1 Aplicação de Dispositivos paa Limitação de Coentes de Cuto-Cicuito L. C. Zanetta J, C. E. M. Peeia, PEA-USP, V. A. F. Campos, PEA-USP e R.L.Santos, ISA-CTEEP Resumo- Este atigo apesenta os esultados elativos ao estudo de aplicação de equipamentos paa edução da coente de cuto cicuito no sistema da ISA-Cteep. Após uma análise bibliogáfica, foam desenvolvidos modelos de váios dispositivos limitadoes de cuto paa utilização com o pogama de tansitóios eletomagnéticos e também paa egime pemanente. Foi feita uma avaliação da eficiência dos dispositivos paa a edução da coente de cuto com base em simulações com o pogama ATP levando em conta os efeitos na tensão de estabelecimento. Foi desenvolvido um aplicativo paa avaliação da edução do cuto utilizando o pogama Anafas. Esse aplicativo pemite a escolha dos tipos de dispositivos a seem instalados e faz um históico compaando a evolução dos valoes de cuto paa cada altenativa geada pelo usuáio. O aplicativo apesenta também uma base de dados de modelos de limitadoes de cuto paa utilização no pogama ATP. Palavas-chave Cuto cicuito, limitado de cuto cicuito, tansitóios, egime pemanente. I. INTRODUÇÃO O objetivo do pojeto é desenvolve um sistema computacional em ambiente Windows e de utilização simples paa a análise de altenativas de alocação de dispositivos limitadoes de cuto-cicuito (DLC) na ede da ISA-Cteep. O sistema utiliza modelos de DLC s desenvolvidos no decoe do pojeto após análise das novas tecnologias em estudo atualmente, baseadas em eletônica de potência ou supecondutividade a altas tempeatuas. Também é objetivo deste tabalho a análise compaativa ente os dispositivos limitadoes de coente sob o aspecto de sobetensões causadas pela inteupção e, a pati dai, a definição de citéios ou indicadoes técnico-econômicos que supotem a decisão pela solução mais adequada a se adotada em sistemas onde se faz necessáia a limitação do nível de cuto-cicuito. A deteminação e simulação de cutos-cicuitos em sistemas de potência (inclusive junto a geadoes), além da deteminação da tensão de estabelecimento tansitóia em DLCs e disjuntoes e da egulação em tansfomadoes e eatoes no sistema são tópicos de inteesse paa o desenvol- Este tabalho foi financiado pela Cteep Companhia de Tansmissão de Enegia Elética Paulista. L. C. Zanetta J tabalha no LSP-USP Laboatóio de Sistemas de Potência da Escola Politécnica da USP (e-mail: lzanetta@pea.usp.b). R.L.Santos tabalha na Cteep Companhia de Tansmissão de Enegia Elética Paulista. vimento do tabalho poposto. O campo de aplicação compeende casos de alteações de configuação ou expansões da ede que acaetem no aumento do nível de cuto-cicuito ou, ainda, quando tal fato se manifesta já na concepção de sistemas novos. A metodologia utilizada foi inicialmente ealiza um levantamento bibliogáfico sobe dispositivos limitadoes de cuto em uso e em desenvolvimento, buscando possibilita a implementação de modelos paa egime pemanente e tansitóio. Em seguida foi feita a avaliação dos modelos e a implementação do aplicativo paa contole de aplicação de limitadoes com a vesão live Tubo Delphi da Boland. II. MODELOS DE LIMITADORES DE CURTO Os dispositivos com os modelos analisados foam os seguintes, listados inicialmente os já conhecidos, com tecnologia estabelecida e em uso e no final os dispositivos em desenvolvimento e com pouca aplicação atualmente: Reato de baamento Reato com núcleo de a Impedância de ateamento Dispositivo piotécnico Reato de inseção ápida Conexão back-to-back HVDC Light Tansfomadoes especiais (IPC) TCSC Thyisto Contolled Seies Capacito Limitadoes supecondutoes esistivos Cicuitos essonantes SSFCL - Solid State Fault Cuent Limite Resistoes poliméicos PTC Alguns dos dispositivos nomalmente são modelados de maneia extemamente detalhada, como po exemplo os que envolvem eletônica de potência, como a conexão back-toback, HVDC Light, TCSC Thyisto Contolled Seies Capacito, UPFC Unified Powe Flow Contolle e SSFCL - Solid State Fault Cuent Limite. Alguns modelos podem se epesentados de foma menos detalhada, como o TCSC, outos como o SSFCL estão em fase de estudos. Neste tabalho não foam exploadas as epesentações baseadas em convesoes da eletônica de potência. Alguns modelos podem se modelados de foma bastante simples, como os eatoes, se não foem consideados detalhes como a satuação e a capacitância em alta fequência. No caso dos dispositivos piotécnicos o modelo depende
2 basicamente do ensaio de fusão do elemento fusível, sendo utilizada uma cuva de esistência em função da fequência, já que o modelamento físico do deetimento do mesmo é elativamente complexo, sendo mais confiável a utilização de esultados de ensaios. Os modelos de supecondutoes podem se simplificados tabalhando-se com dois patamaes de esistência, paa os estados supeconduto e conduto, a pati da geometia do esisto e dos dados básicos do mateial supeconduto, como coente cítica e esistividade na condição nomal de opeação. A. Reato com núcleo de feo Reatoes com núcleo de feo podem se usados em séie ou paa secciona baamentos e podem se epesentados adequadamente em estudos de cuto cicuito com sua impedância, calculada nomalmente a pati dos valoes nominais de potência, tensão e fato de qualidade. 1 Z = + 1 j X q Q X X =, q = V R 2 tansfomado, utiliza-se o modelo de tansfomado monofásico do ATP, sem a epesentação da satuação. Os valoes dos paâmetos do tansfomado seão: 1 x 1 t Z p = + j Z q 2 1 x 1 t Zs = + j Z q 2 bp x V q = Z = Z = S S bs 2 2 t p Vs, bp, bs t t t p Onde: x t é a impedância do tansfomado em pu Z é a pacela da impedância do tansfomado no pimáio (neuto) Z é a pacela da impedância do tansfomado no pimá- p io (neuto) q é o fato de qualidade do tansfomado V e V são as tensões nominais do tansfomado p s S t são a potência e tensão nominal do tansfomado Onde: Z é a impedância do eato q é o fato de qualidade do eato X e R são a eatância e a esistência do eato Q e V são a potência e tensão nominal do eato Z p Fig. 2 Modelo do tansfomado de ateamento. Zs B. Reato com núcleo de a O modelo básico do eato com núcleo de a é o mesmo que o do eato com núcleo de feo, excluindo-se a possibilidade de epesentação da satuação. Podem se epesentadas as capacitâncias paa alta fequência de foma simila ao caso de tansfomadoes. Os valoes das capacitâncias são da odem de até centenas de pf. O modelamento paa egime pemanente é o mesmo que o do eato com núcleo de feo. RR C R LR C1 C2 Fig. 1 Modelo completo do eato com núcleo de a. C. Impedância de ateamento do neuto Nos casos de ateamento esistivo e indutivo o modelo é basicamente uma impedância, já no caso de ateamento com O teminal secundáio pode se ateado dietamente ou atavés de uma impedância. Em egime pemanente, como os pogamas tabalham intenamente em pu, o modelo é uma esistência em séie com uma eatância (em pu) a se incopoado no diagama de sequência zeo. Z t = Zt + 3Zn Onde Zn é a impedância do tansfomado de ateamento mais a impedância no secundáio, em valoes pu ou em Ω efletido no pimáio. D. Dispositivo Piotécnico O modelamento do dispositivo piotécnico é baseado em ensaios de laboatóio, em que paa uma deteminada coente de cuto, que é egistada de foma analógica ou digital, também é egistada a foma de onda de tensão, pemitindo o cálculo da esistência em função do tempo. O tempo de dispao do explosivo paa a inseção do fusível é de ceca de 1 ms após a supeação do limite de coente ajustado. Dos ensaios veifica-se que o tempo de inteupção do fusível é de ceca de 8 ms, incluindo a inteupção do aco, que dua a maio pate desse tempo, pois o aquecimento até o ponto de fusão é de ceca de 1 ms paa coentes póximas à nominal. A vaiação da cuva esistência x tempo não é muito
3 gande confome indica a Fig.3 a segui, que compaa os dois ensaios citados anteiomente. 25 1 2 2 esistência (Ohm) 15 1 Fig. 5 - Diagama tifásico do IPC 12. 5 1 2 3 4 5 6 7 tempo (ms) Fig. 3 Compaação esistência x tempo paa dois ensaios de dispositivo piotécnico. A implementação do modelo no ATP é feito com o uso da sub-otina models, cujo funcionamento é descito a segui: veifica se a coente passou do limite mínimo se passou o limite, a pati desse instante, insee a esistência confome a cuva do ensaio após 1 ms a esistência assume um valo fixo. O tempo de atuação da caga explosiva pode se alteado mas está padonizado em 1 ms. Paa estudos de egime esse limitado é um cuto (bypass) na condição pé-falta e um cicuito abeto no pós-falta. E. Reato de inseção ápida O eato de inseção ápida é modelado usando-se um modelo de dispositivo piotécnico em paalelo com um modelo de eato, com núcleo de feo ou núcleo de a, confome indicado na Fig. 4. O modelo do tansfomado basicamente é o mesmo que o dos equipamentos / limitadoes anteiomente apesentados mas com uma difeença impotante nas polaidades e nos paes de bobinas acoplados. O tansfomado utilizado tem ligação estela não ateada - estela não ateada e defasagem de 18 o. Os paes de bobinas com a indicação de polaidade são: A p N s N p A s N p C p C s N s N p B p Fig. 6 Paes de bobinas do tansfomado do IPC 12. B s N s No pogama AtpDaw a epesentação é a seguinte: Fig. 4 Inseção ápida de eato séie com dispositivo piotécnico. As chaves estão indicadas mas não são necessáias no modelamento, sendo usadas na pática somente paa manutenção ou ecaga após atuação do dispositivo piotécnico. Em elação ao egime pemanente, o dispositivo sofe a tansição de um cuto paa um eato, antes e após a falta. F. IPC Intephase Powe Contolle Uma das configuações de IPC mais eficientes é o IPC 12, mostado na Fig. 5, e dessa foma esse seá o modelo adotado como base. Fig. 7 Modelo do IPC no pogama AtpDaw. A análise do IPC pemite que se considee o seguinte modelo simplificado de sequência positiva do IPC 12 paa cuto tifásico.
4 X 3 I IPC Figua 8 Modelo de sequência positiva do IPC paa cuto tifásico. No modelo, X é a eatância do capacito do IPC, que deve se igual à eatância do eato no caso de epesentação com tansfomado ideal. Duante um cuto tifásico em um dos lados do IPC, não há contibuição do outo lado paa a coente de cuto tifásico e a coente vinda do IPC tem o mesmo valo da coente imposta em egime, havendo invesão do sentido paa cuto no lado baa. Paa o caso de cuto fase-tea no lado baa a coente fluindo do lado linha paa o lado baa seia a coente imposta na ede com invesão de polaidade e a coente no lado linha seia a coente imposta em egime com polaidade invetida na fase com falta e eduzida de 1/ 2 nas fases sãs. Dessa foma o modelamento necessitaia de fontes de coente paa o lado sem falta, mas como em estudos de cuto não é usual o modelamento de equipamentos com fontes de coente, popõe-se utiliza paa a sequência zeo o mesmo modelo de sequência positiva. G. TCSC Capacito séie contolado po tiisto O contole atua sobe os tiistoes em séie com o eato, o que coesponde apoximadamente a vaia o valo da eatância. O páa-aios ZnO deve potege o capacito conta sobetensões excessivas que podeão ocoe no caso de ciculação de coente de cuto. Assim o ZnO deve se selecionado paa evita a supeação do nível de isolamento dos componentes séie, que é um valo bem meno que o nível de isolamento fase-tea dos componentes póximos da ede. X 3 gap poteção eato amotec. Fig. 1 Modelo simplificado do TCSC. ZnO poteção No entanto o TCSC ainda não é utilizado comecialmente como um dispositivo contolado da coente de cuto cicuito. Paa egime pemanente o conjunto capacito/ eato /válvula seá epesentado simplificadamente po um capacito fixo. H. Limitado supeconduto do tipo esistivo A pincipal caacteística que define o momento de atuação do limitado supeconduto esistivo é a coente cítica que o mesmo supota, sendo a mesma obtida a pati da densidade de coente cítica do supeconduto e da áea de sua seção. Quando essa coente cítica é atingida, o supeconduto começa a pede sua caacteística supecondutoa. Dessa foma sua esistência aumenta e consequentemente sua tempeatua aumenta acima da tempeatua de supecondutividade. Como a esistência atinge um valo consideável, consequentemente há limitação da coente de cuto. O estado supeconduto é estabelecido após a eliminação da falta quando o sistema ciogênico etona à tempeatua nomal de opeação de 77 K. ZnO poteção gap poteção eato amotec. Fig. 9 Diagama do TCSC. Nesse caso o TCSC seá modelado confome indicado na Fig. 1. Fig. 11 Limitado de cuto supeconduto de 11 kv (pojeto piloto da Nexans) O modelo do limitado supe conduto esistivo implementado com o uso da sub-otina Models do ATP é uma esistência vaiável calculada a pati da tensão e coente medida no supeconduto, o equacionamento é baseado em [34] e as constantes físicas em [21]: Dados de entada: Tensão ente os teminais e coente
5 no supeconduto. Dado de saída: esistência do supeconduto O supeconduto possui 3 egiões distintas quanto ao seu compotamento: estado supeconduto: esistência baixíssima tansição: esistência cescente exponencialmente com a coente estado conduto: esistência alta com elevação linea com a tempeatua A segui o equacionamento da esistência paa cada egião de opeação, consideando a liga : Estado supeconduto Paa J < J c 77 E ρ sc = J c77 Onde: ρ sc é a esistividade na egião supecondutoa V E =,1 é o campo elético na fonteia ente o estado m supeconduto paa estado de tansição 7 A J c77 = 1,5 1 é a coente cítica paa peda de supecondutividade à tempeatua do nitôgenio líquido (77 m 2 K). Paa esses valoes de E e c77, tem-se: 9 = 6, 667 1 Ω m ρ sc Paa Tansição J J T < T c77 e c J T = 95 K é a tempeatua cítica de entada na egião c condutoa O campo elético é exponencial com a densidade de coente: J E = E J c77 E é o campo elético sobe o supeconduto J é a densidade de coente medida n é uma constante adimensional A efeência [21] indica o valo n = 4, ao invés de n =1 da efeência [34]. O aquecimento é consideado ápido, não levando em conta a tansfeência de calo do supeconduto paa o nitogênio líquido, sendo o acéscimo de tempeatua dado po. dt E J VI = = dt c c VI T = T + dt c T é a tempeatua do supeconduto T = 77 K é a tempeatua inicial do supeconduto, igual a do nitogênio líquido 6 J c = 1,5 1 é o calo específico volumético do supeconduto Km 3 A esistividade é dada po: n E ρ t = J Com E calculado a pati de (3.5). Estado conduto Paa T T c T ρn = ρt c T T c ρ n é a esistividade na egião condutoa a uma deteminada tempeatua 6 ρ = 7 1 Ωm é a esistividade no início da egião condutoa, paa a tempeatua cítica de 95 K. Paa simulações em egime pemanente, na condição pé falta utiliza-se a esistência do estado supeconduto e paa o pós falta utiliza-se a esistência do estado conduto paa a tempeatua cítica (paa esultados consevadoes) ou um valo um pouco supeio, já que o aquecimento após um peíodo inicial seá limitado pelo líquido efigeante (N2). I. Cicuito essonante paalelo Uma foma de limita a coente de cuto é com o uso de cicuitos essonantes. Em egime a impedância equivalente é a do capacito, pois o secundáio pode se consideado um cicuito abeto. Duante a falta a impedância é o paalelo ente o capacito e a impedância de cuto do tansfomado, já que o secundáio é paticamente cuto-cicuitado pelo ZnO O modelo no pogama ATP é apesentado na Fig. 12. Fig. 12 Modelo no ATP paa o limitado com cicuito essonante paalelo. J. Cicuito essonante séie A segui algumas possíveis configuações de limitadoes essonantes séie: c
6 Foi avaliada a influência do uso de um único limitado de cuto em cada caso, instalado em um dos pontos indicados em vemelho A, B ou C que oiginalmente são disjuntoes. B. Rede com IPC 12 O Inthephase Powe Contolle foi alocado em séie com a linha de 2 km ente as baas 2 e 3. Fig. 13 Configuações de limitadoes essonantes séie. A Fig. 14 mosta uma ede simples com o modelo no pogama ATP paa o limitado do tipo c). Fig. 14 Modelo do limitado essonante séie tipo b). Em condição pé-falta, no egime pemanente, a impedância do limitado é a associação em séie do capacito com o eato, com sua eatância com núcleo de feo no caso de eatoes satuáveis. No caso de cuto a impedância, paa cada um dos quato tipos seá: a) e b) Impedância do eato c) Paalelo da capacitância com a eatância de núcleo de a (Xsat) em séie com o eato d) Soma da impedância do capacito com a eatância de núcleo de a (Xsat) III. AVALIAÇÃO DA APLICAÇÃO DE DLC S Foam avaliados os efeitos na coente de cuto e na tensão de estabelecimento de váios dispositivos limitadoes de cuto. A. Rede elética e casos analisados Os estudos foam feitas paa uma ede elética com linhas de 23 kv e geação em 13,8 kv, indicada na Fig. 15. Fig. 16 Local de instalação do IPC 12. Supondo-se um caso com um IPC 12 com elação de tansfomação 1:1 e eatâncias jx1 e jx1 paa o eato e o capacito, a coente imposta em egime seia: VB VA VC VA VC VB I A = + = + = jx jx jx jx 1 1 1 1 VB VC VBC VA 3 = 9 = jx1 X1 X1 Onde V A é a tensão de fase e a coente está em fase com a tensão e I A é a coente na linha, indo da baa 3 paa a baa 2. 2 km 2 km Figua 15 Rede elética paa estudo dos dispositivos limitadoes de cuto. Fig. 17 Modelo do IPC 12. O IPC foi modelado com tansfomado ideal e eatâncias
7 de 1 Ω, de foma que a coente imposta na linha é de 231 A. As coentes no eato e no capacito ligados na fase A na saída do IPC (BAR_1) são as seguintes paa a situação sem falta: 25. [A] 187.5 essonantes séie: gap by-pass amotec. a) 125. 62.5. -62.5-125. -187.5-25. 1 2 3 4 [ms] 5 (f ile C3F_B_BAR3_IPC12.pl4; x-v a t) c:secunb-ipc A c:secunc-ipc A c:bar_3a-b32_1a factos: offsets: 1.77.77.77 Fig. 18 Coentes impostas na linha (Baa 3 Baa 2) pelo IPC. Obseva-se que as coentes no induto (vemelho) e no capacito (vede) tem paticamente o mesmo módulo e fomam um ângulo de ceca de 3 gaus em elação à coente imposta na linha (azul). Além destes estudos digitais, foi feita uma montagem expeimental, em escala eduzida, de um IPC 12. Nesta montagem foam obsevados divesos poblemas de opeação, como po exemplo a pesença de não lineaidades intoduzindo impacto nos esultados. Maioes investigações neste sentido deveão se efetuadas com este equipamento, sendo objeto de publicações futuas C. Rede com limitadoes essonantes séie Esses limitadoes foam aplicados de foma a secciona a baa 3 em 2 seções substituindo o disjunto. ZnO by-pass b) Fig. 2 Limitadoes essonantes avaliados. O eato adotado é de 26,5 mh ou 1, Ω com fato de qualidade 5 ou seja esistência de,2 Ω. O valo da capacitância deve se coesponde a uma eatância de 1 Ω, ou seja 265 µf. D. Cicuito essonante séie do tipo a) O gap foi ajustado paa dispaa com 7 kvp, o cicuito de amotecimento adotado foi simila ao utilizado em capacitoes séie, ou seja, 2 Ω com X/R = 5. Compaando-se a coente de cuto tifásico sem e com o cicuito essonante séie do tipo a) tem-se: 8 [ka] 46 12-22 -56-9 1 2 3 4 [ms] 5 C3F_B_BAR3.pl4: c:bar_3a-faltaa c:bar_3b-faltab c:bar_3c-faltac C3F_B_BAR3_RESS_SERIE1.pl4: c:bar_3a-faltaa c:bar_3b-faltab c:bar_3c-faltac Fig. 21 Compaação da coente de cuto tifásico na baa 3 ede sem limitado e com cicuitos essonantes séie do tipo a). A edução da coente de falta foi de 19,5%. E. Rede com dispositivo piotécnico Fig. 19 Alocação do limitado essonante séie. Foam consideadas as seguintes opções paa os cicuitos Fig. 22 Alocação do dispositivo piotécnico. A caga explosiva foi ajustada paa atua com a coente
8 de 11 kap e o ponto de alocação está indicado a segui (mesmo dos outos limitadoes). 1 4 [ka] 3 2 1 8 6 4 2 5 9 13 17 21 [ms] 25 (f ile C3F_G_GER1_PIROT.pl4; x-v a t) m:rlcc_a m:rlcc_b m:rlcc_c Fig. 23 Cuva esistência tempo do fusível do dispositivo piotécnico. 2 [ka] 15 1 5-5 -1-15 -2 5 9 13 17 21 [ms] 25 (f ile C3F_G_GER1_PIROT.pl4; x-v a t) c:pirota-barg2a c:pirotb-barg2b c:pirotc-barg2c Fig. 24 Coente no dispositivo piotécnico. Pode-se nota os pontos de descontinuidade nas coentes que são os pontos de entada da cuva esistência x tempo. Compaando-se a coente de cuto tifásico sem e com o dispositivo piotécnico tem-se: 25. [ka] 187.5 125. 62.5. -62.5-125. -187.5-25. 1 2 3 4 [ms] 5 C3F_G_GER1.pl4: c:barg1a-dum1 c:barg1b-dum2 c:barg1c-dum3 C3F_G_GER1_PIROT.pl4: c:barg1a-dum1 c:barg1b-dum2 c:barg1c-dum3 Fig. 25 Compaação da coente de cuto tifásico na baa do geado G1 ede sem limitado e com dispositivo piotécnico. A edução da coente de falta foi de 63,6%. Os esultados paa cuto fase-tea são os seguintes: -1-2 -3-4 1 2 3 4 [ms] 5 CFT_G_GER1.pl4: c:barg1a-dum1 CFT_G_GER1_PIROT.pl4: c:barg1a-dum1 Fig. 26 Compaação da coente de cuto fase-tea na baa do geado G1 ede sem limitado e com dispositivo piotécnico. Nesse caso veifica-se que a edução de falta coente de falta fase-tea é meno (24,3%) pois essa coente é bastante infeio à de falta tifásica e o ajuste do dispositivo piotécnico é de 11 kap, demoando mais paa atua. F. Rede com limitado supeconduto esistivo A simulação do limitado supeconduto esistivo apesenta como pincipal constante a se ajustada, o expoente n da função exponencial da egião de tansição ente os estados supeconduto e conduto, de foma que não haja gande descontinuidade na esistividade. J E = E J c77 Nesse caso foi utilizado o valo n = 4. Compaando-se a coente de cuto tifásico sem e com o limitado supeconduto esistivo tem-se: 25. [ka] 187.5 125. 62.5. -62.5-125. -187.5-25. 1 2 3 4 [ms] 5 C3F_G_GER1.pl4: c:barg1a-dum1 c:barg1b-dum2 c:barg1c-dum3 C3F_G_GER1_SUPERCOND.pl4: c:barg1a-dum1 c:barg1b-dum2 c:barg1c-dum3 Fig. 27 Compaação da coente de cuto tifásico na baa do geado G1 ede sem limitado e com limitado supeconduto esistivo. 11 88 66 44 n 22 1 2 3 4 [ms] 5 (f ile C3F_G_GER1_SUPERCOND.pl4; x-v a t) m:t_a m:t_b m:t_c Fig. 28 Tempeatua da esistência supecondutoa.
9 Veifica-se que nesse caso a elevação de tempeatua foi gande devendo se avaliada alguma medida como alteação da geometia do supeconduto paa diminui o aquecimento. 16 14 12 1 8 6 4 2 1 2 3 4 [ms] 5 (f ile C3F_G_GER1_SUPERCOND.pl4; x-v a t) m:r_a m:r_b m:r_c Fig. 29 Resistência do limitado supeconduto. A edução da coente de falta foi de 65,1%. Veifica-se que o ponto de descontinuidade nas coentes é bastante póximo ao dos casos com dispositivo piotécnico. Os esultados paa cuto fase-tea são os seguintes: 4 [ka] 3 2 1-1 -2-3 -4 1 2 3 4 [ms] 5 CFT_G_GER1.pl4: c:barg1a-dum1 CFT_G_GER1_SUPERCOND.pl4: c:barg1a-dum1 Fig. 3 Compaação da coente de cuto fase-tea na baa do geado G1 ede sem limitado e com limitado supeconduto esistivo. A edução na coente de falta fase-tea foi de 29,9%. G. Comentáios De foma a facilita a compaação dos esultados obtidos, paa a ede estudada, foi elaboada a tabela a segui que mosta a edução da coente de cuto paa cada altenativa. Enquanto os gáficos anteioes apesentam o compotamento da coente em egime tansitóio, nesta tabela são mostados os esultados obtidos em egime pemanente. Os esultados mostam que o IPC foi o dispositivo que pemitiu a maio edução na coente de cuto na baa 3 de 23 kv, se apoximando bastante da situação com seccionamento de baamento. Os demais limitadoes de alta tensão (23 kv) tiveam desempenho simila. Os cicuitos essonantes com uso de esistoes ZnO apesentaam poblemas de enegia nos mesmos, mostando dificuldades na aplicação pática. Tipo limitado baa edução edução cuto IPC 12 B3 27,3% 29,9% IPC 24 B3 27,3% 29,9% ess. séie a) B3 19,5% 13,5% ess. séie b) B3 12,2% 4,5% ess. paal. B3 23,6% 32,6% eato a B3 18,2% 13,1% G1 63,6% 59,6% secc. baa B3 33,4% 37,2% G1 65,2% 66,6% piotécnico G1 65,1% 27,1% ins. eato / piotécnico G1 63,6% 24,3% esist. ate. G1-89,7% esist. supecond. G1 65,1% 29,9% O limitado essonante paalelo, apesa de eduzi satisfatoiamente a coente de cuto, apesenta coentes elevadas nos elementos em paalelo. Já paa os casos de cuto na baa do geado 1 (13,8 kv), o desempenho dos difeentes tipos de limitadoes foi muito póximo, dessa foma a escolha do limitado em casos eais devendo ecai em citéios de custo. IV. APLICATIVO PARA ANÁLISE DE LIMITADORES DE CURTO O aplicativo foi desenvolvido paa o ambiente Windows na linguagem Delphi, usando a vesão live Tubo Delphi, o pogama faz a leitua dos dados de um aquivo do pogama e apesenta uma inteface paa inseção de dispositivos limitadoes de cuto veificando a edução na coente de cuto po meio dos esultados calculados pelo Anafas. O aplicativo tem os seguintes ecusos básicos: Leitua do aquivo de entada do Anafas Inseção de elementos limitadoes de cuto no aquivo Anafas Execução do Anafas com o aquivo alteado Compaação dos esultados com e sem alteações (aplicação de limitadoes) Fonecimento de modelos de limitadoes paa o pogama ATP. O aplicativo foi desenvolvido de foma a facilita o contole dos dispositivos utilizados de foma simples e intuitiva e fonecendo o modelo de limitadoes paa utilização no pogama ATP. cuto tifásico cuto fase tea
1 A. Tela inicial Salto-Cabeuva em Cabeuva após a inseção de um eato na linha Salto-Bauu (no teminal Salto) com valo de 2 Ω, X/R=5 e Vnom=44 kv. Fig. 31 Tela inicial do pogama. O pogama faz a leitua do aquivo de Anafas e convete paa tabelas de banco de dados. Na tela inicial é possível faze busca de baas e linhas u- sando os campos específicos de busca po nome, tipo de ligação, númeo e nome de baa, etc. B. Tela de visualização de esultados A segunda tela do pogama é paa visualização de esultados. Nessa tela podem se selecionadas as baas que se deseja ve os esultados de cuto. Fig. 33 Tela de inseção de DLC s (Salto-Bauu) As alteações são acumulativas ou seja, o caso 2 consiste na instalação de 2 eatoes com núcleo de a cada um em 1 linha. Paa o caso de inseção de limitadoes seccionando baas a tela é a seguinte, mostando uma situação em que foi selecionada a baa S.Bábaa 44 colocando as linhas S.Bábaa-Aaaquaa e S.Bábaa Sumaé na baa nova coespondente ao DLC escolhido. Fig. 32 Tela de compaação de esultados. Paa auxilia a escolha das baas, pode se feita a pesquisa po tensão, nome ou númeo. C. Tela de inseção de limitadoes de cuto Nessa tela são escolhidos os limitadoes a seem inseidos na ede, sendo feita a escolha do tipo, do modo de instalação (em séie ou seccionando baa), os paâmetos do limitado e do local de instalação. Na Fig. 33 a segui é mostado o caso de um eato com núcleo de a a se instalado na linha Salto-Bauu (no teminal Salto) com valo de 2 Ω, X/R=5 e Vnom=44 kv. Nessa tela é mostado o aquivo de alteação do caso base (.alt) sendo também atualizada a lista de limitadoes inseidos. A segui um exemplo com inseção um eato na linha Fig. 34 Definição do seccionamento de baa paa instalação de DLC. Veifica-se que nas telas do pogama sempe existe a opção de busca po nome, númeo, tensão, etc. D. Tela de modelos paa simulação no ATP Nessa tela são fonecidos os modelos de limitadoes a seem usados no pogama ATP. O usuáio escolhe o tipo de limitado, o nome das baas ente as quais ele seá instalado e os paâmetos. Na Fig. 35 um caso de cicuito essonante séie com dispao via gap.
11 Fig. 35 Modelo ATP cicuito essonante séie com dispao via gap. O modelo apesentado pode se selecionado e copiado paa inseção em aquivo de entada do ATP no modo texto. V. CONCLUSÕES Nesse pojeto foam desenvolvidos modelos de dispositivos limitadoes de cuto paa aplicação no pogama de tansitóios eletomagnéticos e também paa aplicação no pogama de cálculo de cuto em egime pemanente. Com os modelos de limitadoes de cuto, o efeito destes dispositivos podem se avaliados em tansitóios, utilizando o pogama ATP. O aplicativo paa avaliação dos DLC s em egime pemanente facilita a taefa de avaliação dos pontos de instalação de limitadoes utilizando o pogama Anafas, atavés da leitua, alteação e execução de casos de cuto. VI. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS [1] J. Amon F., P. C. Fenandez, E. H. Rose, A. D Ajuz, A. Castanheia, Bazilian Successful Expeience in the Usage of Cuent Limiting Reactos fo Shot-Cicuit Limitation, Intenational Confeence on Powe Systems Tansients (IPST 5), Monteal, Canada, June 19-23, 25, Pape No. IPST5-215 [2] C. Machado, J. N. Fukuoka ; E.A.Rose ; A. Violin ; M.L.B. Matinez; C.A.M. Saaiva, Switching a seies eacto - a concept developed to limit the level of shot cicuit cuents, IEEE Powe Tech Poceedings, 21, Poto, Vol.3, 1-13 Sept. 21, p. 6 [3] ABB Calo Emag Mittelspannung GmbH, Limitado IS, Folheto n. DECMS 2243 2 PT, Alemanha. [4] A. D Ajuz, Limitação de Cuto-Cicuito em Sistemas de Potência, IEEE PES 27, Basília, palesta. [5] N. Ottosson, L. Kjellin, Modula Back-to-Back HVDC, with capacito commutated convetes (CCC), AC-DC Powe Tansmission, 28-3 Nov 21, Confeence Publication no. 485, IEE, p. 55-59 [6] ABB, HVDC Ligth, http://www.abb.com/hvdc [7] J. Bochu; P. Pelletie; F. Beauegad;G. Gaston The Intefase Powe Contolle- A New Concept fo Managing Powe Flow Within AC Netwoks IEEE Tansactions on Powe Delivey, Vol. 9, No. 2, Apil 1994. [8] J. Bochu E Beauegad G. Moin J. Lemay P. Pelletie S. Khei The IPC Technology - A New Appoach fo Substation Upating with Passive Shot-cicuit Limitation, IEEE Tansactions on Powe Delivey, Vol. 13, No. 1, Januay 1998. [9] Kamal Habashi Jean-Jacques Lombad Sami Mouad, The Design of a 2 MW Intephase Powe Contolle, IEEE Tansactions on Powe Delivey, Vol. 9, No. 2, Apil 1994. [1] J. Bmhu E Beauegad J. Lemay. Steady-State Analysis of Powe Flow Contolles using the Powe Contolle Plane, IEEE Tansactions on Powe Delivey, Vol. 14, No. 3, July 1999. [11] G. Sybille, Y. Haj-Mahani,G. Moin, E. Beauegad, J. Bachu J. Lemay P. Pelletie Simulato Demonstation of the Intefase Powe Contolle Technology, IEEE Tansactions on Powe Delivey, Vol. 11, No. 4, Octobe 1996. [12] F. Beauegad Jacques Bochu Gaston Moin Piee Pelletie Intephase Powe Contolle with Voltage Injection, IEEE Tansactions on Powe Delivey, Vol. 9, No. 4, Octobe 1994. [13] J. Bochu, F. Siois, L. Gaant, J. Allad Compaison of Substation Upating Techniques Using a Novel Gaphical Method Based on System Planning Constaints, IEEE Tansactions on Powe Delivey, vol. 22, no. 3, July 27. [14] J. Bochu, J. Lemay. Optimization of the fault-cuent limiting tansfome (FCLT), IEEE Powe Engineeing Lette, Jan 21. [15] C. Gama, L. Ängquist, G. Ingestöm, M. Nooozian, "Commissioning and Opeative Expeience of TCSC fo Damping Powe Oscillation in the Bazilian Noth-South Inteconnection, Cige Session 2, 14-14, Pais. [16] R. Oizondo, R. Alves, UPFC Simulation and Contol Using the ATP/EMTP and MATLAB/Simulink Pogams, Tansmission & Distibution Confeence and Exposition: Latin Ameica, 26. TDC '6. IEEE/PES, 15-18 Aug. 26 p.1-7 [17] M.L. Kothai, N. Tambey, Design of UPFC contolles fo a multimachine system, Powe Systems Confeence and Exposition, IEEE PES24, 1-13 Oct. 24, p. 1483-1488, vol. 3. [18] L.C. Zanetta J., M. Peeia, "Limitation of Line Fault Cuents with the UPFC," Intenational Confeence on Powe Systems Tansients (IPST 7), Lyon, Fance, June 4-7, 27. [19] F. Mumfod, Supeconducting fault cuent limites, IEE Colloquium on a Look at Tomoow, 8 Jun 1995, p. 6/1-6/7. [2] Adelwitz Technologiezentum GmbH (ATZ), High Tempeatue Supeconductos (HTS), http://www.atz-gmbh.com/hts/hts.html [21] J. Langston, M. Steue, S. Wooduff, T. Baldwin, J. Tang, A geneic eal-time compute Simulation model fo Supeconducting fault cuent limites and its application in system potection studies, IEEE Tansactions on Applied Supeconductivity, vol. 15, No. 2, Pat 2, June 25, p. 29 293. [22] S.S. Kalsi, A. Malozemoff, HTS fault cuent limite concept, IEEE Powe Engineeing Society Geneal Meeting, 24, 1-1 June 24, p. 1426 143, vol. 2. [23] S. Kozak, T. Janowski, Physical and numeical models of supeconducting fault cuent limites, IEEE Tansactions on Applied Supeconductivity, vol. 13, no. 2, Pat 2, June 23, p. 268 271. [24] H. Kado, M. Shibuya, T. Matsumua, M. Ichikawa, Inductive type fault cuent limite with Bi-2223 thick film on a MgO cylinde, IEEE Tansactions on Applied Supeconductivity, vol. 13, no. 2, pat 2, June 23, p. 24-27 [25] B.W. Lee, K.B. Pak, J. Sim, I.S. Oh, H.G. Lee, H.R. Kim, O.B. Hyun, Design and Expeiments of Novel Hybid Type Supeconducting Fault Cuent Limites, IEEE Tansactions on Applied Supeconductivity, vol. 18, no. 2, June 28, p. 624 627. [26] K. Fuushiba, T. Yoshii, Y. Shiai, K. Fushiki, J. Baba, T. Nitta, Powe System Chaacteistics of the SCFCL in Paallel With a Resisto in Seies With a ZnO Device, IEEE Tansactions on Applied Supeconductivity, vol. 17, no. 2, pat 2, June 27, p. 1915 1918. [27] G.G. Kaady, Concept of a combined shot cicuit limite and seies compensato [powe lines], IEEE Tansactions on Powe Delivey, vol. 6, no. 3, July 1991, p. 131 137. [28] X. Zhang; L. Ming, Using the Fault Cuent Limite With Spak Gap to Reduce Shot-Cicuit Cuents, IEEE Tansactions on Powe Delivey, vol. 23, no. 1, Jan. 28, p. 56 57. [29] H.G. Samiento, A fault cuent limite based on an LC esonant cicuit: Design, scale model and pototype field tests, Bulk Powe System Dynamics and Contol - VII. Revitalizing Opeational Reliability, 27 irep Symposium, 19-24 Aug. 27, p. 1 5. [3] M.M. Lanes, H.A.C. Baga, P.G. Babosa, Limitado de Coente de Cuto-Cicuito Baseado em Cicuito Ressonante Contolado po Dispositivos Semicondutoes de Potência, IEEE Latin Ameica Tansactions, vol. 5, no. 5, Septembe 27, p. 311-32. [31] S. Sugimoto, J. Kida, H. Aita, C. Fukui, T. Yamagiwa, Pinciple and chaacteistics of a fault cuent limite with seies compensation, IEEE Tansactions on Powe Delivey, vol. 11, no. 2, Apil 1996, p. 842 847. [32] EPRI Electic Powe Reseach Institute, Solid-State Fault Cuent Limites (SSFCL), 28, http://www.sandia.gov/ess/publications/ Confeences/ 28/PR8_Pesentations/sundaam_epi.pdf
[33] R. Stumple, J. Skindhoj, J. Glatz-Reichenbach, J.H.W. Kuhlefelt, F. Pedoncin, Novel medium voltage fault cuent limite based on polyme PTC esistos, IEEE Tansactions on Powe Delivey, vol. 14, no. 2, Apil 1999, p. 425 43. [34] L. Ye, K.P. Juengst, Modeling and Simulation of High Tempeatue Resistive Supeconducting Fault Cuent Limites, IEEE Tansactions on Applied Supeconductivity, vol. 14, No. 2, June 24, p. 839 842. 12