Introdução aos Sistemas de Energia Elétrica

Documentos relacionados
Estabilidade de Sistemas de Potência a Pequenas Perturbações

SISTEMAS ELÉTRICOS. Sistemas p.u. Jáder de Alencar Vasconcelos

4 Cálculo de Equivalentes Dinâmicos

3. Elementos de Sistemas Elétricos de Potência

NOÇÕES DE ESTABILIDADE TRANSITÓRIA

Departamento de Engenharia Elétrica Conversão de Energia II Lista 7

Determinação da Reatância Síncrona Campos Girantes Máquina Síncrona ligada ao Sistema de Potência Gerador e Motor Síncrono

ESTUDO E ANÁLISE DE ESTABILIDADE TRANSITÓRIA PARA UM SISTEMA DE 9 BARRAS.

Conversão de Energia II

1 Sistema Máquina-Barra in nita: apresentação e modelagem

Máquinas Elétricas. Máquinas Síncronas Parte I. Geradores

Sistemas Elétricos de Potência 1 Lista de Exercícios No. 4

4 Cálculo de Equivalentes Dinâmicos

Valor por unidade. Mudança de escala Normalização Volts, A, VA,... -> p.u.

Cenários de Instabilidade

PÓS-GRADUAÇÃO PRESENCIAL MARINGÁ

COE879 Técnicas Avançadas de Controle em Sistemas de Potência

SISTEMAS ELÉTRICOS. CURTO CIRCUITO Aula 1 - Introdução Prof. Jáder de Alencar Vasconcelos

Partes de uma máquina síncrona

Questão 1. Gabarito. Considere P a potência ativa da carga e Q a potência reativa.

Máquinas elétricas. Máquinas Síncronas

Em um gerador síncrono, uma corrente contínua é aplicada ao enrolamento do rotor, o qual produz um campo magnético;

Lista de Exercícios 2 (Fonte: Fitzgerald, 6ª. Edição)

INTRODUÇÃO AOS SISTEMAS DE ENERGIA ELÉTRICA

Análise de Defeitos em Sistemas de Potência Casos Teste

Máquinas síncronas Características de operação em regime permanente

4 Cálculo de Equivalentes Dinâmicos

Aula 2 por fase e Sistema pu

O campo girante no entreferro e o rotor giram na mesma velocidade (síncrona); Usado em situações que demandem velocidade constante com carga variável;

3 Avaliação da segurança dinâmica de sistemas de energia elétrica: Resultados

Curto-Circuito. cap. 5

ASSOCIAÇÃO DE ENSINO E CULTURA PIODÉCIMO FACULDADE PIO DÉCIMO, CAMPUS III ARACAJU, SERGIPE MATERIAL PARA AULA DO ENAD ÁREA ESPECÍFICA

3ª LISTA DE EXERCÍCIOS DE SEP

Um grupo moto-gerador alimenta impedância trifásica Z ( ) (por fase) por meio de uma chave K. Com a chave aberta, rotação 1200 rpm e corrente de

ÍNDICE PREÂMBULO LISTA DE SÍMBOLOS

LINHAS DE TRANSMISSÃO DE ENERGIA LTE. Fluxos de Potência entre dois Barramentos

Operação e Controle de Sistemas Elétricos de Potência Lista de Exercícios No. 5 Não Precisa Entregar Exercícios sobre Geradores Síncronos

Prof. Abilio Manuel Variz

PEA 2504 LABORATÓRIO DE MÁQUINAS ELÉTRICAS 1º. Semestre 2006 Profs. Ivan Chabu e Viviane

Corrente simétrica Corrente parcialmente assimétrica

3 Avaliação da Existência do Fenômeno

FUNDAMENTOS DE ENERGIA ELÉCTRICA MÁQUINA SÍNCRONA

Modelagem de Aerogeradores em Estudos Elétricos

MOTORES DE INDUÇÃO. Estator: Campo Tres fases P polos (4-8) Distribução senoidal do fluxo. Rotor: Armadura Cilindro de ferro com conductores: Gaiola

ET720 Sistemas de Energia Elétrica I. Capítulo 4: Transformadores de potência. Exercícios

Avaliação da Estabilidade de Sistemas de Distribuição Considerando a Presença de Elevada Penetração de Geração Distribuída

Apêndice B Análise do Forno Elétrico a Arco em Regime Permanente

3. Elementos de Sistemas Elétricos de Potência

2 Estabilidade de Tensão

MÁQUINA SÍNCRONA FUNDAMENTOS DE MÁQUINAS SÍNCRONAS

Figura Circuito para determinação da seqüência de fases

Conversão de Energia II

CIRCUITO EQUIVALENTE MAQUINA

campo em 2 A e a velocidade em 1500 rpm. Nesta condição qual o valor do torque

COMPONENTES SIMÉTRICAS

GABARITO ERP20. Questão 1. Questão 2. Questão 3. ( ) e pu. b) pu; pu; pu e pu. As correntes subtransitórias no gerador e no motor são: pu pu

Temática Máquinas Eléctricas Capítulo Máquina Síncrona Secção LIGAÇÃO À REDE INTRODUÇÃO

GABRIEL DEL SANTORO BRESSAN INTRODUÇÃO AOS ESTUDOS DE CURTO-CIRCUITO

INTRODUÇÃO A SISTEMA DE ENERGIA ELÉTRICA DEFINIÇÃO DE SISTEMA POR UNIDADE (PU)

Máquinas Elétricas. Máquinas CA Parte I

PÓS-GRADUAÇÃO PRESENCIAL MARINGÁ

Máquinas de Corrente Alternada (ENE052)

4 Modelo Proposto para Transformador com Tap Variável e Impacto em Estudos de Estabilidade de Tensão

Conversão de Energia II

TE 158 Operação de sistemas elétricos de potência Lista de exercícios. Fator de Potência

Circuitos trifásicos

3 Análise da Estabilidade de Tensão em um Sistema Elétrico de Potência

PROVA DE CONHECIMENTOS ESPECÍFICOS. É característica que determina a um transformador operação com regulação máxima:

Considere uma máquina síncrona trifásica de ímanes permanentes com as seguintes características: S N =3kVA U N =260V p=3 ψ f0 =0.7Wb, Ls=5mH, rs=1ω.

Supondo que a linha de transmissão é infinita, represente: a) A distribuição espacial da tensão e da corrente nos instantes de tempo t = 100 µs e

Sistemas Elétricos de Potência 1 Lista de Exercícios No. 6

Reguladores de Velocidade e Regulação Primária

PEA MÁQUINAS ELÉTRICAS I 103 MÁQUINA SÍNCRONA EM CARGA - REAÇÃO DE ARMADURA

Controle de Sistemas Interligados. Prof. Glauco Nery Taranto Departamento de Engenharia Elétrica POLI/UFRJ

Manual de Utilização do Programa MULTSTAB

O estudo do fluxo de carga

A COMPENSAÇÃO SÉRIE CHAVEADA COMO SOLUÇÃO PARA O PROBLEMA DO COLAPSO TRANSITÓRIO DE TENSÃO NA INTERLIGAÇÃO NORTE-NORDESTE RICHARD LESTER DAMAS PAIXÃO

Circuitos Elétricos II

Máquinas Elétricas. Máquinas CA Parte I

Estudo do Efeito dos Transformadores de Relação de Transformação Variável sobre a Capacidade de Sincronização Intermáquinas

UNIVERSIDADE FEDERAL DE UBERLÂNDIA FACULDADE DE ENGENHARIA ELÉTRICA CURSO DE ENGENHARIA ELÉTRICA. Mateus Franco Silva

Questionário Escolhas Múltiplas CORRECÇÃO

UNIVERSIDADE FEDERAL DO ACRE

Análise da Corrente de Seqüência Zero

4 Análise em Regime Permanente e no Domínio do Tempo de Problemas de Estabilidade de Tensão em Sistemas Reais

F. MACIEL BARBOSA ESTABILIDADE DE SISTEMAS ELÉTRICOS DE ENERGIA

Sistemas P.U. Sistemas P.U. E Transformadores com relação não nominal Análise Nodal. Joinville, 11 de Março de 2013

AULA 4 PROTEÇÃO DE GERADORES RAFAEL DE OLIVEIRA RIBEIRO 1

Circuitos polifásicos 2/2008 Lista de Exercícios 1 LISTA 1

Circuito Equivalente

Motores Síncronos de Ímãs Permanentes com Partida Direta da Rede

8.0 Cálculo Matricial de Curto-Circuito

ANÁLISE DA ESTABILIDADE TRANSITÓRIA DE UM SISTEMA COM GERAÇÃO EÓLICA

Oscilações Eletromagnéticas e Corrente Alternada. Curso de Física Geral F328 1 o semestre, 2008

SNPTEE SEMINÁRIO NACIONAL DE PRODUÇÃO E TRANSMISSÃO DE ENERGIA ELÉTRICA

MOVIMENTO OSCILATÓRIO

Análise da Estabilidade de uma Rede de Teste

MIEEC Supervisão e Controlo de Sistemas Eléctricos. Controlo Automático de Geração AGC -

Décimo Quinto Encontro Regional Ibero-americano do CIGRÉ Foz do Iguaçu-PR, Brasil 19 a 23 de maio de 2013

2 Controle Carga - Frequência

Transcrição:

Introdução aos Sistemas de Energia Elétrica Prof. Dr. Roberto Cayetano Lotero E-mail: roberto.lotero@gmail.com Telefone: 35767147 Centro de Engenharias e Ciências Exatas Foz do Iguaçu 14/10/013 1

O problema de estabilidade Condição de operação de estado estável: todas as grandezas físicas, medidas ou calculadas, que descrevem a condição operativa do sistema, podem ser consideradas constantes para fins de análise. Distúrbio: ocorre uma mudança repentina ou uma sequência de mudanças em um ou mais parâmetros do sistema, ou em uma ou mais de suas quantidades de operação. Transitória: diz respeito aos fenômenos que se seguem à ocorrência de uma grande e súbita perturbação em um sistema de potência Em regime permanente (Estabilidade a Pequenos Sinais): resposta de um sistema a pequenas perturbações

Transitória: as equações não lineares que descrevem a dinâmica do sistema não podem ser linearizadas. Em regime permanente: pode ser analisada apropriadamente através de versões linearizadas de suas equações dinâmicas algébricas. O foco estará no estudo da estabilidade transitória.

Estabilidade transitória Pode ser estudada com base na primeira oscilação Modelo de gerador: fem interna transitória atrás da reatância transitória Não são representados os sistemas de excitação nem o de controle de velocidade

Para facilitar os cálculos 1. São consideradas somente as correntes e tensões de frequência síncrona. São utilizadas componentes simétricas para representar faltas assimétricas 3. A fem do gerador permanece constante, mesmo com as variações da velocidade

Dinâmica do rotor e equação de oscilação d m J T T T a m e m Ângulo medido em relação à referência estacionária no estator t m sm m dm d sm d m m dm m Ângulo medido em relação à referência que gira à velocidade síncrona d m J T T T a m e

Velocidade angular do rotor dm m d J P P P m m a m e d m M P P P a m e M é chamada constante de inércia da máquina

H energia cinêtica armazenada em MJ à velocidade síncrona potência nominal da máquina em MVA 1 1 Jsm Msm H H M S S S maq maq sm H d m Pa Pm Pe sm Smaq Smaq maq Hd P a Pm Pe s em por unidade S maq Hsistema Hmaq S sistema

Máquinas coerentes Máquinas que oscilam juntas, mesmo que tenham velocidades nominais diferentes. H d H d 1 1 P m1 Pe 1 P m Pe s s 1 pois oscilam juntas Hd s P m P e H H H P P P P P P 1 m m1 m e e1 e

Máquinas não coerentes H d H d 1 1 P m1 Pe 1 P m Pe s s d 1 d P P P P H1 H s m1 e1 m e d 1 1 Pm 1H Pm H1 Pe 1H Pe H1 1 1 1 HH s H H H H H H H d 1 1 s P P m1 e1

Para um sistema formado por duas máquina interligadas por uma linha sem perdas ativas P P P P P P m m1 m e e1 e d 1 1 Pm 1H Pm H1 Pe 1H Pe H1 1 1 1 HH s H H H H H H H d 1 1 s P m P e

A equação Potência-Ângulo jx d E i + - I + V t - I E i jix d V t referência I 1 I 1 + + E Rede de transmissão E - 1 - Y BUS Y Y Y 11 1 Y 1

P E E ( G cos B sen ) ' ' k k m km km km km mk Q E E ( G sen B cos ) ' ' k k m km km km km mk km k m

X d = j0,0 j0,1 1 j0,4 P 3 j0,4 Escreva as equações da potência elétrica antes, durante e após a falta no ponto P. A falta é eliminada retirando a linha.

Coeficiente de potência sincronizante P Potência mecânica igual à potência elétrica Pmax sen Ponto de operação aceitável? Pm 0 0 Pe Pe 0 Pe

Coeficiente de potência sincronizante P P P 0 e e0 e cos P P P sin P sin cos cos sin e0 e max 0 max 0 0 sin cos 1 P P P sin P cos e0 e max 0 max 0 P P P m sin e0 max 0 P P P P m e0 e max 0

Introdução aos Sistemas de Energia Elétrica 0 0 0 max 0 max 0 cos 0 cos coeficiente de potência sincronizante 0 eq. dif. de segunda ordem, linear. Solução? m e e s s e p s p s p n d H P P P d H P dp S P d S d H S f H 1 s p n S H

1 P Critério das áreas iguais 3 d d s H ( P P) t s s P 0 m H H s 4H Pt m m 0 e P t m d tt c s H Pt m c () t tt c s 4H P t m c 0

P Antes da falta o gerador está com a velocidade síncrona Pré-falta Pm Pa Devido à aceleração a velocidade do rotor aumenta Durante a falta 0 Com o aumento da velocidade o ângulo do rotor aumenta

P Pré-falta Pm Ao eliminar a falta a velocidade do rotor está acima da síncrona Durante a falta 0

P Ao eliminar a falta o gerador encontra esta potência elétrica no seu terminal devido ao aumento no ângulo Pós-falta = Pré-falta Pm Pa Durante a falta 0 a A velocidade do rotor está acima da síncrona e o ângulo continua aumentando

P O rotor atinge a velocidade síncrona Pós-falta = Pré-falta Pa Pm Durante a falta 0 a m

H d d P m Pe r s s H s dr P m P e H H d ( ) s H s d r d( r ) r Pm Pe s ( ) ( P P ) d 0 para e 1 r r1 m e 1 0 m

P O rotor atinge a velocidade síncrona Pm Durante a falta 0 m

P Pm Durante a falta 0 a m t

P cr max ( Pm Pe ) d ( Pm Pe ) d 0 0 cr cr s 4H Pt m cr 0 Pm Durante a falta 0 cr max

1 3 P P Pré-falta Pm Durante a falta 0

P Pré-falta Pm Durante a falta 0

P Pré-falta Pós-falta Pm Durante a falta 0

P Pré-falta Pós-falta Pm 0

P Ângulo crítico de eliminação da falta 0 cr max ( P P ) d ( P P ) d 0 m e m e cr Pré-falta Pós-falta Pm Durante a falta 0 cr max

ESTUDO DE ESTABILIDADE MULTIMÁQUINAS Representação Clássica 1. A potência mecânica de entrada de cada máquina permanece constante durante todo o período de cálculo da curva de oscilação.. A potência de amortecimento é desprezível. 3. A máquina pode ser representada por uma reatância transitória constante em série com uma FEM transitória constante. 4. O ângulo mecânico do rotor de cada máquina coincide com o δ, que é o ângulo de fase da FEM. 5. Todas as cargas podem ser consideradas como impedâncias em derivação a terra com seus valores determinados através das condições que prevalecem imediatamente antes das condições transitórias.

E 1 + - E + - E 3 1 3 + - X d1 X d X d3 Fronteira da rede aumentada Rede de transmissão 5 4 Y L4 Y L5 E V jx I Y L t P L V L ' d jq H i d i P mi Pei s L sin ' ' ' ' ' e1 1 11 1 1 cos 1 1 1 1 P E G E E G E E B sin E E G cos E E B ' ' ' ' 1 3 13 1 3 1 3 13 1 3

Um sistema de transmissão de 60 Hz, 30 kv, tem dois geradores e uma barra infinita. Os dados dos transformadores e linhas estão nas Tabelas a seguir. Uma falta trifásica ocorre na linha entre as barras 4-5, próximo da barra 4. Determine a equação de oscilação para cada máquina durante o período de falha e pós-falha, considerando que a linha é retirada. Os dados estão dados numa base de 100 MVA e 30 kv nas linhas de transmissão. G1 1 L4 4 5 3 G1: 400 MVA, 0 kv, X d = 0,067 pu, H = 11, MJ/MVA G: 50 MVA, 18 kv, X d = 0,1 pu, H = 8,0 MJ/MVA L5 G

Z série Y paralelo Barra a Barra R X B 1-4 0,0-5 0,040 3-4 0,007 0,040 0,08 3-5 0,008 0,047 0,098 3-5 0,008 0,047 0,098 4-5 0,018 0,110 0,6 Geração Carga Barra Tensão P Q P Q 1 1,030 / 8,88 3,50 0,71 1,00/6,38 1,85 0,98 3 1,000/0 4 1,018/4,68 1,00 0,44 5 1,011/,7 0,50 0,16

Solução por partes da curva de oscilação P Pré-falta Pm Durante a falta 0

P Pré-falta Pós-falta Pm Durante a falta 0

P a(n-) P a(n-1) P a(n) ω r,n-1/ ω r,n-3/ n- n-1 n t ω r,n-1/ - ω r,n-3/ d 180 f t P t H r, n1/ r, n3/ a, n1 t * n1 n1 n r, n3/ t * n n n1 r, n1/ t n n1 r, n1/ r, n3/ n-3/ n-1/ Δ n t 180 f t P H n n 1 a, n 1 Δ n-1 Δt n-3/ n-1/ t