SISTEMA INTERLIGADO NACIONAL SIN NO DIA 10/11/2009 ÀS 22h13min

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1 PERTURBAÇÃO NO SISTEMA INTERLIGADO NACIONAL SIN NO DIA 10/11/2009 ÀS 22h13min Audiência Pública Brasília, 16 de dezembro de 2009

2 Sumário Condições Operativas no Instante da Perturbação Descrição da Perturbação Condições Meteorológicas no dia 10/11/2009 e Hipóteses consideradas como causa dos Curtos - Circuitos Principais Providências em Andamento / Recomendações

3 Situação do SIN no Instante Anterior à Perturbação: 22h13min Valores em MW Geração Hidráulica Geração Térmica 0 Intercâmbio Total Consumo Geração Hidráulica Geração Térmica 30 Geração Eólica 80 Intercâmbio Total -683 Consumo Geração Hidráulica Geração Térmica 530 Geração Eólica 14 Intercâmbio Total Consumo LIM(N-2) = Sistema operava acima dos padrões de Segurança Elétrica Operação N-2. LIM(N-2) = Geração Hidráulica Geração Térmica 621 Geração Nuclear Intercâmbio Total -177 Consumo Sistema Interligado Nacional Geração Hidráulica Geração Térmica Geração Nuclear Geração Eólica 44 Consumo

4 Geração Hidráulica no Instante Anterior à Perturbação: 22h13min Valores em MW Bacia Disp. Geração Folga (MW) (MW) (MW) Grande Paranaíba Tietê Paraná Paranapanema Paraíba do Sul Tocantins Outras TOTAL Res.Operativa(RPO) Saldo Acima RPO LIM(N-2) = 5800 LIM(N-2) = Disp. Geração Folga Bacia (MW) (MW) (MW) Iguaçu Uruguai Jacuí Outras TOTAL Res.Operativa(RPO) Saldo Abaixo RPO -220 Operação N-1 = Potência Disponível = MW (9 unidades geradoras) Sistema operava acima dos padrões de Segurança Elétrica Operação N-2. Saldo total acima RPO = MW Visa atender eventuais crescimentos de consumo e/ou perdas de unidades geradoras.

5 Descrição da Perturbação A ocorrência se deu a partir do desligamento das LTs de 765kV entre Ivaiporã e Itaberá devido a três curtos-circuitos monofásicos praticamente simultâneos, próximo a SE Itaberá, comprovados pelos registradores de perturbações. A acentuada queda de tensão resultante causou o desligamento dos bipolos de corrente contínua e das interligações em 500 e 230 kv entre as regiões Sul e Sudeste/Centro-Oeste provocando o colapso de tensão no sistema SE/CO, tendo como conseqüência desligamentos seqüenciais em grande parte do sistema de alta tensão e usinas do sistema interligado, com interrupção de MW, atingindo principalmente os Estados de São Paulo, Rio de Janeiro, Espírito Santo, Mato Grosso do Sul e Minas Gerais. O tempo médio de restabelecimento das cargas foi de 222 minutos. 5

6 Descrição da Perturbação do dia 10/11/2009 às 22h13min. Separação da UHE Itaipu 60 Hz e Região Sul das Regiões SE/CO SE/CO Foz do Iguaçu Itaipu 60 Hz 765kV 500kV ~ ECE 765kV - Lóg. 8. Trip máq. 10, 12, 14, 18 e 18A SUL Fornec. Sul = MW Ivaiporã φ BT T0=22h13min Itaberá Tijuco Preto C 1 765kV 500kV C 2 φ AT T1=T0+13,5 ms C Interligações em 500 e 230kV φ CT T2=T1+ 3,5 ms 345kV 500kV Recebime mento SE/CO = MW 6

7 Sequência de eventos na SE Itaberá - Saída para Ivaiporã Abertura CC ΦC -TBarra A Barra A Abertura C1 Abertura C2 Abertura C3 CC ΦB -TC1 CC ΦA -TC2 13,5 ms 3,5 ms 31,0 ms 10,9 ms 3,4 ms 42,2 ms Tempo 48 ms Início do evento 62,3 ms Tempo total = 104,5 ms Efeito resultante para o SIN Abertura dos 3 circuitos entre Ivaiporã e Itaberá CC 1 Φ -T CC 3 Φ -T CC 1 Φ -T CC 2 Φ -T CC 2 Φ -T 7

8 Sequência de eventos na SE Itaberá - Saída para Ivaiporã A perturbação teve início com uma falta monofásica (fase B), na LT 765kV Ivaiporã - Itaberá C1. A falta foi eliminada em torno de 48ms por atuação da proteção de distância em ambos os terminais. A falta ocorreu praticamente na SE Itaberá. Após 13,5ms ocorreu o 2º curto-circuito, na fase A da LT 765kV Ivaiporã-Itaberá C2. A falta foi eliminada em 48,8ms por atuação da proteção da LT. Essa falta também ocorreu praticamente na SE Itaberá. Após 3,5ms da falta no C2, ocorreu o 3º curto-circuito, na fase C da Barra A de 765kV de Itaberá. A falta foi eliminada pela atuação da proteção diferencial de barras, comandando a abertura automática dos disjuntores associados a barra. Após 45,6ms, ocorreu o desligamento automático da LT Ivaiporã - Itaberá C3, pela atuação do relé de sobrecorrente de neutro do reator da linha, no terminal de Ivaiporã. 8

9 Evidência dos Curtos-Circuitos Oscilograma da SE Itaberá LT para Ivaiporã circ. 1 Desligamento LT Itaberá Ivaiporã C1 765kV 9

10 Evidência dos Curtos-Circuitos Oscilograma da SE Itaberá LT para Ivaiporã circ. 2 Desligamento LT Itaberá Ivaiporã C2 765kV 10

11 Evidência dos Curtos-Circuitos Oscilograma da SE Itaberá LT para Ivaiporã circ. 3 Desligamento LT Itaberá Ivaiporã C3 765kV 11

12 Principais desligamentos sequenciais da perturbação Abertura da LT 500 kv A.Vermelha S.Simão T0 + 1,4s 3 Abertura da LT 500 kv A.Vermelha Marimbondo T0 + 1,9s 4 7 Abertura da LT 345 kv Ouro Preto Vitória T minutos Separação das Usinas do Paraná e Paranapanema Início dos desligamentos cerca de 0,8 seg e separação total T0 + 2,6s 5 Bloqueio do elo CC por subtensão Os conversores começaram a desligar em cerca de 2 seg (V<48%) Desligamento total T0 + 8,5 seg Abertura da LT 500 kv Ibiuna Bateias C1 e C2 T0 + 0,68 s 2 Colapso de tensão no suprimento aos estados de SP, RJ e ES logo após a abertura do 765 kv e Ibiuna Bateias 500 kv

13 Principais desligamentos sequenciais da perturbação Abertura da LT 500kV Ibiúna - Bateias; Desligamento de 4 unidades geradoras na UHE Itaipu 60 Hz; Colapso de tensão nas áreas SP/RJ/ES; Desligamento do Elo de Corrente Contínua que interliga Itaipu 50 Hz ao SIN; Desligamento da UHE Itaipu 50 Hz (9 unidades geradoras) e Paraguai; Desligamento em cascata no Sudeste/Centro-Oeste: Desligamento de grande parte do sistema de transmissão dos estados: SP, RJ, ES e MS (tensões: 500, 440, 345, 230 e 138 kv); Desligamento das Usinas Hidrelétricas do rio Paraná e Paranapanema(São Paulo); Desligamento da Interligação dos estados Acre e Rondônia com o SIN; Desligamento da Usina Nuclear de Angra dos Reis (unidades geradoras 1 e 2); Desligamento de usinas hidráulicas nos estados do Rio de Janeiro e Espírito Santo. 13

14 Atuação dos Esquemas de Ilhamento 1. Houve a atuação do esquema de controle de emergência, lógica 8 Esquema de corte de geração em Itaipu 60Hz para abertura total do tronco de 765kV entre Tijuco Preto e Ivaiporã, comandando o disparo de 5 unidades geradoras em ITAIPU. Houve a atuação do esquema de controle de emergência, lógica 4 Esquema de abertura do trecho Foz do Iguaçu - Ivaiporã por atuação do relé de taxa de freqüência de Itaipu, comandando os desligamentos das LTs 765kV Foz do Iguaçu - Ivaiporã circuitos 1, 2 e 3. Obs.: A atuação desses esquemas de ilhamento permitiram que a região Sul praticamente não fosse afetada. 2. Separação do sistema Acre-Rondônia através da abertura controlada das interligações em 230 kv evitando o colapso dessas regiões Esquemas de ilhamento das usinas dos rios Tietê, Pardo e Paranapanema por subfrequência, preservando cerca de MW na área São Paulo Abertura controlada de LTs de 500 kv evitando a propagação do defeito para as áreas Goiás/Distrito Federal, Mato Grosso, regiões Norte e Nordeste e parte de Minas Gerais. 14

15 Situação do SIN logo após a perturbação: 22h13min. Valores em MW PA / MA Não houve corte de carga Atuação da PPS e do ERAC evitaram o colapso nos estados de AC/RO Atuação do ERAC GO,MT e MG Atuação do ERAC 0 SP, RJ, ES, MS e MG(parte) ficaram isolados RS/SC/PR Separação controlada pela atuação das lógicas de Itaipu e das proteções salvaguardou o sistema Sul 15

16 Estado/Região 16 Carga Interrompida (MW) Tempo Médio (min) Energia Interrompida (MWh) SP ( 87 ) ,0 RJ 6231 (100) ,8 ES 1342 (100) ,7 MG 517 (10 ) ,5 SUDESTE (65) ,0 PR 53 (1) 3 2,7 SC 35 (1) 18 10,5 RS 16 (0,5) 6 1,6 SUL 104 (1) 9 14,8 GO 89 ( 7 ) 9 13,4 MT 190 ( 29 ) ,3 MS 588 (100 ) ,2 CENTRO- OESTE 867 (27) ,9 AC ,5 RO ,0 NORTE 195 (7) 30 97,5 AL 54 (4) 31 27,9 BA 150 (6) 30 75,0 PB 94 (13) 5 7,8 PE 414 (21) ,8 RN 38 ( 5 ) 5 3,2 SE 52 (12 ) 5 4,3 NORDESTE 802 ( 8 ) ,0 BRASIL ( 40 ) ,2 Áreas mais atingidas Recomposição das Cargas Relação entre a carga interrompida e a carga no instante da ocorrência(%) Cargas interrompidas pelo Esquema Regional de Alívio de Carga ERAC

17 Condições Meteorológicas Adversas 10/11/2009 Região sujeita a fortes chuvas, rajadas de vento e descargas atmosféricas. 17

18 Condições Meteorológicas Adversas 10/11/2009 Descrição do evento: Frente fria com chuvas significativas e vento no norte de Santa Catarina e no Paraná. Área: Estados de Santa Catarina e Paraná Linhas de 500kV e 750kV, trechos Foz do Iguaçu/ Ivaiporã e Ivaiporã / Itaberá Condição de tempo: A partir das 14h observam-se condições de tempo severo em Foz do Iguaçu e Cascavel, com ocorrência de chuvas,ventos e descargas atmosféricas. Chuvas registradas: Estação Fazenda Agrolim (Município de Itaberá) operada pela Duke Energy 24mm concentrados em curto período de tempo. 18

19 Registro Acumulado de Descargas Atmosféricas dia 10/11/2009 Acumulado de 13:00 às 14:00 SE Itaberá 19

20 Registro Acumulado de Descargas Atmosféricas dia 10/11/2009 Acumulado de 22:10 às 22:20 - ZOOM SE Itaberá 20

21 Hipóteses consideradas como causa dos Curtos - Circuitos Pelos registros gráficos e de imagem dos equipamentos afetados, as equipes técnicas estão considerando como causa dos curtos - circuitos as seguintes hipóteses: Descargas atmosféricas e/ou redução da efetividade dos isoladores submetidos às condições meteorológicas adversas chuvas intensas e ventos. 21

22 Isolador de Pedestal SE Itaberá LT para Ivaiporã Fase B C1 MARCAS DA DESCARGA 22

23 23 Sinais de descarga elétrica

24 Relatório Técnico Providências Tomadas ou em Andamento Inspeções rotineiras de manutenção do sistema de 765 kv identificaram trincas na parte inferior de alguns isoladores de pedestal o que conduziu à investigação da suportabilidade dielétrica dos mesmos. Resultados das pesquisas e ensaios realizados em conjunto com o CEPEL indicam que embora as trincas não tenham afetado o desempenho dos equipamentos e que os mesmos atendem às especificações das normas técnicas(nbr 6936), sua suportabilidade pode sofrer redução em função da intensidade de chuvas.chuvas superiores a 3 mm/min poderão reduzir em até 30 % a capacidade dielétrica desses equipamentos, aumentando a possibilidade de ocorrerem descargas elétricas, incorrendo em curtos-circuitos. FURNAS,com base nos resultados das pesquisas, implementará, em caráter emergencial, medidas adicionais relativas ao desempenho dos isoladores que se mostrem efetivas tais como a utilização de booster shed, graxas de silicone, revestimento de silicone(rtv), etc, Março de 2010 FURNAS, face à uma possível perda de rigidez mecânica e tendo em vista que fabricantes mostraram a possibilidade de fornecer tais equipamentos com maior robustez do que os utilizados atualmente, adquiriu um total de 103 isoladores, objetivando a troca dos que apresentam trincas, utilizando-os prioritariamente na SE Itaberá. 24

25 25 De Caráter Estratégico : Relatório Técnico Indicação de Providências O ONS encaminhou proposta ao CMSE visando a definição de diretrizes relacionadas à segurança do sistema de transmissão de escoamento da potência da UHE Itaipu, associando-as às condições operativas e meteorológicas, contemplando riscos, custos e impactos no SIN, em especial para o período que antecede a implantação das providências que visam dar maior capacidade dielétrica aos isoladores de pedestal das SEs do tronco de 765 kv. Prazo: Dezembro/2009. O ONS e EPE deverão propor ao MME, em função das condições observadas na operação do SIN, aperfeiçoamentos no critério de segurança, atualmente adotado no planejamento da expansão e no planejamento da operação. Esse critério de segurança deverá ser aplicado em determinados sistemas de transmissão de suprimento à(s) Região(ões), Estado(s), grandes centros de consumo, bem como em troncos de transmissão de escoamento de grandes blocos de geração. Na definição da solução a ser adotada deverão ser contemplados os riscos, os custos, bem como os impactos para o SIN. Prazo: Fevereiro/2010.

26 Relatório Técnico Indicação de Providências EPE/ONS deverão analisar a viabilidade de se utilizar equipamentos de compensação reativa controlável na área S. Paulo, no sentido de reduzir o risco de colapso de tensão em ocorrências que envolvem a perda de grandes troncos de transmissão Março / Furnas deverá agilizar os estudos de transitórios no RTDS ( Real Time Digital Simulator) para reavaliação da proteção dos reatores de linha do tronco de 765 kv, de forma a evitar as situações nas quais elevadas correntes transitórias nos neutros dos reatores impliquem em risco de desligamento dos circuitos de 765 kv Março / Até a conclusão dos estudos deverá, em caráter excepcional, proceder ao bloqueio da proteção de sobrecorrente residual instantânea desses reatores Providência já tomada. 26

27 Relativas à Propagação da Perturbação: Relatório Técnico Indicação de Providências Analisar a viabilidade de implantação adicional de medidas de controle e de Sistemas Especiais de Proteção (SEP) para evitar o colapso de tensão para contingências dessa gravidade Maio / em especial, a implantação de Proteção contra Perda de Sincronismo - PPS nas interligações S/SE-CO Fevereiro /2010 Analisar a possibilidade de implantação de esquemas de ilhamento adicionais de modo a reduzir a propagação dos desligamentos; - em especial, parte do Espírito Santo com a LT 345kV Ouro Preto Vitória Março / 2010 Nos esquemas de ilhamento deverá ser considerada a geração térmica próxima aos centros de carga,como as usinas nucleares de Angra I e II Abril /

28 Relatório Técnico Indicação de Providências Relativas ao Processo de Recomposição das Cargas: - avaliação do black start das usinas de Porto Primavera, A. Vermelha, Nilo Peçanha,Pereira Passos,Fontes,Furnas,L.C.Barreto e M.Moraes, bem como a viabilidade de implantação desse recurso em outras usinas do SIN Maio / avaliação das dificuldades de comunicação na CTEEP e ELETROPAULO Fevereiro / avaliar a viabilidade de utilizar a geração térmica nos processos de recomposição, especialmente nas áreas Rio de Janeiro e Espírito Santo Abril / avaliar a viabilidade de estabelecer novos corredores de recomposição, em especial para a área Espírito Santo considerando a LT 345 Ouro Preto Vitória e as UHEs Aymorés e Mascarenhas Março /

29 Comentário Embora esse blecaute tenha sido de maior severidade(perda do sistema de escoamento de Itaipu), com relação aos ocorridos em 1999 e 2002, seu impacto foi de menor gravidade, preservando a integridade do Sul, Norte e Nordeste, 90% de MG e totalidade do DF. Isto se deve aos investimentos realizados em transmissão em especial às interligações inter regionais e aos sistemas especiais de proteção e de ilhamento que vem sendo implantados : SE Bauru Carga Interrompida : 70% 2002 : LT 440kV Ilha Solteira Araraquara (2 circ.) Carga Interrompida : 55% 2009 : Sistema de 750 kv e 2 Bipolos de CC Carga Interrompida : 40% - apenas 4 estados de forma significativa. Demais estados atuação do ERAC 29

30 30 FIM

31 31 APOIO

32 32 Aplicação de Booster Shed