Mitigação de VTCDs (AMTs)

Universidade Federal de ItajubáGrupo de Qualidade da Energia - GQEE

Professor: José Maria Carvalho Filhojmaria@unifei.edu.br

Sensibilidade dos Equipamentos

Topologia – SEI - Típico

Curva- CBEMA

Curva- ITIC

Curva- SEMI 47

Sensibilidade - Contatores

Sensibilidade - CLPs

Sensibilidade – AVVs (ASDs)

Mitigação de AMTs

Medidas Preventivas / Corretivas

Diminuir a severidade do afundamento de tensão (concessionária)

Redução da magnitude» Reconfigurar o sistema elétrico

Redução da duração» Ajustes de proteção

» Disjuntores mais rápidos

Filosofia - Mitigação AMTs

Medidas Preventivas / Corretivas

Diminuir a severidade do afundamento de tensão (concessionária)

Reduzir o no de ocorrências

» Práticas de projeto» Práticas de manutenção» Poda de árvores nas LDs» Limpeza na faixa de servidão LTs» Pára-raios de LTs (exemplo: Cemig)» Campanhas de conscientização contra queimadas,

vandalismo, etc....

Filosofia - Mitigação AMTs

Diminuir a sensibilidade dos equipamentos (Fabricantes)

Fontes internas de equipamentos – microcomputadores– vídeos – relógios digitais, etc.

Acionamentos mais robustos (ride through systems- RTS)

Diminuir a sensibilidade dos processos (Consumidor)

Conscientização do pessoal de engenharia do consumidor.............

Filosofia - Mitigação AMTs

Medidas Preventivas / Corretivas

Instalar condicionadores de energia e outros equipamentos

UPS – Estáticos– Cargas prioritárias– Alimentação de CLPs– Alimentação de sistemas de controle– Alimentação da bobinas de contatores, relés auxiliares

UPS- Rotativos– Cargas prioritárias

DVRs

RTS

Filosofia - Mitigação AMTs

Conclusões:

- Concessionária- Fabricante- Consumidor- Instituições de pesquisa

Solução conjunta

Análise de Custo Beneficio

Filosofia - Mitigação AMTs

Medidas Preventivas / Corretivas

Filosofia - Mitigação AMTs

Ações no Sistema do Consumidor

Estabilização da Tensão de Comando

Exemplo- Comando de MITs em BT

Estabilização da Tensão no Circuito de Potência

(Sem armazenamento de energia)

Tap Transformadores

Comutação sob carga eletromecânico:

Tempo de operação muito lento e incompatível para mitigar AMTs.

Mudança Eletrônica de Taps

Tempo de operação é de 1 a 1,5 ciclos, e não mitiga AMTs abaixo de 0,8 p.u.

Chave de Transferência

Break Before Make - BBM – Desconecta-se a fonte original antes da transferência

Make Before Break - MBB – não se desconecta a fonte original antes da transferência. Ocorre paralelismo momentâneo entre as fontes

Chave de Transferência

Transferência síncrona: Ambas as fontes estão em fase ou com uma dife-rença angular menor que 30°. Tempo de transferência da ordem de 4 ms.

Transferência assíncrona: As fontes não estão em fase ou com uma dife-rença angular maior que 30°. É necessário atrasar a transferência em cerca de 8 -10 ms.

Chave de Transferência

Transferência síncrona: A transferência é feita com um tempo de comutação, em torno de 4 ms.

Estabilização da Tensão no Circuito de Potência

(Com armazenamento de energia)

UPS-Rotativo

Mitiga AMTs, tempo de transferência zero...

1

4

32

UPS-Rotativo

Motor e gerador num único equipamento: máquina síncrona

UPS- Dupla conversão on-line

Operação pela rede

Operação pela bateria

UPS- Dupla conversão on-line

• Proteção contra vários distúrbios de QEE, inclusive VTCDs;

• Tempo de transferência igual a zero.

• A autonomia das baterias para mitigar AMTspode ser menor, por exemplo, 1 minuto.

UPS- Dupla conversão on-line

Complementação da Tensão no Circuito de Potência

(Com armazenamento de energia)

Instalação de Restaurador Dinâmicode Tensão

DVR

FuncionamentoDVR

Cargas Sensíveis

• O primeiro DVR foi instalado em uma planta industrial em1996 nos EUA;

• O Restaurador Dinâmico de Tensão (DVR) é conectadoem série com as cargas sensíveis e compensaafundamentos de tensão;

DVR

• O DVR é um equipamento baseado em eletrônica depotência;

• Geralmente, possui um capacitor em corrente contínuacomo forma de armazenamento de energia;

2. O Restaurador Dinâmico de Tensão (DVR)DVR

• O DVR injeta tensões de módulo e ângulo controladosatravés de um transformador conectado em série com acarga sensível;

• As tensões são geradas, a partir da energia armazenada nobanco de capacitores do elo CC, utilizando a técnica demodulação por largura de pulso (PWM);

FuncionamentoDVR

Aplicação do DVR:

• É um equipamento projetado para atender cargas da ordemde 2 MVA;

• Apresenta tempo de resposta compatível com asensibilidade da carga, da ordem de 2 a 3 milissegundos;

• Custo elevado ....

Vantagens DVR

2. O Restaurador Dinâmico de Tensão (DVR)DVR - Topologias

2. O Restaurador Dinâmico de Tensão (DVR)

Diagrama unifilar do DVR

DVR - Topologias

2. O Restaurador Dinâmico de Tensão (DVR)DVR - Topologias

2. O Restaurador Dinâmico de Tensão (DVR)DVR - Topologias

2. O Restaurador Dinâmico de Tensão (DVR)DVR - Topologias

Armazenadores primários:BateriasVolantes de inercia

Aplicação do DVR:

• Mitigam AMTs na faixa de 50-80%.Para AMTs abaixo de50%, a relação custo benefício fica inviável. Não mitigamIMTs;

•Tem potência reduzida, normalmente uma fração da potênciada carga protegida;

Vantagens DVR

Vantagens DVR

Gráfico de frequência acumulada da magnitude de AMTs

Vantagens DVR

Gráfico de frequência acumulada da duração de AMTs

Vantagens DVR

Gráfico de frequência acumulada da duração de AMTs

3. Modelagem do DVR

• O DVR tem por objetivo restaurar a tensão, tanto em emmódulo como em ângulo.

DVR

Planta Industrial na região metropolitana de Curitiba-PR

DVR

Dados da Planta Industrial

Característica Valor/Descrição

Potência Aparente [kVA] 600

Potência Ativa [kW] 540

Fator de Potência 0,9

Sistema de Alimentação[kV] 13,8 (delta)

Número de alimentadores 1

DVR

Dados dos Afundamentos de Tensão da Planta

Amplitude (pu) Ocorrência/Ano(%)

0,70 - 0,90 50

0,50 - 0,70 25

0,30 - 0,50 20

Abaixo de 0,30 5

DVR

• O equipamento DVR deve ser especificado de modo aatender a carga do consumidor (600 KVA)

• Deve ser capaz de corrigir os afundamentos detensão com até 12 ciclos de duração (200 ms), e quetenham tensão residual de até 50%.

DVR

Característica Valor/DescriçãoTensão Nominal de entrada Classe 15 [kV]

Tensão nominal de saída Classe 15 [kV]Nível básico de impulso

(entrada)NBI 95 [kV]

Carga nominal máxima [kVA] 600

Eliminação de afundamentos até [pu]

0,50

Corrente suportável de curta duração [kA]

8

Eficiência [%] 98Tempo de resposta [ms] <2

DVR Especificado

DVR

• Comportamento do DVR frente a um afundamentoocorrido na fase C.

DVR

• Comportamento do DVR frente a uma seqüência deAMTs devido a religamentos na rede.

DVR

• Tensão fornecida à carga:

DVR

F I M