas mportates a ser cosderado é que o fluxo de KW ão é cotrolado efetvamete pela posção do tap, mas pelas mpedâcas relatvas ou a defasagem de fase dos trasformadores. Um trasformador de potêca tem relação de X/R elevada (5 a 50). Que

23 Itrodução e Revsão Bblográfca 3 em geral, os sstemas de potêca são reatvos e a parte resstva das mpedâcas dos trasformadores é sgfcate. Uma mudaça de tesão em fase (como uma operação do seletor de tesão) aplcada em um crcuto reatvo (como a cofguração de trasformadores paralelzados) muda sgfcatvamete o fluxo de VAr do trasformador, mas ão o fluxo de potêca atva (kw). Desde que a mudaça de tap ão cra mudaças a crculação do fluxo do KW, esta gradeza ão deve ser um fator de cotrole do seletor de tesão paralelzado. Se o sstema ou a característca do sstema (ou a dscordâca de tap) possa afetar substacalmete o fluxo de KW através dos trasformadores, o cotrole determado deve ser somete a quatdade do fluxo de VAr..3.7 MODELAGEM E APLICAÇÃO DO PROGRAMA ATP PARA ESTUDOS DE PARALELISMO NAS REDES DE DISTRIBUIÇÃO ATENDIDAS POR SUBESTAÇÃO DE DIFERENTES FONTES. BERNARDON e VEIGA, 006. A modelagem efcete e adequada dos elemetos de um sstema elétrco é um dos prcpas fatores o processo de aálse dos paralelsmos as redes de dstrbução, ateddas por subestações de dferetes fotes. Depededo da quatdade e qualdade das formações dspoíves as cocessoáras de eerga elétrca, pode-se obter um maor grau de precsão em comparação a uma stuação real. Neste tópco são descrtas as téccas utlzadas para a modelagem dos elemetos elétrcos pertecetes às redes de trasmssão e de dstrbução, o programa ATP Draw.

24 Itrodução e Revsão Bblográfca 4 No ATP Draw as fotes são represetadas por geradores trfáscos e smétrcos, ou seja, sstema trfásco em que as tesões os termas dos geradores são seodas, de mesmo valor máxmo, e defasadas etre s de 0. Assm, para sua represetação, basta o usuáro dcar o valor da ampltude e defasagem agular da fote. Como valor de mpedâca tera é serdo o equvalete dos sstemas de trasmssão. Fgura.7 Crcuto equvalete da fote. O trasporte de eerga elétrca em um sstema de potêca é realzado através das redes elétrcas e o seu desempeho depede quase exclusvamete de sua geometra e de suas característcas físcas. Os parâmetros das redes são represetados por uma mpedâca em sére (resstêca e reatâca) e uma admtâca em paralelo (capactâca), como segue: Z = R. L + jx. L L (.5) Y = jb (.6) Ode: Z - mpedâca do trecho de rede por fase (Ω); r - resstêca utára por fase (Ω/km);

25 Itrodução e Revsão Bblográfca 5 xl - reatâca dutva utára por fase (Ω/km); L - comprmeto do trecho de rede (km); Y - admtâca em paralelo etre lha e eutro (S); B - susceptâca (S). As redes de dstrbução são classfcadas como lhas curtas, sedo razoável desprezar as capactâcas (admtâcas) para a terra, fcado o modelo apeas com uma mpedâca em sére. Fgura.8 Crcuto equvalete das redes de dstrbução. Para modelagem o ATP Draw é sufcete que as cocessoáras teham o cadastro do comprmeto, da quatdade de fases e do tpo de codutor utlzado em cada trecho da rede. As cargas elétrcas podem ser equlbradas ou desequlbradas, sedo represetadas por um cojuto de mpedâcas complexas Z = R + jx. A potêca absorvda por uma carga depede de sua atureza, e pode varar em fução da tesão a ela aplcada. Exstem város modelos para a represetação do comportameto da carga em fução da tesão aplcada, detre os quas destacamos: - cargas de potêca costate com a tesão; - cargas de mpedâca costate com a tesão. Para as cargas de potêca costate com a tesão, as potêcas atva e reatva permaecem costates, guas aos seus valores omas, ou seja:

26 Itrodução e Revsão Bblográfca 6 S = P + Q (.7) Ode: S - potêca aparete omal; P - potêca atva omal; Q - potêca reatva omal. Neste caso, a correte absorvda pela carga, quado almetada com uma tesão qualquer V, é obtda por: I S = (.8) V Ou seja, a correte absorvda é versamete proporcoal à tesão aplcada. Para as cargas de mpedâca costate com a tesão, a mpedâca da carga matém-se costate e, é obtda a partr das potêcas atva e reatva absorvdas quado almetada com tesão omal. Assm sedo: S = P + Q (.9) Potêca absorvda com tesão omal ( V ), resulta para a mpedâca (costate): Z V = (.0) S Para qualquer valor de tesão V aplcado à carga, a potêca absorvda será dada por: V S V S = = V S Z V = V (.) Ou seja, a potêca absorvda pela carga vara quadratcamete com a

27 Itrodução e Revsão Bblográfca 7 tesão ela aplcada..3.8 AVALIAÇÃO DA VARIAÇÃO DA CAPACIDADE DE CURTO-CIRCUITO AO LONGO DE UM ALIMENTADOR NA REDE DE DISTRIBUIÇÃO. CHEN e HUANG, 005. A varação da capacdade de curto crcuto (CCC), quado um almetador é modfcado de radal para ael fechado, é essecal para se examar a proteção após a recofguração. Portato, há a ecessdade de uma sstemátca smples e também de um método de avalação fraco, especalmete o estágo de plaejameto. Para reur estes requstos houve a ecessdade de adaptar o método MVA de curto-crcuto. No etato, o mpacto causado pela modfcação de um sstema de dstrbução, de radal para ael fechado e também o reflexo destas maobras em seus respectvos cosumdores, deve ser avalado de maera detalhada. A fgura.9 lustra o dagrama esquemátco das três possbldades de paralelsmo etre almetadores. O ael formado pelo arrajo do tpo I é formado por dos almetadores, suprdos pelo mesmo trasformador. O ael formado com o arrajo do tpo II é uma alteratva para formar um paralelsmo etre almetadores com uma melhor cofabldade. Em cosegute, o ael formado pelo arrajo do tpo III gera uma tercoexão etre dos almetadores, suprdos por duas subestações dsttas.

28 Itrodução e Revsão Bblográfca 8 Fgura.9 Dagrama esquemátco das possbldades de paralelsmo. A fgura.9 mostra um modelo de sstema de dstrbução prmáro para a avalação da varação da capacdade de curto-crcuto ao logo do almetador. Os fechametos dos aés são classfcados em: Tpo I: Dos almetadores, F# e F#, sedo almetados pelo mesmo trasformador e paralelzados através de CH VIS. Tpo II: Dos almetadores fechados em ael, cada um deles suprdos por trasformadores dferetes da mesma subestação. Esta cofguração esta dvdda em dos grupos, de acordo com o estado do dsjutor da terlgação das barras secudáras. Tpo II.: Com o dsjutor de terlgação de barras aberto. Tpo II.: Com o dsjutor de terlgação de barras fechado. Tpo III: Fechameto em ael de dos almetadores, suprdos por dferetes subestações.

29 Itrodução e Revsão Bblográfca 9 Fgura.0 Modelo de um sstema de dstrbução prmáro utlzado para fs de estudo. Como apresetado a fgura., o método do MVA é utlzado de maera a separar os compoetes de um determado crcuto, calculado o MVA de curto-crcuto para cada compoete em sua barra fta. Portato, o prmero passo para o cálculo deste método é coverter todos o compoetes relacoados em suas correspodetes capacdades de MVA s de curto-crcuto. A represetação da fórmula de coversão vem represetada a segur: S ( MVA) Estmada MVA CC = (.) Z pu Adaptado a fórmula para os codutores, vem: MVA CC = KV Z L Ω ( MVA) (.3) Ode CC, Estmada, pu e Ω, referem-se a curto-crcuto, capacdade estmada, por udade e ohm, respectvamete.

30 Itrodução e Revsão Bblográfca 30 Fgura. Esquema de cálculo do método do MVA para elemetos do crcuto. O dagrama de MVA é desevolvdo depos de covertdos todos os compoetes em seus respectvos MVA s de curto-crcuto. O segudo passo é a smplfcação do dagrama de MVA. A combação MVA sére e paralela deve ser calculada por (.4) e (.5), respectvamete. Falmete, calcula-se o MVA de curto-crcuto o poto da falta. Este método para estudo da capacdade de curto-crcuto de um sstema de dstrbução é de fácl compreesão e utlzação. Paralelo MVA CC = MVA = CC (.4) Séres = MVA CC (.5) = MVACC A capacdade de curto-crcuto ormalzada mostrada em (.6), é aplcada para represetar a varação da capacdade de curto-crcuto ao logo do almetador, causada pela recofguração da rede prmára. MVA C. C. C. orm (.6) MVA F CC,_ Tpo _ do _ Sstema F CC,_ Radal

31 Itrodução e Revsão Bblográfca 3 Ode, C. C. C. orm é a capacdade de curto-crcuto ormalzada MVA A CC _ Tpo _ do _ Sstema, : Capacdade de curto-crcuto ao logo do almetador para os três tpos de arrajo de ael ormalmete fechado. MVA A CC _ Radal, : Capacdade de curto-crcuto do almetador (arrajo radal orgal). O dagrama do método do MVA, para o arrajo do crcuto em ael fechado classfcado como tpo II., vem a segur a fgura.. De acordo com a estrutura do sstema, a capacdade de curto-crcuto ao logo do almetador F# pode ser represetada como: MVA A CC, TpoII. = MVA sa + MVA T + MVA ( K ) L + MVA T + MVA L + MVA LTL + MVA KL (.7) Substtudo (.) e (.3) em (.7), vem: MVA A CC, TpoII. = MVA sa Z + S ( pu ) ( K ) L Z ZT ( pu ) ( L + L + KL ) T T + KV L Ω + S T + TL KV L Z Ω (.8) Da equação.8, foram desevolvdas sete curvas represetado as capacdades de curto-crcuto, como mostra a fgura.3. A elevação dos íves de curto-crcuto se deu devdo os dos trasformadores estarem operado em paralelo. O fator K represeta a proporcoaldade etre o

32 Itrodução e Revsão Bblográfca 3 íco e o fal do almetador, passado pelo poto do curto-crcuto, coforme represetado a fgura.0. Fgura. Dagrama do método do MVA para a cofguração do tpo II.. Gráfco. Gráfco da capacdade de curto-crcuto versus local da falta a cofguração em ael fechado do tpo II.. Com um método fraco, smples e um plaejameto bem oretado, o método do MVA fo aplcado para avalar os cremetos da capacdade de curto-crcuto ao logo do almetador prmáro, quado sua cofguração muda de radal para ael fechado. As curvas da fgura.3 foram plotadas através de város arrajos a rede prmára. Estas curvas represetam as capacdades de curto-crcuto ao logo do almetador prmáro e foram faclmete desevolvdas através das fórmulas obtdas pelo método do MVA.

33 Itrodução e Revsão Bblográfca 33 Algus fatores mportates a capacdade de curto-crcuto foram cosderados, tal como a fução de curto-crcuto de uma lha ova, o comprmeto dos almetadores e a mpedâca dos trasformadores. Portato, as fórmulas são dervadas destes três prcpas fatores. As fórmulas de avalação da capacdade de curto-crcuto, bem como as curvas apresetadas, mostram as modfcações da rede e são objetos de aálses dos egeheros quado da avalação dos mpactos do curto-crcuto ao logo do almetador, especalmete durate o plaejameto da recofguração da rede.