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Padrão de formatação - Repositório Aberto da Universidade do Porto

1. eee eee eee eeeeeeeeeeeeees 42 4 2 3 Opera o Indevida da Prote o Devido a um Defeito numa Linha Adjacente 49 4 2 4 Problemas Associados Fun o de Religa o ccceececeeeececeeseeeeseaeeseeencees 51 4 2 5 Perda de Seletividade entre Dispositivos de Proteca0 sceeee eee eee eee eeeees 53 Aid RESUMO ss ess ini dete da ie ae e NS ARES DU RU Caia TRT Un DE Uia tee ve 56 Capitulo 5 fics ices he casos a ani aes lo San ao ae Rail OUR AC SEN RAN sec 57 Coordena o entre o OCR de 3 Gera o e o Painel de Sa da da Linha MT 57 5 1 Linhai erea Radial iss asma sa serras season caus gemas Caes ana Tae Da ocowdeamsagecevesceuedea as seed ve ee 57 5 1 1 Prote es para Defeitos Entre Fases ccccccceecc enc ceeceenceeneeeneeenseeneeeeeeees 58 5 1 2 Prote es para Defeitos Terra cece ec ececec eee eeeencnenceeeneeeeeeneneneenenes 62 5 2 Linha A rea em Anel Aberto cece ecccceceececeeeeeee sees sess eeseeeeseeeeseeeeseeeeseaeenenes 67 5 2 1 Prote es para Defeitos Entre Fases c cece sce ee cece eee ee eee eee eee eeeeeeeeeeneenees 68 5 2 2 Prote es para Defeitos Terra cccccecencececenseneeseeenseeeesenenseeeeseaeeseneeees 71 5 3 Automatismo de Religa o cece cece cece eee crer eeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeneeeeees 73 5 4 Linha com Produ o Dispersa cc ecceecc cece cece ence eeceeeceeee
2. 5 20 Religa o est Religa o atua como condicionada A po Po habitualmente aus ncia de tens o X ATIMT vy f ATIMT Le v q a b Figura 5 20 Fun o de religa o do OCR 3 dependendo da localiza o da produ o dispersa i Fun o de Prote o para Permitir a Religa o do OCR 3 A fun o de religa o presente no painel de sa da de sa da MT quando est presente produ o dispersa na linha v a sua atua o inibida quando existe tens o a jusante produ o dispersa ainda ligada linha Esta inibi o rep e a fun o de religa o no estado de repouso mantendo o disjuntor na posi o aberta at ser fechado manualmente 35 A inibi o da fun o de religa o tem tamb m de estar necessariamente presente no OCR 3 para evitar paralelos intempestivos com produ o dispersa colocada a jusante do mesmo No entanto podem ser tomadas medidas para que a fun o de religa o n o volte ao repouso se ainda existir tens o a jusante do OCR 3 Para isso necess rio que a fun o de religa o aguarde pela aus ncia de tens o para entrar em funcionamento Desta forma na ocorr ncia de defeitos n o permanentes a religa o ir extingui los automaticamente assim que a produ o dispersa sair de servi o por estar a funcionar em ilha Na Figura 5 21 est apresentado um fluxograma do funcionamento da fun o que permite ao OCR 3 efetuar a religa o mesmo que exist
3. 92 6 3 1 Coordena o entre os Dispositivos e o Painel de Sa da da Linha MT 92 6 3 2 Modelizacao da Rede para Efetuar os Estudos de Perda de Sensibilidade 93 6 353 Resultados seara possa mesma era Des CND EE OR O Da DM ao pI pa an 94 6 4 Inibi o da Fun o de Religa o Efeitos da Utiliza o do OCR 3 97 6 4 1 Coordena o entre o OCR 3 e o Painel de Sa da da Linha MT 97 6 4 2 Modelizacao da Rede para Efetuar os Estudos de Inibi o da Fun o de Religa O srs sena ra Essa T A TO De PS Dee seta a A Tee pia 97 6 47 35 Resultados iia iana ese pe a a TE aa ea a 98 6 5 Disparo Intempestivo das Prote es Devido a um Defeito numa Linha Adjacente Efeitos da Utiliza o do OCR 3 0 cece sce cee eee ee cece cence teense eee eeeeee eee eee EEn aoi ais 100 6 5 1 Parametriza o das Prote es das Linhas sceece sees cece eee ee eee eeeeeeeeeees 101 6 5 2 Modelizacao da Rede para Efetuar os Estudos de Disparo Intempestivo 101 62563 Resultados susana usp de seaweeds cba one IREI Rat deitar 102 6 60 RESUMO passes sapata sondas Epa CCR ERON CAS SRS Rae asa Dada AS Space CRER Dada AS SRD aan as apa da As sapa canada 105 Capitulo Z cs casuais asics a sutess aiii cusni asa dusc aii RENIA NADANE VINA valet asa DRVENI NA dinda descende dra 107 Conclusoes e Trabalhos FULULOS ssa sarna case sa aE dene sean aca
4. um interruptor disjuntor ver Sec o 2 1 3 que n o garante dist ncia de seccionamento por isso tem de ser associado um seccionador montagem 1 Corta a corrente nominal de funcionamento e pode fechar sobre correntes de curto circuito 1 8 A sua corrente nominal de funcionamento superior do OCR 1 podendo por isso ser usado em zonas com carga mais elevada 7 8 Uma vez que possui como componente de base um disjuntor podem ser associadas a este tipo de OCR automatismos locais como o caso do controlo V T Este tem de ser programado na sua unidade de processamento e parametrizado corretamente 1 Apesar de n o serem muito utilizados nas zonas de abertura de uma rede em anel aberto estes tamb m podem ser utilizados nestes pontos permitindo neste caso realizar automatismos do tipo O T Outra das duas principais fun es tal como o OCR 1 proceder a manobras na rede por telecomando ou no local manuais 1 8 No caso de n o possuir automatismo V T habitualmente utilizado em Portugal nos seguintes pontos da rede 1 e Inicio de ramais extensos ou com grande quantidade de PT s a jusante em zonas do tipo A ou B Tal como o caso anterior esta localiza o permite detetar e isolar defeitos para melhorar a qualidade de servi o diminuindo o tempo em que a sa da 13 14 Dispositivos de Manobra na Rede A rea de Distribui o de M dia Tens o da subesta o est fora de servi o Estes j s o ut
5. 1 3 Objetivos e Motiva o da Disserta o Para a introdu o dos OCR 3 descritos na Sec o 1 2 e como j foi referido necess rio coorden los com as prote es presentes nas sa das das linhas MT das subesta es Assim importante definir o tipo de prote es necess rias nos OCR 3 para que exista uma seletividade entre todas as prote es da linha Ao mesmo tempo todos os defeitos devem ser isolados de uma forma r pida e eficaz para provocar o m nimo de danos a pessoas e equipamento poss vel Um aspeto que n o pode de todo ser desprezado para al m da coordena o com as prote es de sa da MT a crescente penetra o de produ o dispersa PD nas redes a reas MT A PD neste tipo de redes caracteriza se por poder estar inserida em qualquer ponto de uma determinada linha e por isso poder provocar tr nsitos de pot ncia diferentes dos habitualmente previstos numa alimenta o radial em caso de defeito Assim as prote es de sa da das linhas MT podem ser alvo de uma s rie de problemas que adv m deste facto podendo diminuir a qualidade e continuidade de servi o Tamb m os OCR 3 por terem associados rel s podem ser afetados por estes problemas Por outro lado como os OCR 3 est o sempre colocados a jusante das prote es de sa da MT podem tamb m ser utilizados para atenuar ou mesmo extinguir os problemas causados pela PD Tendo em conta o que foi referido nesta Sec o os principais objetivo
6. Este tipo de prote o apresenta um funcionamento semelhante da prote o MIF mas utilizada para a dete o de defeitos terra especialmente em regimes de neutro diretamente ligado terra e neutro ligado terra atrav s de uma imped ncia ver Anexo C para mais pormenores sobre os regimes de neutro Estas prote es s o muito importantes porque os defeitos terra s o os mais comuns de dentre todos os tipos de curto circuitos e muitas vezes n o geram uma corrente de suficientemente elevada para serem detetados por uma prote o MIF habitual A intensidade de corrente que flui no neutro durante um defeito fase terra depende da configura o da rede tipo de defeito localiza o do defeito e do tipo de liga o do neutro terra Este valor pode ser calculado pela soma das correntes nas tr s fases que em caso de defeito n o ser nula necess rio no entanto ter em conta as correntes capacitivas que circulam habitualmente no neutro assim habitual considerar para a corrente de arranque a corrente capacitiva habitual de uma determinada rede multiplicado por um fator Assim este tipo de prote o atua quando se verifica a seguinte express o Ia lp le 2 leap 3 1 Em que la lp e Ic s o as correntes de cada uma das fases e leap a corrente capacitiva da linha 9 29 Em Portugal a prote o MIH tem associado normalmente uma atua o por tempo definido e a corrente para atua o desta prote
7. Para que o OCR 3 detete corretamente os defeitos que ocorrem na rede necess rio ter em considera o as especificidades das redes em anel aberto Dos tr s n veis de atua o da prote o MIF I gt I gt gt e I gt gt gt apenas a corrente de arranque do n vel gt gt gt tem de ser alterada Os restantes n veis dependem da corrente m xima admitida na linha e t m por isso de permanecer inalterados Os tempos de atua o dos diversos n veis podem tamb m permanecer inalterados em rela o ao definido na Sec o 5 1 1 considerando que ambas as subesta es s o parametrizadas da mesma forma Se tal n o acontecer os tempos de atua o t m de estar de acordo com as considera es realizadas na Sec o 5 1 1 para a subesta o com menor tempo de atua o As altera es a realizar na corrente de arranque do n vel gt gt gt do OCR 3 t m de estar de acordo com as conclus es tiradas na an lise da Figura 5 10 Assim o valor I3f min tem de ser escolhido considerando que o defeito alimentado pela subesta o com menor pot ncia de curto circuito m nimo e ocorre no ponto onde a imped ncia da linha maior com a linha aberta na subesta o oposta ver Figura 5 10 Desta forma seja qual for a configura o da rede o n vel I gt gt gt que corresponde ao menor tempo de atua o ir atuar para defeitos trif sicos francos em todo o comprimento da linha diminu do os efeitos nefastos das grandes quedas de
8. i Prote o diferencial de transformador 87T Este tipo de fun o de prote o mede a diferen a entre a corrente que entra e a corrente que sai do transformador tendo em conta as perdas el tricas verificadas Se se verificar uma diferen a significativa entre os dois valores significa que existe um defeito entre os dois terminais da prote o sendo assim emitida uma ordem de abertura dos disjuntores associados Esta fun o utilizada para prevenir qualquer defeito interno de isolamento do transformador e deve ter uma atua o instant nea por forma a n o permitir uma continuidade do defeito durante longos per odos de tempo Na Tabela 3 12 est o descritas as caracter sticas gerais de funcionamento desta fun o 28 Prote es de Interliga o da Produ o Dispersa 29 Tabela 3 12 Caracter sticas gerais da fun o diferencial do transformador 30 Tempo de Opera o lt 35 ms Curva de disparo 20 a 50 In 25 a 50 In 100 a 250 In 10 a 50 da regula o base raz o funcionamento 1 raz o funcionamento 2 Bloqueio 2 harm nica fundamental Bloqueio 5 harm nica 20 a 60 da fundamental ii Protecao de maximo de intensidade de fase de tempo independente 50 tamb m utilizada uma fun o de maximo de intensidade de fase efetuar tamb m uma prote o de defeitos internos do transformador mas neste caso esta prote o serve de back up prote o difere
9. o realizada uma compara o entre as altera es na qualidade de servi o prestada aos clientes com a introdu o de diferentes dispositivos utilizados na rede a rea MT portuguesa na rede de exemplo descrita na Sec o 6 1 Os dispositivos analisados s o e OCR 1 ou IAT e OCR 2 ou IAR e OCR 3 6 2 1 Coordena o entre os Dispositivos e o Painel de Sa da da Linha MT Na an lise de fiabilidade considerado que todos os dispositivos est o corretamente coordenados com o painel de sa da da linha MT Para isso s o consideradas as seguintes parametriza es para cada um dos dispositivos e OCR 1 ou IAT Este tipo de dispositivos n o t m capacidade de prote o da linha nem de qualquer automatismo sendo a sua atua o realizada sempre manualmente de forma remota Assim n o necess rio definir qualquer par metro de coordena o com a sa da MT e OCR 2 ou IAR Este tipo de dispositivo tem a capacidade de possuir automatismos de abertura e bloqueio tendo como base a presen a ou n o de tens o devido atua o do disjuntor de sa da da linha na presen a de defeito automatismo V T Assim na presen a de um defeito permanente na linha este dispositivo abre permanentemente ao fim da segunda religa o lenta do disjuntor se o defeito se situar a jusante do mesmo Como n o um dispositivo de prote o e apenas est dependente da aus ncia ou presen a de tens o n o necess rio tomar med
10. o prov m dos tr s transformadores de intensidade TI associados a cada uma das fases Segundo 32 esta fun o de prote o utilizada para o nivel de atua o mais elevado das prote es contra defeitos a terra 10 gt gt gt independentemente do regime de neutro utilizado A sua corrente de arranque de 90 A 2 In a corrente m xima admiss vel no condutor a frio 3 Corrente capacitiva total da linha 21 22 Prote es de Sa da das Linhas A reas MT com um tempo de atua o de 0 15 s No entanto se a corrente capacitiva da linha for superior aos 90 A a corrente de arranque passa a ser igual a DS Ta 3 2 As caracter sticas gerais necess rias definidas pela empresa distribuidora est o representadas na Tabela 3 3 Tabela 3 3 Caracter sticas gerais das prote es MIH a serem colocadas nas sa das de m dia tens o 30 Corrente de arranque 50 a 150 passos de 1 Informa o de arranque lt 50 ms Tempo independente 0 04 a 5 s passos de 0 01 3 1 3 M xima Intensidade Homopolar Direcional 67N Esta fun o de prote o em tudo semelhante anterior no entanto apenas deteta correntes capacitivas no sentido da linha para o barramento especialmente til em regimes de neutro isolado em que a ordem de abertura s dever ser dada se as correntes circularem num sentido espec fico 33 i Neutro Isolado Segundo 33 no caso de ser utilizada em regimes de neutro iso
11. 3 x Max 1 3 In 1s O cenario de funcionamento A retira de servico instantaneamente a unidade de PD na ocorr ncia um curto circuito na rede de distribui o impedindo o aparecimento de paralelos intempestivos provocados pelo automatismo de religa o r pida dura o de 300 ms O automatismo aquando do momento da religa o pode provocar uma situa o de paralelo entre a rede e a unidade de PD em que n o se verifiquem todas as condi es de sincronismo Assim este cen rio inviabiliza qualquer hip tese de ocorr ncia deste tipo de fen meno No entanto a atua o instant nea das prote es pode provocar falhas na seletividade ou seja mesmo que ocorra um defeito numa sa da da subesta o em que a unidade de produ o distribu da n o esteja inserida esta poder ver a queda de tens o provocada por este defeito e disparar indevidamente e desnecessariamente Este no entanto representa o cen rio mais econ mico pois n o necess ria a instala o de detetores de tens o na sa da da subesta o 33 O cen rio de funcionamento B foi criado no intuito de precaver os problemas de seletividade descritos para o cen rio A no par grafo anterior Este cen rio revela se mais favor vel em termos de continuidade de servi o pois o atraso das prote es que detetam curto circuitos m ximo de tens o homopolar e m nimo de tens o de fase permite realizar a seletividade entre sa das da subesta o No entanto dev
12. 9 31 assim para que este tipo de defeitos tenha o menor impacto poss vel na continuidade de alimenta o el trica est habitualmente presente nas sa das das linhas de m dia tens o a reas um automatismo de religa o Este automatismo ativado pela dete o de defeitos por parte das prote es de m xima intensidade de fase m xima intensidade homopolar e a m xima intensidade homopolar de terras resistentes Depois de o circuito abrir come am as contagens para os ciclos r pidos se existirem seguidos dos ciclos lentos se existirem Um ciclo r pido constitu do por um disparo instant neo disparo em poucos ms seguido de uma religa o r pida Um ciclo lento constitu do por um disparo temporizado mais lento que o disparo instant neo seguido de uma religa o lenta 35 Uma religa o r pida fecha os contactos do disjuntor em menos de 400 ms enquanto uma religa o lenta fecha os contactos do disjuntor na ordem das dezenas de segundos nunca ultrapassando os 120 s 35 Os ciclos r pidos s o utilizados para eliminar defeitos fugitivos que deixam de existir pela simples extin o do arco el trico Nestas situa es aquando da religa o do disjuntor o defeito j n o existe podendo se continuar com a alimenta o habitual da rede Os ciclos lentos s o habitualmente teis para a elimina o de defeitos semipermanentes porque este tipo de defeitos necessita de disparos ou de religa es mais lent
13. Bentes Figura 6 3 Posi es poss veis da produ o dispersa PD na linha de exemplo A perda de sensibilidade das prote es n o se manifesta pelo menos de uma forma significativa nos ndices de fiabilidade habitualmente utilizados porque este problema n o ir fazer com que as prote es deixem de atuar na maior parte das vezes Assim para avaliar a perda de sensibilidade foram utilizados dois ndices e Numero de disparos num ano do nivel I gt gt gt da fun o MIF Como o n vel de atua o com corrente de arranque mais elevada uma redu o na corrente vista pelas prote es ir reduzir o n mero de disparos provocados por este n vel e Tempo total de atua o da prote o MIF num ano Representa o tempo total de atua o da prote o MIF para todos os defeitos entre fases que ocorrem na linha Este valor varia com o tempo de atua o dos diferentes n veis de prote o mas tamb m com as correntes vistas pelas prote es e n mero de defeitos Assim poss vel comparar estes tempos para verificar a perda de sensibilidade Uma perda de sensibilidade significa neste caso um aumento do tempo 6 3 3 Resultados Os resultados obtidos representam tr s compara es efetuadas e Compara o dos ndices descritos sem OCR 3 com e sem produ o dispersa e An lise da introdu o de um OCR 3 na linha com produ o dispersa em compara o com a linha sem OCR 3 e An lise dos efeitos da mudan
14. Esta melhoria verifica se quando a produ o dispersa est a jusante do OCR 3 pois para estes casos a religa o ap s a implementa o da fun o de dete o de tens o descrita ocorre de forma autom tica depois da produ o dispersa sair de servi o Para o problema de disparo intempestivo das prote es devido a um defeito numa linha adjacente verificou se que existe uma pequena deteriora o dos ndices estudados A introdu o de um OCR 3 diminui a contribui o das linhas adjacentes para o aumento do SAIFI e do MAIFI devido a duas raz es 1 se a produ o dispersa estiver localizada a jusante do OCR 3 este ir abrir em vez do painel MT retirando a alimenta o a menos clientes 2 devido fun o de presen a de tens o descrita na Sec o 5 4 2 sempre que o OCR 3 a abrir devido a defeitos deste tipo este ir fechar de forma autom tica ap s a produ o dispersa ser retirada de servi o repondo o servi o aos clientes afetados mais rapidamente 106 Cap tulo 7 Conclus es e Trabalhos Futuros Neste trabalho foi descrito um sistema de prote es que ap s aplica o ao OCR 3 permite uma correta coordena o com a prote o de sa da das linhas de m dia tens o MT para dete o de defeitos entre fases e terra Foi tamb m considerada a introdu o de produ o dispersa PD e foram descritas as respetivas altera es a realizar no sistema de prote es para estes casos Por fim foi
15. a presen a de um disjuntor o que proporciona uma grande facilidade de abertura e de fecho dos contactos No entanto habitual este tipo de dispositivos n o possuir poder de corte de correntes de curto circuito Contudo tem habitualmente uma elevada capacidade de fechar sobre correntes de defeito 1 A abertura dos contactos neste tipo de dispositivos de corte a reos pode ser realizada basicamente de duas formas i Energia armazenada em molas Este tipo de interruptor disjuntor necessita de um motor ou de um solenoide para carregar uma mola de fecho A atua o desta mola provoca o fecho do dispositivo que por sua vez carrega uma mola de abertura que fica sob tens o Com o dispositivo fechado e a mola sob tens o este est pronto a atuar No caso de receber uma ordem de abertura a tens o libertada da mola abrindo os contactos 14 ii Atuador magn tico uma tecnologia mais recente do que a anterior e normalmente utilizada sempre com isolamento a v cuo Tem a grande vantagem de possuir muito menos pe as mec nicas quando comparado com o m todo anterior O seu princ pio de funcionamento consiste na presen a de um campo magn tico e na sua atua o sobre um pist o A modifica o do campo magn tico faz mover este pist o que consoante a sua posi o faz abrir ou fechar os contactos 15 Na figura 2 3 est representado um exemplo de um mecanismo de opera o deste tipo 8 Dispositivos de Manobra na Re
16. o mais r pidos De uma forma mais espec fica em 39 40 tratada a coordena o entre diversos dispositivos inseridos numa rede de m dia tens o MT em que est o inseridos reclosers conhecidos neste documento como OCR 3 Em ambas as refer ncias realizada uma coordena o entre o recloser as prote es de sa da MT e os fus veis utilizados em deriva es da linha principal utilizada uma filosofia de prote o que permite salvar o fus vel no caso de ocorrerem defeitos n o permanentes a jusante do mesmo No entanto este tipo de prote o n o efetuada em Portugal devido inexist ncia deste tipo de fus veis apenas existem os fus veis de prote o do transformador do PT A seletividade entre o recloser e a prote o de sa da da linha MT realizada em ambos os casos utilizando curvas de tempo inverso para as prote es de m xima intensidade de corrente de defeito Em 40 tamb m realizada a coordena o de v rios reclosers em s rie utilizando as mesmas curvas Embora nas refer ncias indicadas nos par grafos anteriores a coordena o dos dispositivos seja realizada utilizando curvas de tempo inverso quer nas prote es de sa da MT quer no recloser em Portugal a realiza o deste tipo de coordena o n o poss vel visto que as prote es de m xima intensidade de corrente nas subesta es s o de uma forma geral de tempo definido Assim t m de ser encont
17. Caso n o aconte a deve ser utilizada para coordena o a subesta o com menores tempos de atua o utilizando os mesmos pressupostos de coordena o vistos na Sec o 5 1 2 Por outro lado a fun o de prote o MIHD apenas permite que a prote o atue num sentido de corrente o que para o caso de redes em anel aberto n o pode ocorrer Para 71 72 Coordena o entre o OCR de 3 Gera o e o Painel de Sa da da Linha MT permitir a atua o em ambos os sentidos a prote o MIH n o pode ser direcional Para isso necess rio aumentar a corrente de arranque desta fun o para um valor superior corrente capacitiva na linha de modo a prevenir disparos intempestivos provocados por defeitos terra em linhas adjacentes Assim a fun o MIH ter tr s n veis de atua o I0 gt I0 gt gt e 10 gt gt gt com as seguintes caracter sticas 10 gt A corrente de arranque ter de ser superior corrente capacitiva da linha a jusante para evitar disparos intempestivos devido a defeitos terra em linhas adjacentes da subesta o Em Portugal considera se que o majorante para as correntes capacitivas numa linha a rea de m dia tens o a 15 kV como sendo de 4 5A 100km 51 Considerando que uma linha a rea raramente tem mais de algumas dezenas de quil metros pode se definir com seguran a a corrente de arranque de 5 A para esta fun o Para linhas de m dia tens o especialmente longas necess rio aum
18. Para defeitos a jusante do OCR 3 a religa o pode ou n o ser realizada conforme esteja ou n o presente a fun o descrita na Sec o 5 4 2 Se esta fun o n o estiver presente a religa o inibida tal como ocorre na sa da MT ou seja o disjuntor permanece aberto seja qual for o tipo de defeito sendo necess rio efetuar a religa o do OCR manualmente Por outro lado se a fun o de presen a de tens o estiver presente a fun o de religa o efetuada pelo OCR 3 ap s a abertura do disjuntor presente na produ o dispersa T m tamb m de ser definidas as seguintes vari veis Tempo de liga o manual do disjuntor da subesta o ou do OCR 3 Segue uma distribui o Log normal com um valor m dio de 2 min igual Sec o 6 2 2 Tempo de abertura do disjuntor da produ o dispersa Como se tratam de geradores de baixa pot ncia n o t m a capacidade de regula o de frequ ncia retirando de servi o a produ o dispersa rapidamente aquando do funcionamento em ilha Para simplifica o considerado um valor aleat rio de 0 a 1 s Os ndices de fiabilidade utilizados s o os mesmos utilizados na Sec o 6 2 ou seja SAIDI SAIFI MAIFI 6 4 3 Resultados Os resultados obtidos com a an lise de fiabilidade efetuada compreendem as seguintes compara es Na Diferen as entre os ndices de fiabilidade antes e ap s a introdu o de produ o dispersa na linha com OCR 3 Diferen as
19. ZmonZ jus UxZmon a ZgZ jus ZmonZi 5 19 g mon 2g4justimon4 jus Ux Z9 Zmon Icc 11 I2 g imon Zg ZmontZg Z jus ZmonZ jus 77 78 Coordena o entre o OCR de 3 Gera o e o Painel de Sa da da Linha MT A pis Defeito i 12 _ Icc Ocr3 2 Figura 5 18 Varia o do ponto de instala o da produ o dispersa entre o OCR 3 e o barramento MT Considerando a corrente de defeito sem produ o dispersa U L gt 5 20 ZmontZ jus A compara o utilizando o racio entre as duas correntes fica ent o para os dois casos mo ZgZmon ZgZ jus Iz ZgZmontZgZjustZmonZ jus Icc __ Zg Zmon ZmontZ jus Iz ZgZmontZgZjustZmonZ jus 5 21 Pode se no entanto referir Zmon como a imped ncia total da linha menos a imped ncia da linha a jusante que igual a Z us ent o Zmon Zimon Ly Zjus Zi jus gt Zmon ZF Z Zjus 5 22 Zimon Z S Zjus Substituindo Zmon na express o do racio em cima vem mo ZgZf 2Zg21 __ ii Iz ZgZftZgZitZfZjustZ1Z jus Z jus 5 23 Icc _ ZgZf ZgZ Zf 2ZfZ1 Z1 ZjusZi ZjusZf i Iz ZgZf ZgZ ZfZjus Z Zjus Zjus Considerando agora que as imped ncias do gerador Z da linha Z e da imped ncia a jusante da produ o Z us podem ser referidas como um fator multiplicador da imped ncia da fonte Z da seguinte forma Zg aZ Z bZ 5 24 Zjus CZs Utilizando estes valores na express o do r cio entre correntes e considerando que o OCR
20. de ser inferior ao verificado no painel de sa da MT definido que um tempo discriminativo entre as duas prote es de 0 2 s suficiente porque se tratam de prote es digitais com erros reduzidos ver Sec o 4 1 2 Assim para este n vel o tempo de atua o do OCR 3 o tempo de opera o tera de ser no maximo de topocrs gt topyr gt 0 2 0 8 s A corrente de arranque para este n vel mantida igual sa da MT ou seja 1 4x In gt gt Tal como para o caso anterior o tempo de opera o para este nivel no OCR 3 tera de ser 0 2 s inferior em rela o tempo de opera o para o mesmo nivel do painel de sa da MT Deste modo para se verificar uma coordena o entre as duas prote es necess rio 59 60 Coordena o entre o OCR de 3 Gera o e o Painel de Sa da da Linha MT definir o tempo de atua o do OCR 3 topocrs gt gt topyur gt gt 0 2 0 3 s A corrente de arranque para este n vel mantida igual sa da MT ou seja 2 x In I gt gt gt Para este n vel necess rio aumentar o tempo de opera o do painel de sa da MT em pelo menos 0 2 s e definir um tempo de opera o inferior no mesmo valor para o OCR 3 em rela o ao anterior Assim obt m se assim um tempo discriminativo sempre superior a 0 2 s entre as duas prote es Ent o o tempo de atua o da sa da MT ter de ser igual a 0 3 s sendo o tempo de atua o do OCR 3 igual a topocr3 gt gt topyr gt g
21. fun es de prote o isolando os defeitos sem recorrer prote o de sa da da linha de m dia tens o presente na subesta o de distribui o A introdu o dos OCR 3 na rede a rea de distribui o exige que estes estejam corretamente coordenados com as prote es presentes nas sa das das linhas de m dia tens o Assim objetivo deste trabalho definir e avaliar o sistema de prote es de um OCR 3 melhorando a continuidade e qualidade de servi o da rede de m dia tens o iii Abstract In recent years there has been a growing concern about the quality of electric supply both by customers and by the concessionaire of the Portuguese Distribution Grid This concern become even more relevant with the increasing penetration of dispersed production plants mainly renewable and intermittent in medium and high voltage grids A poor electric supply may cause damage in the grid components client equipment and to people themselves In the case of the Portuguese medium voltage overhead feeders there has been installed devices called rg o de Corte de Rede OCR from 1 and 2 generation with the objective of increasing the quality of electric supply to the clients These devices allow the faults in the lines to be isolated either manually or by using automation functions More recently the Portuguese distribution grid concessionary started installing the 3 generation OCR s These unlike the other two have protection fun
22. mantidas tal como est o descritas na Tabela 5 2 Tamb m neste caso o problema de aumento do tempo de atua o das prote es mais a montante se verifica Neste caso e como se tratam de prote es entre fase e terra o problema de prote o de pessoas especialmente importante ent o essencial ter em conta este aspeto antes da instala o de v rios OCR 3 em s rie 5 2 Linha A rea em Anel Aberto As linhas a reas com uma topologia em anel aberto embora sejam exploradas de forma radial est o ligadas a pelo menos duas subesta es AT MT e s o abertas num ponto interm dio ver Figura 5 9 Em caso de defeito ou da necessidade de realiza o de manuten o da linha esta pode ser reconfigurada minimizando o n mero de clientes que ficam sem alimenta o el trica Este tipo de linhas aumenta consideravelmente a continuidade de servi o em rela o s linhas puramente radiais Por outro lado a introdu o de OCR 3 em linhas deste tipo implica que se realizem uma s rie de considera es porque estes t m de estar preparados para detetar correntes de defeito em ambos os sentidos Nesta sec o ser o tratadas as modifica es a serem realizadas nas parametriza es descritas nas Sec es 5 1 e 5 2 para que o OCR 3 seja introduzido com sucesso em linhas em anel aberto 67 68 Coordena o entre o OCR de 3 Gera o e o Painel de Sa da da Linha MT Subesta o 1 pe Prot MT 1 Rede AT x WALZ Ztra
23. o no OCR 3 mesmo que a unidade de produ o dispersa esteja colocada a jusante do OCR 3 os ndices mant m um valor constante ao contr rio do que acontecia na 99 100 Implica es do OCR de 3 Gera o na Qualidade de Servi o situa o sem fun o em que se verificava um aumento do SAIFI e uma diminui o do MAIFI Os valores obtidos podem ser explicados pela realiza o da fun o de religa o de uma forma autom tica por parte do OCR 3 ap s a abertura do disjuntor de interliga o da produ o dispersa ao contr rio do que acontecia na situa o sem fun o em que a religa o tinha de ser realizada de forma manual 1 6 1 4 ps a 1 2 SAIFI Sem 2 fun o 1 SAIFI Com 2 fun o a 0 8 4 a MaIFI Com E o g fun o 0 6 MAIFI Sem fun o 0 4 1 2 3 4 5 6 7 Localiza o da PD Figura 6 10 Evolu o do SAIFI e do MAIFI em fun o da posi o da produ o dispersa numa linha com OCR 3 antes e ap s a introdu o da fun o definida na sec o 4 3 2 Conclui se que a introdu o da fun o de dete o de tens o que permite efetuar a religa o de uma forma autom tica descrita na Sec o 5 4 2 permite aumentar a qualidade de servi o quando existe produ o dispersa a jusante do OCR 3 6 5 Disparo Intempestivo das Prote es Devido a um Defeito numa Linha Adjacente Efeitos da Utiliza o do OCR 3 Nesta sec
24. probabilidades de ocorr ncia 52 e Trif sicos 5 e Fase fase 15 e Fase terra 80 Tamb m necess rio sortear a resist ncia de cada um dos defeitos visto que a maioria dos defeitos n o s o francos de referir que regra geral a resist ncia de defeito maior 93 94 Implica es do OCR de 3 Gera o na Qualidade de Servi o para defeitos terra do que para defeitos entre fases A resist ncia de cada um dos defeitos segue as seguintes distribui es 52 e Trif sicos e fase fase Tem uma m dia de 10 Q e segue uma distribui o Log normal com os seguintes par metros u 1 803 e 0 1 e Fase Terra Tem uma m dia de 40 Q e segue uma distribui o Log normal com os seguintes par metros u 3 084 e o 1 1 As correntes de defeito s o calculadas a partir das componentes sim tricas das correntes tendo em conta o tipo e a resist ncia de defeito e a posi o da produ o dispersa ver Anexo B A unidade de produ o dispersa por sua vez pode estar localizada em sete posi es cada uma delas imediatamente a jusante de cada um dos ramais de alimenta o das cargas Estas posi es est o descritas na Figura 6 3 Posi o 1 Posi o2 Posi o 3 Posi o 4 Posi os Posi o6 Posi o 7 WY y SAO VA 00 kVA 700 kVA 370 KYA 30 kVA 690 kVA 320 kva f p 0 9 f p 08 f p 0 9 f p i f p 03 f p 0 9 f p 09 70 clientes 60 clientes 100 clientes 50 centes clientes 120 cBentes 40
25. prote es n o dependem neste caso das correntes de defeito verificadas na linha onde o OCR 3 instalado PTR No painel de sa da MT esta fun o de prote o parametrizada segundo uma curva de tempo inverso ver Sec o 3 1 4 Esta curva utilizada para coordenar a sa da onde ocorre um defeito terra muito resistivo com as sa das sas que no momento do defeito s o percorridas por correntes capacitivas A coordena o realizada partindo do pressuposto que a corrente de curto circuito na sa da com defeito superior s correntes em cada uma das sa das sas Considerando uma subesta o com duas sa das ocorrendo um defeito muito resistivo na sa da 2 a corrente vista por cada uma das prote es Iprr 1 Iprr z a seguinte Iprra leap 1 5 5 Iprrz Lapa laef 5 6 Sendo Icap 1 laef AS correntes capacitiva na linha s e a de defeito respetivamente Considerando que s o utilizadas as mesmas curvas de tempo inverso f em ambos os pain is de sa da das linhas podem se definir os tempos de opera o da PTR top da seguinte forma top f Ucap 1 5 7 top 2 f leap laef 5 8 Sabendo que a fun o de tempo inverso inversamente proporcional corrente f 1 1 pode se dizer que top gt top 2 5 9 A instala o de um OCR 3 na sa da 1 sem defeito iria implicar que a fun o de tempo inverso utilizada no mesmo tivesse uma atua o mais r pida por redu o do
26. restantes linhas da rede n o se consegue atingir para todos os casos Por isso esta prote o n o pode ser utilizada Em sua substitui o ser utilizada a prote o MIHD tratada no pr ximo ponto MIHD Devido n o utiliza o da fun o PTR a MIHD tem de ter dois n veis de atua o O primeiro para substituir a PTR I0 gt e o segundo semelhante ao j utilizado no painel de sa da MT l0 gt gt Para o n vel I0 gt a corrente de arranque ser igual utilizada na PTR por forma a garantir a mesma sensibilidade ou seja 2 A O tempo de atua o ter de ser inferior ao tempo m nimo verificado na PTR da sa da MT Na Sec o 3 1 4 referiu se que o tempo m nimo de atua o desta prote o de 1 23 s no painel MT Assim o tempo de atua o do nivel I0 gt no OCR 3 ser de 1s garantindo se um tempo discriminativo de 0 23 s Para o n vel I0 gt gt necess rio proceder diminui o do tempo de atua o do OCR 3 em 0 2 s em rela o ao tempo presente no painel MT Assim topio OCR 3 topminp MT 0 2 0 3 s Os restantes par metros podem ser definidos de forma semelhante ao painel MT As parametriza es da direccionalidade podem ser iguais ao utilizado no painel MT porque estas est o de acordo com os erros m ximos quer das prote es quer dos transformadores de tens o segundo a norma CEI 60044 2 51 Um resumo das parametriza es a efetuar no OCR 3 est representado na Tabela 5 2 65 6
27. rio uTCMT da EFACEC 1 Arm rio 2 URR 3 Detetor de defeitos 4 Supervis o e controle da alimenta o ii Telecomunica es A telecomunica o realizada entre o URR e o CCMT utilizando para tal o m dulo de comunica o Habitualmente em Portugal s o utilizadas apenas tecnologias de comunica o sem fios para este tipo de equipamento localizado em linhas a reas de m dia tens o por se situarem em locais rurais sem outro tipo de infraestruturas de telecomunica es As antenas utilizadas para receber e emitir sinais de medidas e controlo devem ser colocadas no apoio na zona onde a rede tenha um sinal mais elevado Assim n o t m local certo para localiza o jii Transformadores de Medida Os transformadores de medida s o necess rios para fornecer as medi es de corrente e tens o URR 7 8 para que se proceda abertura autom tica ou manual do dispositivo se necess rio Estes transformadores podem estar inseridos na pr pria estrutura do dispositivo de manobra caso este necessite da medida para funcionar Por exemplo um 11 12 Dispositivos de Manobra na Rede A rea de Distribui o de M dia Tens o disjuntor religador precisa da medi o de corrente para funcionar assim habitual estar presente um transformador de corrente dentro da sua estrutura 19 20 No caso de n o ser estritamente necess rio para o funcionamento do dispositivo de manobra o transformador pode estar ausente Nestes casos
28. se se necessitar de fazer uma medi o de corrente tens o ou ambas necess rio instalar transformadores externamente Esta situa o habitual para fornecer indica es ao CCMT em rela o localiza o de um determinado defeito 7 8 2 2 2 Interruptor Auto Religador IAR Pode ser considerado um interruptor disjuntor ver Sec o 2 1 3 porque utilizado para realizar automatismos e n o possui dist ncia de seccionamento Foi o primeiro rg o de corte implementado em Portugal em linhas a reas MT Permite uma certa automa o rede de distribui o no que diz respeito pesquisa e seccionamento de defeitos 1 O IAR possibilita o corte em carga e o fecho dos contactos sob uma corrente de curto circuito 6 Este tipo de dispositivo n o tem qualquer fun o de telecomando podendo apenas ser atuado por meio de automatismos pr programados ou por deslocamento de um t cnico ao local Por isso utilizado essencialmente para a realiza o de automatismos de pesquisa e isolamento de defeitos 1 Os automatismos normalmente utilizados neste tipo de dispositivos o V T Como n o garantem uma dist ncia de seccionamento necess rio associar um seccionador montagem para permitir trabalhos na linha 1 Embora tenham sido dos primeiros dispositivos a ser utlizados para automa o da rede a rea de m dia tens o portuguesa ainda hoje t m interesse em zonas em que n o existe cobertura das redes utilizadas n
29. 10 a 80 Un funcionamento passos de 1 Tempo de entre 65 e 95 ms opera o 3 1 8 Cold Load Pickup uma fun o utilizada para modificar a prote o de m ximo de intensidade de fase aquando da liga o de cargas ap s uma interrup o de longa dura o 30 A liga o de cargas h muito tempo desligadas provoca um aumento da corrente na linha durante os instantes iniciais Este facto pode fazer com que a corrente de arranque da prote o seja atingida provocando atua es intempestivas do sistema Assim o IED deve ser capaz de detetar estas situa es procedendo posteriormente modifica o da fun o de prote o durante o tempo que for necess rio para que n o existam problemas 30 As caracter sticas gerais necess rias est o representadas na Tabela 3 10 Tabela 3 10 Caracter sticas gerais da fun o Cold Load Pickup a serem colocadas nas sa das de m dia tens o 30 Tempo de abertura do 1 minuto a 240 minutos passos de 1 disjuntor minuto Tempo de ativa o da 1 minuto a 240 minutos passos de 1 fun o minuto 3 1 9 Inrush Restraint Quando uma carga ligada rede de distribui o pode ocorrer um fen meno transit rio que origina picos de corrente Este facto pode fazer atuar as prote es de m xima intensidade de fase com atua o instant nea ou com um atraso de poucos milissegundos Para evitar esta situa o a prote o tem de ser bloqueada durante algum tempo ap s a lig
30. 11 s o realizadas da mesma forma descrita na Sec o 6 3 1 Tabela 6 6 Para a nova linha considerada linha 2 na Figura 6 11 as parametriza es da prote o de sa da MT s o realizadas da forma habitual para uma linha sem OCR 3 Estas parametriza es est o apresentadas na Tabela 6 7 para a prote o MIF e na Tabela 6 8 para a prote o MIH Tabela 6 7 Parametriza es da prote o MIF do painel de sa da da linha 2 Corrente de Opera o A Top s I gt MT 287 1 I gt gt MT 410 0 5 I gt gt gt MT 2000 0 1 Tabela 6 8 Parametriza o das prote es contra defeitos terra para linha 2 Corrente ms Topa Umin a A 10 gt PTR MT 2 Long Time Inverse TM 0 4 10 gt gt MIHD MT 40 0 5 2 Un S3 10 10 gt gt gt MIH MT 90 0 15 6 5 2 Modeliza o da Rede para Efetuar os Estudos de Disparo Intempestivo Para realizar a an lise de fiabilidade deste sistema necess rio considerar as duas linhas apresentadas na Figura 6 11 com as mesmas caracter sticas utilizadas nos casos anteriores Os defeitos que ocorrem na linha 2 s ir o afetar os ndices de fiabilidade da linha 1 se as correntes de defeito tiverem os valores certos para fazer atuar a prote o MIF do painel de sa da da linha 2 num tempo igual ou mais lento que as prote es presentes na linha 1 painel de sa da da linha e OCR 3 Sempre que ocorra um problema deste tipo podem ocorrer duas situa es dependendo d
31. 3 4 Parametriza es da fun o MIHD presente no painel de sa da MT 32 Tabela 3 5 Caracter sticas gerais das prote es MIHD a serem colocadas nas sa das de m dia tens o 30 Tabela 3 6 Valores gerais de parametriza o da prote o homopolar para defeitos resistivos numa sa da MT Tabela 3 7 Caracter sticas gerais das prote es PTR a serem colocadas nas sa das de m dia tens o 30 Tabela 3 8 Caracter sticas gerais das prote es de frequ ncia a serem colocadas nas sa das de m dia tens o 30 Tabela 3 9 Caracter sticas gerais dos detetores de frequ ncia a serem colocadas nas sa das de m dia tens o 30 Tabela 3 10 Caracter sticas gerais da fun o Cold Load Pickup a serem colocadas nas sa das de m dia tens o 30 Tabela 3 11 Caracter sticas gerais da fun o Inrush Restraint a serem colocadas nas sa das de m dia tens o 30 Tabela 3 12 Caracter sticas gerais da fun o diferencial do transformador 30 Tabela 3 13 Caracter sticas gerais da fun o de m ximo de intensidade de fase do transformador 30 Tabela 3 14 Cen rio A de regula o das prote es de interliga o da PD com a rede de distribui o 33 xvii 17 21 21 22 24 24 25 25 25 26 26 26 29 29 32 Tabela 3 15 Cen rio B de regula o das prote es de interliga o da PD com a rede de distribui o 25 32 Tabela 5 1 Parametriza es a realizar na
32. 4 est o apresentados gr ficos tempo corrente das mesmas Tabela 5 1 Parametriza es a realizar na prote o MIF para coordena o entre o OCR 3 e o painel de sa da MT Corrente de Opera o Top s MT 1 4In 1 gt OCR 3 1 4In 0 8 gt gt MT 2In 0 5 gt gt OCR 3 2In 0 3 gt gt gt MT 2000 A 0 3 I gt gt gt OCR 3 Min 2000 A 13 nin 0 1 60 Linha A rea Radial 61 1 2 o o OCR 3 o rs Tempo de Opera o s o o o I Li I I I I I I 1 I I I I 1 I 1 I I I I I I I I I I 1 I 1 4xIn 2xIn Min 2000 A ato 2000 A Corrente Figura 5 4 Gr ficos tempo corrente dos n veis de opera o do painel de sa da MT e do OCR 3 ii Coordena o de v rios OCR 3 em s rie As parametriza es da fun o de prote o MIF descritas atr s preveem apenas um OCR 3 numa linha MT No caso de ser instalado mais do que um OCR 3 numa linha para que exista coordena o entre cada um deles e a fun o de prote o MIF presente na sa da MT sempre que for adicionado um OCR 3 a jusante t m necessariamente de ser aumentados os tempos de atua o dos dispositivos mais a montante para que exista uma discrimina o temporal entre todos de pelo menos 0 2 s As correntes de arranque podem ser mantidas medida que v o sendo aumentados os tempos de atua o dos v rios n veis de atua o tamb m v o sendo extintos os n
33. 66 09 3 est no meio na linha ou seja quando c 1 quanto maior c mais longe a produ o dispersa est do defeito obt m se I1 a ab c lt 1 Iz a ab c bc c 5 25 Icc a 2b b ab c cb 1 9 25 c gt 1 I a ab c bc c Fixando o valor b no pior caso que como foi visto na Figura 5 15 o maior poss vel representando um defeito o mais longe poss vel da fonte b 2 obt m se o gr fico da Figura 5 19 78 Linha com Produ o Dispersa 79 E 2 5 3 E 2 2 5 m 1 5 2 11 Iz Icc Iz m 1 1 5 m 0 5 1 m 0 0 5 Figura 5 19 Gr fico representativo da sensibilidade das prote es considerando a varia o do ponto de instala o da produ o dispersa e da pot ncia da produ o dispersa A Figura 5 19 mostra que a instala o de um OCR 3 resolve a perda de sensibilidade na rede se a produ o dispersa estiver a montante do mesmo c gt 1 porque este ir ver a corrente total de defeito Icc Se a produ o dispersa estiver instalada a jusante do OCR 3 c lt 1 a perda de sensibilidade semelhante ao caso da rede sem instala o do OCR 3 Nota se que o pior caso para a perda de sensibilidade ocorre quando a produ o dispersa colocada imediatamente a jusante do OCR 3 iii Altera o das Parametriza es do OCR 3 para Minimizar os Efeitos da Perda de Sensibilidade Devido ao neutro estar isolado no transformador de interliga o da produ o dispersa com a rede MT a n
34. 9 17 Este tipo de dispositivos habitualmente telecontrolado podendo tamb m ser aberto manualmente Pode estar associadao a fun es de automatismo mais complexas Em muitas circunst ncias poss vel que estes funcionem como dispositivos normalmente abertos no caso da rede ser em anel aberto 18 Estes dispositivos n o proporcionam uma dist ncia de seccionamento pelo que necess rio associar um seccionador montagem para o caso de se ser necess rio proceder a trabalhos na linha 1 Na Figura 2 5 est representado um exemplo de um dispositivo deste tipo Figura 2 5 Exemplo de um disjuntor religador montado num apoio de uma linha a rea de m dia tens o 19 2 2 Dispositivos Utilizados na Rede A rea de Distribui o MT Portuguesa Na rede a rea portuguesa de distribui o em m dia tens o s o utilizados para al m dos habituais seccionadores sem poder de corte uma s rie de dispositivos de manobra com caracter sticas espec ficas S o eles i Interruptores Auto Religadores IAR ii Interruptor A reo Telecomandado IAT iii Disjuntores Auto Religadores DAR iv rg o de Corte de Rede de 1 Gera o OCR 1 v rg o de Corte de Rede de 2 Gera o OCR 2 10 Dispositivos de Manobra na Rede A rea de Distribui o de M dia Tens o vi rg o de Corte de Rede de 3 Gera o OCR 3 Devido as diversas similaridades o IAT ser tratado em conjunto com o OCR 1 1 Tamb m o DAR
35. E vs os OE une sa camisa 107 Polo CONCLUS ES sua dessa dine a asd au EEEE CoPi asc sn isa e ea aaa ogro 107 2 2 Contribui o do Trabalhos ses sas sa iara oie sk vee vices sins RIU a a ase 110 723 Limita es do Trabalho wees sacces ess denise sen sas lacie UR Dae baby desis EaD e baba decis A en 111 ZA Trabalhos Futuros ais ssa raso ines Trat pj ted ala alo SRTA E SC O 112 7 4 1 Instala o de v rios OCR 3 em S rie Defini o das Parametriza es de Direccionalidade cs ices ecadsdssictsceravrdosevecerssetsvcesicnsebasievscengiersedeedevsceasbees 112 7 4 2 Simula o das Prote es Definidas neste Trabalho cece sees cece ee eeeees 112 7 4 3 Utiliza o de Prote es de Dist ncia nos OCR 3 ccceceeeeeecececececeeeeeeeuees 112 7 4 4 Realiza o de Estudos de Qualidade de Servi o mais Complexos com OCR 3 113 7 4 5 Automa o da Rede A rea MT utilizando OCR 3 c eeciseses encerra 113 Refer ncias sec csccaccccaepnedenedcaneceseedessuuecseneusendion aces sacdepededsncdesadeccgsdediesaasecaens 114 ANOXO Ascisccsso ci sos star ato aa asi so sab esab aan sa saca ae sad is as idos docs tdo obs cuia s alisa dad ads saias 118 ANEXO E AEE ce iesi iss ate s co E E ca tess bica dete cs ad uai sea E asa asas a sandra 120 ANEXO Cissssts ciano n pedi asc nho abas str msi ade sets oeassmseseteedse Sead ago sis iss E 124 ANEXO D acessa cruciais serao san pum aaa ndi ts Sacice se ten ida ca E b
36. Load Break Switches ou Load Interrupter Switches 4 A abertura do circuito el trico realizada por um mecanismo de molas que faz mover os contactos e abre o circuito 9 Por defini o consegue cortar e fechar sobre a corrente m xima nominal para que constru do 4 No entanto habitual este tipo de dispositivos conseguir fechar sobre corrente de curto circuito 1 Devido ao mecanismo de molas o tempo de abertura e fecho completamente independente do operador A atua o das molas para opera o do interruptor seccionador pode ser realizada de forma manual no local de forma el trica ou por a o de um motor no local ou remotamente A instala o deste tipo de dispositivos nas linhas a reas de m dia tens o feita nos apoios das mesmas Em 11 13 s o apresentados alguns exemplos deste tipo de dispositivos O Interruptor Seccionador garante uma dist ncia de seccionamento pelo que n o ser necess rio associar um seccionador montagem Este facto pode se revelar importante em termos de custos do equipamento 1 O meio de isolamento deste tipo de aparelhos pode ser o ar 13 ou ent o o hexafluoreto de enxofre SFe ver Figura 2 2 11 12 Tipos de Dispositivos 7 Figura 2 2 Exemplo de um interruptor seccionador com corte no ar 13 esquerda e de um interruptor seccionador com corte em SF6 12 direita 2 1 3 Interruptor Disjuntor Tamb m conhecido como Fault Interrupter 4 O seu principal elemento
37. Prote es das Redes de M dia Tens o com a Introdu o de Produ o Dispersa 55 12 10 m 10 12 8 10 E 6 8 Icc Icc0 op E 4 6 E 2 4 m 0 2 0 01 02 03 04 05 0 6 0 7 08 09 1 a Z Z Figura 4 20 Varia o da corrente de defeito para a rede da Figura 4 19 N o ser realizada a an lise para defeitos terra devido muito baixa contribui o por parte das unidades de produ o dispersa liga o do transformador em tri ngulo do lado da MT assim considerado que o caso anterior defeitos trif sicos sim tricos o pior caso poss vel ii Perda de Seletividade entre dois OCR 3 Este caso em tudo semelhante ao da perda de coordena o entre a prote o de sa da MT e um OCR 3 No entanto neste caso uma unidade de produ o dispersa colocada na mesma linha que os OCR 3 pode tamb m contribuir para o aumento da corrente de defeito caso esta se encontre a montante do OCR 3 mais a montante ver Figura 4 21 Dito isto todas as considera es realizadas para o caso anterior tamb m se aplicam neste caso ou seja quanto menor a imped ncia do gerador e a dist ncia deste ao defeito maior ser o aumento da corrente de defeito normalmente verificada Figura 4 21 Exemplo de poss vel perda de seletividade ente dois OCR 3 iii Poss veis Resolu es do Problema A resolu o deste problema tem de entrar em considera o n o apenas com as unidades de produ o dispersa na linha a ser anal
38. a sua sensibilidade Nesta sec o s o analisadas as potenciais perdas de sensibilidade da prote o de sa da das linhas MT na presen a de produ o dispersa i Defeitos Trif sicos Sim tricos o Varia o do Ponto de Defeito Na Figura 4 7 est representado um pequeno exemplo de uma rede com a inser o de uma unidade de PD no in cio da linha imediatamente ap s a prote o de sa da da mesma Nesta figura 11 a corrente de defeito fornecida pela rede a montante atrav s do transformador de pot ncia I2 a corrente fornecida pelo gerador de produ o dispersa e Icc a soma das duas correntes anteriores que equivale corrente total de defeito 42 Problemas nas Prote es das Redes de M dia Tens o com a Introdu o de Produ o Dispersa 43 O 12 gt N Defeito AT MT re Icc TSN Prot MT gt Z Figura 4 7 Rede para verifica o da possibilidade de perda de sensibilidade das prote es com a unidade de produ o dispersa colocada no in cio da linha Considerando ent o que a produ o dispersa est localizada no in cio da linha e um defeito trif sico sim trico pode se definir o equivalente de Th venin apresentado na Figura 4 8 Nesta figura Z a imped ncia equivalente da rede AT a montante somada com a imped ncia do transformador Z a imped ncia em subtransit ria pior caso do gerador da produ o dispersa considerando por exemplo um gerador s ncrono e final
39. a de parametriza es definida na Sec o 6 3 2 em compara o com o caso base de parametriza es do OCR 3 94 Perda de Sensibilidade das Prote es Efeitos da Presen a de um OCR 3 na Linha 95 i Efeitos da introdu o de produ o dispersa na linha Na Figura 6 4 est o apresentados os resultados obtidos com a an lise efetuada A linha considerada n o cont m qualquer OCR 3 porque apenas se pretende analisar os efeitos da presen a de produ o dispersa N mero de Atua es do N vel gt gt gt por Ano Tempo de Total de Atua o por Ano 0 17 0 16 0 15 0 14 n2at fano 0 13 0 12 0 11 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 Localiza o da PD s PD E c PD Localiza o da PD Figura 6 4 N mero de atua es do nivel gt gt gt e tempo total de atua o das prote es MIF num ano para uma rede sem OCR 3 A an lise dos resultados revela que quanto mais pr xima a produ o dispersa est da subesta o maior ser a perda de sensibilidade Esta perda de sensibilidade representada na Figura 6 4 por uma diminui o do n mero de disparos devido ao nivel gt gt gt da prote o MIF da sa da MT e por um aumento do tempo total de atua es da prote o MIF Os resultados obtidos est o de acordo com o que j tinha sido provado na Sec o 4 2 2 ii An lise da introdu o de um OCR 3 na linha com produ o dispersa Na Figura 6 5 es
40. a ser alimentada Para al m das prote es de sa da da linha de m dia tens o em Portugal instala se frequentemente dispositivos de corte que foram descritos no Cap tulo 2 Recordando os dispositivos e OCR 1 apenas permite atua o manual local ou remotamente e OCR 2 permite atua o manual local ou remotamente e a programa o de automatismos para atua o aut noma por exemplo automatismo IAR e OCR 3 permite a atua o aut noma devido inclus o de fun es de prote o no seu modo de funcionamento Como o OCR 1 n o permite a atua o autom tica este n o necessita de ser coordenado com outros dispositivos 36 Redes A reas de M dia Tens o com Gera o Revis o da Coordena o das Prote es 4 1 1 Coordena o com OCR s com automatismo do tipo V T Este tipo de automatismo j utilizado em Portugal desde os primeiros dispositivos de manobra da rede a rea de MT os Interruptores Auto Religadores IAR Hoje em dia este tipo de automatismo programado nas URR dos OCR 2 1 Assim este automatismo est bem definido em 38 e designado fun o V T Voltage Time No entanto este documento n o refere a necessidade da presen a de uma prote o com fun o de religa o a jusante do dispositivo com fun o V T A religa o necessita de ter pelo menos duas religa es lentas para o automatismo funcione corretamente 33 Dito isto a sequ ncia de opera es necess rias para um defeit
41. clientes 60 clientes 120 clientes 40 clientes Figura 6 1 Rede para valida o das fun es de prote o dos OCR do tipo 3 As caracter sticas do transformador e das linhas est o representadas nas Tabelas 6 1 e 6 2 respetivamente Tabela 6 1 Par metros do transformador da subesta o AT MT Par metros Valor aasa Estrela Liga o dos Enrolamentos Tri ngulo Pot ncia Nominal MVA 20 Rela o de Transforma o kV 60 15 Reat ncia de Fugas 5 Tabela 6 2 Par metros das linhas Par metros Valor Resist ncia a 40 C 0 km 0 72791 Reat ncia 0 km 0 41797 Capacidade nF km 9 398 Corrente M xima A 205 A rede a montante da subesta o considerada como tendo uma pot ncia de curto circuito m xima de 250 MVA e minima de 125 MVA com uma rela o de X R igual a 10 6 1 1 Modeliza o da Rede para Realizar a An lise de Fiabilidade As avarias nas linhas s o caracterizadas por uma taxa de avarias para cada um dos defeitos pass veis de ocorrer na rede e por um tempo m dio de repara o e Os defeitos permanentes n o s o extintos por nenhuma das religa es s o caracterizados por uma distribui o exponencial com uma taxa de defeito de Ap 0 1 av ano km 2 e Os defeitos semi permanentes s o extintos ap s a religa o lenta s o caracterizados por uma distribui o exponencial com uma taxa de defeito de A 0 08 av ano km 2 3 e Os defeitos fugitivos s o extinto
42. da linha a posi o dos OCR se presentes a posi o da produ o dispersa se presente e a pot ncia e n mero de clientes alocadas em cada carga Tamb m necess rio definir a taxa de avarias da linha A o tempo m dio de abertura ou fecho manual dos dispositivos de corte MTTS o tempo m dio de repara o de um defeito permanente MTTR e a resist ncia m dia verificada para cada um dos tipos de defeito iii vi vii viii Sortear os a exist ncia ou n o de defeitos utilizando uma distribui o exponencial caracterizada pela taxa de avarias A Este sorteio determina o n mero a localiza o e o tipo dos defeitos para a itera o atual Sortear a resist ncia de cada um dos defeitos sorteados no ponto ii O sorteio da resist ncia depende do tipo de defeito a terra ou entre fases Segue uma distribui o log normal com o valor esperado definido no ponto i e os par metros definidos no Cap tulo 6 Calcular as correntes de curto circuito para cada um dos defeitos sorteados em ii Estas correntes t m em conta o tipo de defeito fase fase trif sico ou fase terra a sua localiza o a sua resist ncia de defeito sorteada no ponto iii e a presen a ou n o e localiza o da produ o dispersa Determinar qual o dispositivo de prote o que atua e qual a prote o utilizada Este par metro tem em conta a localiza o e tipo de defeito e a corrente de defeito determinada no ponto iv Calcular os diver
43. das Deus nha Lada Dara Ca L ataca s ras Cada 6 21 3 Interruptor Disjunt r csssasa mentes ne rasas ess da sas baga ES ale LUISA S AR oe 7 2 1 4 Disjuntor Religador ses scenes seriais ea dee id dia di ai 8 2 2 Dispositivos Utilizados na Rede A rea de Distribui o MT Portuguesa 9 2 2 1 Componentes Constituintes dos Dispositivos ssssssssssseessssssseeesssssseeee 10 2 2 2 Interruptor Auto Religador JAR sssnvensesnesure saga noso coroas cogunms a aepero teeemeeenes 12 2 2 3 Org o de Corte de Rede tipo 1 OCR 1 cesscsnssunesaga rosa caneanvesenenens cepas eps 12 2 2 4 Org o de Corte de Rede tipo 2 OCR 2 iecsc ri ss e er rrersereasrerserearanna 13 2 2 5 Org o de Corte de Rede tipo 3 OCR 3 sssssessssssssossesssssoossssssssosessssesoose 14 2 2 6 Resumo das Caracter sticas dos Dispositivos cecececececeecececececeeeeeeeeees 16 2 2 7 Comunica o com o Centro de Controlo de M dia Tens o e 17 LBs RESUMO wis sachs eai a ad pe seule sean anda Ra E CARR a Ta aaa ida nata 18 Capitulo 3 AAEE E E inss EENE EEA EIAN TE EET saia dos Dava E des Tava nas Enio des 19 Prote es de Sa da das Linhas A reas MT cccceeecececncncececeeeeeeenencnceeeneeeeeeeneneneeeenes 19 3 1 Prote es de Sa da de uma Linha A rea de M dia Tens o ececececeeeeeeeeeeeneees 19 3 1 1 Maxima Intensidade de Fase DO
44. de coordena o de prote es Este um facto importante porque a introdu o deste tipo de dispositivos obriga a novos desafios de coordena o entre o OCR 3 a prote o da subesta o ou mesmo entre OCR s 3 9 17 Uma rede com grande implementa o deste tipo de aparelhos possibilita um grande grau de automa o Podem ser implementados novos automatismos locais programados nas URR mais sofisticados que as utilizadas atualmente utilizando as caracter sticas pr prias que t m os disjuntores religadores Podem tamb m ser implementadas fun es centralizadas de controlo de um grupo de OCR 3 que definam automaticamente qual a configura o tima da rede para que em caso de defeito o menor n mero de cargas poss vel fique sem alimenta o el trica que ser o implementados pelo CCMT para que posteriormente as ordens sejam enviadas para os dispositivos 22 24 Em Portugal est j definido um tipo de dispositivos que utilizam disjuntores religadores os DAR disjuntores auto religadores No entanto estes nunca foram muito utilizados nas redes a reas havendo um n mero muito reduzido instalado atualmente nas linhas a reas portuguesas de m dia tens o Estes s o muito usados nas sa das das subesta es como prote o da linha 1 Por outro lado o OCR 3 tem como principal objetivo a instala o nas linhas a reas 21 Outra diferen a entre os dois tipos de dispositivos que o OCR 3 tem a capacidade de detetar a pre
45. de direccionalidade nas prote es significa que estas s atuar o para defeitos cuja corrente flua no sentido do barramento MT para a linha impedindo assim falsas atua es provocadas por correntes que fluem no sentido oposto No entanto este tipo de solu o muitas vezes n o poss vel de ser implementado porque as prote es de sa da MT n o est o preparadas para tal e o custo de investimento para implementadas pode n o ser pratic vel 41 43 45 Modificar especifica es das prote es A modifica o das especifica es das prote es de sobrecorrente pode prevenir a atua o indevida neste tipo de problemas Por exemplo poss vel aumentar a corrente de arranque da prote o ou o tempo de disparo para que o rel da linha em que se d o defeito atue em primeiro lugar Este tipo de solu o ao contr rio da anterior necessita de ser estudada de caso para caso porque depende das correntes envolvidas 41 43 4 2 4 Problemas Associados Fun o de Religa o A fun o de religa o muito usada em todo o mundo por forma a evitar a abertura permanente de uma linha na ocorr ncia de um defeito que n o seja permanente aumentando com isso a qualidade de servi o A inclus o deste tipo de fun o nas prote es de sa da das linhas MT a reas uma pr tica frequente em Portugal 32 33 No entanto na 51 52 Redes A reas de M dia Tens o com Gera o Revis o da Coordena o das Prote es
46. de neutro Z Este valor tem um valor relativamente elevado em redes a reas pois a corrente m xima de defeito deve ser limitada a 300 A Considerando como exemplo que Zinha de uma sa da de uma subesta o varia de 0 j0 a 1 1j sendo que o valor O representa a imped ncia da linha imediatamente sa da da subesta o e 1 1j a imped ncia no final da linha A imped ncia da rede a montante Zrede desta linha varia entre 0 1 e 1 sendo que 0 1 representa as alturas em que se verifica maior pot ncia de curto circuito e 1 as alturas em que se verifica a menor pot ncia O fator X R da rede AT de 10 Raer nulo defeitos francos e Ztranss Como representa a imped ncia do transformador constante e toma o valor de j0 1 Todos os valores homopolares s o 2 5 vezes maiores que os valores diretos e inversos A imped ncia de neutro Zn uma reat ncia e toma o valor de j3 Todas as imped ncias descritas acima est o em valores relativos da imped ncia da linha Considerando um OCR 3 colocado a meio da linha ver Figura 5 2 a varia o da corrente de defeito trif sico sim trico vista pelo OCR 3 tendo em conta varia o das imped ncias Zinha Zrede apresentada na Figura 5 6 04 000 aa 0 35 __ NEN Zinha Zrede Figura 5 6 Varia o da corrente vista por um OCR 3 na ocorr ncia de um defeito fase terra numa rede com neutro ligado terra atrav s de uma imped ncia Pela an
47. destas fun es Verifica se a exist ncia de dois cen rios o que retira imediatamente a produ o dispersa de servi o na ocorr ncia de qualquer perturba o e o B que temporizado permitindo produ o dispersa continuar ligada rede no caso de ocorrer perturba es noutras linhas 33 34 Prote es de Sa da das Linhas A reas MT 34 Cap tulo 4 Redes A reas de M dia Tens o com Gera o Revis o da Coordena o das Prote es Este cap tulo na Sec o 4 1 trata da revis o da literatura sobre a coordena o das prote es presentes numa linha a rea de m dia tens o Dispositivos tais como o disjuntor de sa da da linha MT e os OCR t m de ser coordenados quer com as prote es de sa da da rede de m dia tens o quer entre eles mesmos para que para al m do defeito ser isolado tamb m seja cortada a alimenta o ao m nimo de cargas poss vel Na Sec o 4 2 ser o tratados os desafios aquando da inser o de gera o numa linha a rea de m dia tens o MT mantendo as atuais fun es e parametriza es no sistema de prote o Estes problemas afetam n o s a coordena o entre os dispositivos como podem piorar a qualidade de servi o e at levar n o dete o de defeitos 4 1 Revis o da Coordena o de Prote es A coordena o consiste na dete o e atua o por parte do equipamento de prote o mais pr ximo do defeito para que o m ximo de rede poss vel fique ainda
48. diminui medida que se afasta a produ o dispersa da subesta o devido ao aumento da imped ncia at ao defeito e consequente diminui o da corrente de defeito vista pelo painel de sa da MT Na Figura 6 13 est representada esta evolu o ou seja medida que o n mero de opera es indevidas diminui tamb m diminui a contribui o da linha adjacente para o aumento do MAIFI e do SAIFI da linha de exemplo 0 12 0 16 0 1 0 14 0 08 0 12 n def cliente ano O O oO O t n oc ano 0 04 0 08 0 02 0 06 0 0 04 re Localiza o da PD ms SAIFI mm MAIFL ate n2 de ocorr ncias Figura 6 13 Numero de disparos intempestivos na linha de exemplo sem OCR 3 provocados por defeitos na linha 2 e respetiva contribui o para o aumento do SAIFI e do MAIFI Conclui se assim que a presen a de uma linha adjacente a uma linha com produ o dispersa piora os seus ndices de fiabilidade A presen a de uma nica linha adjacente provoca apenas um aumento relativamente pouco significativo destes ndices ver Figuras 6 12 e 6 13 No entanto a natural presen a de mais linhas adjacentes na subesta o pode aumentar significativamente estes valores Concluiu se tamb m que o problema de disparo 103 104 Implica es do OCR de 3 Gera o na Qualidade de Servi o indevido depende muito da localiza o da produ o dispersa Quanto mais pr xima esta estiver da subesta o maior ser a corrente de
49. elimina o de defeitos deste tipo de OCR pode aumentar significativamente a qualidade de servi o e levar a um grande grau de automa o da rede em que est o inseridos Ainda sob a designa o de DAR est o presentes na rede dispositivos da marca Cooper Power Systems modelos KF VME corte no v cuo e WVE38X corte no leo 1 J sob a designa o de OCR 3 est o a ser utilizados dispositivos da marca NOJA Power modelo OSM Ro Figura 2 10 OCR 3 instalado n 2 2 6 Resumo das Caracter sticas dos Dispositivos Na Tabela 2 1 est o apresentadas todas as caracter sticas e limites t cnicos dos dispositivos descritos ver Anexo A Nome Dispositivos Utilizados na Rede A rea de Distribui o MT Portuguesa 17 Tabela 2 1 Caracter sticas e limites t cnicos dos dispositivos IAR OCR 1 OCR 2 OCR 3 Tipo Ue kV Un kV In A In de corte em carga A Icc kA Icc corte em cc kA Icc pico fecho em cc kA Tempo max de atua o Automatismos Observa es Refer ncia Interruptor Disjuntor S telecomando Interruptor Seccionador Interruptor Disjuntor Disjuntor Auto Religador Prote o contra defeitos e religa o Pode ter fun es de V T O T e outro V T O T tipo de automatismos automatismo avan adas Apenas pode realizar 2 O poder de corte desprezavel porque n o possui rel manobras de fecho sob c
50. entre os ndices de fiabilidade com e sem a fun o de dete o de tens o descrita na sec o 5 4 2 no OCR 3 i Efeitos da introdu o de produ o dispersa nos ndices de fiabilidade Figura 6 8 est o apresentados os resultados obtidos para o SAIDI Embora as diferen as neste ndice sejam relativamente reduzidas entre os casos com e sem produ o dispersa nota se que quando esta instalada na rede o n mero de horas m dia que um cliente est sem alimenta o el trica aumenta Este facto pode ser explicado pela inibi o da fun o de religa o por parte da sa da MT que faz com que os defeitos n o permanentes tenham de ser extintos com uma religa o manual Nota se tamb m um ligeiro aumento deste valor quando a produ o dispersa est a jusante do OCR 3 Neste caso tamb m a religa o do OCR 3 tem de ser inibida originando os mesmos efeitos descritos para o caso da sa da MT 98 Inibi o da Fun o de Religa o Efeitos da Utiliza o do OCR 3 99 1 77 1 76 1 75 1 74 1 73 1 72 sem PD 1 71 1 7 1 69 1 68 1 67 N com PD horas cliente ano ha 2 3 4 5 6 7 Localiza o da PD Figura 6 8 Evolu o do SAIDI em fun o da posi o da produ o dispersa numa linha com OCR 3 Na Figura 6 9 est o apresentados os resultados obtidos para o SAIFI e para o MAIFI Nota se um aumento do SAIFI e uma diminui o do MAIFI com a introdu o de produ o dispersa na linha A i
51. es com a unidade de produ o dispersa colocada no in cio da linha 43 Figura 4 8 Equivalente de Th venin para o defeito apresentado na figura 21 43 Figura 4 9 R cio das correntes vistas pela prote o de sa da da linha MT com e sem produ o dispersa considerando como vari veis a dist ncia do defeito e a pot ncia da produ o dispersas assess cde amei nn ERAAN oak doses ea nd ana ia deck eee nda saci esa seek Ara S 44 Figura 4 10 Rede para verifica o da possibilidade de perda de sensibilidade das prote es com a unidade de produ o dispersa colocada num ponto interm dio 45 Figura 4 11 R cio das correntes vistas pela prote o de sa da da linha MT com e sem produ o dispersa considerando como vari veis a localiza o da unidade de produ o dispersa e a pot ncia da produ o dispersa cececeeeeeeeececnceeeeenes 46 Figura 4 12 R cio das correntes vistas pela prote o de sa da da linha MT com e sem produ o dispersa considerando como vari veis a localiza o defeito e a pot ncia da produ o dispersa para defeitos terra s sesssseessseessseessseessoeessseesssees 48 Figura 4 13 Problema de falta de sensibilidade nos OCR tipo 3 cce cece eee e iii 49 Figura 4 14 Descri o da opera o indevida da prote o de sa da MT por causa de um defeito numa linha adjacente ssssseeesssssssecosssssssecossssseceoess
52. interrup es n o planeadas de longa dura o no caso das linhas MT muito superior Na Figura 1 2 onde est apresentado o TIEPI que corresponde ao tempo de indisponibilidade em fun o da pot ncia instalada num ano para as linhas MT consoante a sua origem nota se este mesmo facto Observa se que grande parte da 2 Introdu o contribui o para este ndice provocada pelas linhas MT e apenas uma parte residual pelas linhas AT e MAT 2 Gera o Rede de Muito Alta Tens o l E A cs WA am Po Subesta o de Distribui o ro a de Alta J Tens o Figura 1 1 Esquema da transmiss o de energia el trica desde a gera o at ao cliente de BT 3 140 120 100 5 amp 60 F 40 20 o 2007 2008 2009 2010 2011 Rede MT B Rede AT BRNT Figura 1 2 TIEPI para as linhas MT portuguesas considerando a origem dos defeitos 2 Para fazer face a este problema em Portugal t m vindo a ser instalados uma s rie de dispositivos nas linhas a reas MT 1 Estes dispositivos possuem diferentes caracter sticas entre si consoante o seu tipo Na pr xima sec o ser o descritos de uma forma muito resumida estes dispositivos 1 2 rg os de Corte de Rede Benef cios e Desafios 2 Objetivos e Motiva o da Disserta o 3 Os rg os de Corte de Rede OCR s o uma s rie de dispositivos com capacidade de atua o de forma remota ou por via de automatismos cuja desi
53. lise da Figura 5 6 nota se que tal como no caso de defeitos entre fases a corrente de defeito tanto maior quanto mais perto o defeito ocorrer do OCR 3 menor Zlinha quanto maior for a pot ncia de curto circuito menor Zrede No entanto neste caso nota se apenas uma pequena varia o da corrente Este facto pode ser explicado pela influ ncia da imped ncia de neutro que devido ao seu relativamente elevado valor faz com que as restantes imped ncias n o tenham um grande peso na corrente de defeito resultante Pode se ent o concluir que a corrente de defeito para regimes de neutro ligado terra 63 64 Coordena o entre o OCR de 3 Gera o e o Painel de Sa da da Linha MT atrav s de uma imped ncia n o dependem decisivamente das imped ncias da linha e da rede de AT a montante Depois de serem analisadas as correntes de defeito terra vistas pelo OCR 3 necess rio definir as prote es presentes neste e as respetivas parametriza es i Prote es Presentes no OCR 3 Os OCR 3 para se coordenarem com o painel MT da subesta o necessitam de atuar sempre primeiro para todos os defeitos terra que ocorram a jusante Os OCR 3 como t m Tle TT podem ter todas as fun es descritas o painel MT incluindo a direccionalidade 25 Como foi referido atr s os defeitos de uma fase terra dependem pouco das condi es da rede a montante e do ponto onde ocorre o defeito Por isso as correntes de arranque das
54. lise do gr fico da Figura 5 15 revela que se o defeito se localizar at ao ponto onde est instalado o OCR 3 b 1 a diminui o da sensibilidade toma valores iguais ao caso sem OCR 3 porque a corrente vista pela prote o presente no painel MT Se o defeito se localizar a partir do ponto onde est instalado o OCR 3 e como este ir ver a corrente de defeito total que sempre superior corrente sem produ o dispersa o r cio sempre superior a 1 Icc gt Iz significando que nestes pontos a sensibilidade aumenta Conclui se ent o que a introdu o de um OCR 3 numa rede com produ o dispersa a montante deste resolve o problema de perda de sensibilidade para defeitos a jusante do mesmo ii Perda de Sensibilidade com a Varia o da Localiza o da Produ o Dispersa Considerando novamente a presen a de um OCR 3 a meio da linha e um defeito no final da mesma pior caso para a perda de sensibilidade obt m se o esquema de imped ncias descrito na Figura 5 16 lt Ljus Zmon Z4 PO Defeito We Zi Figura 5 16 Esquema de correntes e imped ncia para an lise de perda de sensibilidade com varia o do ponto onde est instalada a produ o dispersa Em que 76 Linha com Produ o Dispersa 77 e 1 Corrente de defeito proveniente da rede de alta tens o e 2 Corrente de defeito proveniente da produ o dispersa e Icc Corrente total de defeito e Z Imped ncia equival
55. n Arranque 40 40 2 U min 2 Un 3 2 Un 3 5 Un 73 a 10 15 90 Tempo de opera o s 0 5 0 5 0 5 As caracter sticas gerais necess rias definidas pela empresa distribuidora em Portugal est o representadas na Tabela 3 5 Tabela 3 5 Caracter sticas gerais das prote es MIHD a serem colocadas nas sa das de m dia tens o 30 50 a 150 passos de 1 1 Un lt 50 ms 0 04 a 5 s passos de 0 01 Corrente de arranque Tens o de polariza o m nima Informa o de arranque Tempo independente 3 1 4 M xima Intensidade Homopolar de Terras Resistentes PTR 51N Segundo 30 33 as sa das de linhas a reas MT possuem uma prote o para defeitos terra muito resistivos que habitualmente ocorrem em regimes de neutro ligado terra atrav s de uma imped ncia utilizada uma prote o MIH de alta sensibilidade que deteta pequenas varia es na corrente residual sendo este um sinal de ocorr ncia de defeitos com elevada resist ncia na linha referido tamb m que esta prote o realizada por uma curva de tempo muito inverso cuja express o igual curva Long Time Inverse ou Very Inverse da norma CEI Estas curvas de tempo inverso garantem a seletividade da sa da com defeito das restantes sa das que aquando do defeito s o percorridas por correntes capacitivas devido capacidade intr nseca das linhas Se as curvas de atua o de todas as sa das de uma subesta o fore
56. o de frequ ncia Neste caso este valor situa se 20 acima do valor m nimo 120 Umin 33 3 4 Resumo Neste cap tulo s o descritas as fun es de prote o presentes atualmente nas sa das das linhas MT nos transformadores de pot ncia e na interliga o das unidades de produ o dispersa coma rede MT Na Sec o 3 1 s o descritas as prote es presentes na sa da de uma linha a rea MT na subesta o S o descritas com especial pormenor as prote es mais importantes para a realiza o deste trabalho ou seja as prote es de m xima intensidade de corrente homopolar e de fase a fun o de religa o e a dete o de tens o Na Sec o 3 2 referem se as prote es presentes no painel de prote o do transformador de pot ncia na subesta o e tamb m as prote es dos transformadores dos PT s de especial import ncia o conhecimento destas fun es visto que algumas delas v o ter de ser coordenadas com as prote es de sa da da linha Concretamente estas prote es s o a m xima intensidade de fase presente no transformador da subesta o e o fus vel presente no transformador dos PT s Finalmente na Sec o 3 3 as fun es de prote o presentes na interliga o das unidades de produ o dispersa s o descritas e o seu modo de funcionamento explicado Numa primeira fase s o enumeradas todas as fun es presentes nestas situa es Depois s o descritas as estrat gias de parametriza o
57. para realizar a an lise de fiabilidade corresponde a uma sa da de m dia tens o da subesta o e tem uma topologia radial com v rias cargas que correspondem aos transformadores de MT BT que por sua vez alimentam clientes em baixa tens o O neutro ligado terra atrav s de uma imped ncia que limita a corrente de defeito terra a 300 A A rede em quest o constitu da por e Linha principal o tro o principal da linha onde est o ligados os ramais de liga o aos transformadores MT BT sensivelmente a meio desta linha que ser o ligados os dispositivos analisados e Ramais S o uma deriva o da linha principal para alimenta o dos postos de transforma o MT BT A topologia da rede assim como as cargas est o representadas na Figura 6 1 A pot ncia representada em cada uma das cargas a pot ncia m dia de cada uma delas com o respetivo fator de pot ncia S o tamb m apresentados o n mero de clientes associados a cada carga O comprimento da linha principal de 5 km e de cada um dos ramais de 100 m Cada tro o de linha principal que origina uma deriva o tem o mesmo comprimento ou seja 5 7 0 714 km 88 Implica es do OCR de 3 Gera o na Qualidade de Servi o I raov v TF pla Prot MT 5 km WW x OR 100 m 560 kVA 500 kVA 700 kVA 370 kVA 530 kVA 690 kVA 320 kVA f p 0 9 f p 0 8 f p 0 9 f p 1 f p 0 8 f p 0 9 f p a 0 9 70 clientes 60 clientes 100 clientes 50
58. presen a de unidades de produ o dispersa esta fun o pode se revelar ineficaz e pode mesmo originar problemas nefastos quer para a rede quer para a produ o Um primeiro problema associado fun o de religa o na presen a de produ o dispersa consiste na n o elimina o do arco el trico na altura da desliga o do disjuntor de sa da de MT tornando um defeito fugitivo num defeito permanente Este problema ocorre quando o disjuntor abre e ainda existe tens o na linha originada pela unidade de produ o dispersa 41 Considere se como exemplo a linha da Figura 4 7 Na ocorr ncia do defeito apresentado e considerando o como sendo em situa es normais fugitivo a prote o de MT atua abrindo o seu disjuntor e iniciando a temporiza o para a religa o No entanto se a unidade de produ o dispersa ainda continuar ligada rede a tens o na linha n o vai ser nula n o sendo assim poss vel eliminar o arco el trico que seria o principal objetivo da fun o de religa o Assim os ciclos de religa o ser o todos realizados sem nunca se conseguir eliminar o defeito tornando o defeito permanente Outro problema diretamente associado ao apresentado no paragrafo anterior o facto das religa es poderem ocorrer sem que se cumpram todas as condi es de sincronismo entre a unidade de produ o dispersa e a rede a montante Quando o disjuntor de sa da MT se desliga na ocorr ncia de um defeito a unidade d
59. prote o MIF para coordena o entre o OCR 3 e o painel de sa da MT 60 Tabela 5 2 Parametriza es da fun o MIHD presente no OCR 3 66 Tabela 5 3 Parametriza es para a fun o MIH no painel de sa da MT e no OCR 3 66 Tabela 5 4 Parametriza es para a prote o MIH do OCR 3 em linhas em anel aberto 72 Tabela 5 5 Parametriza es a efetuar no OCR 3 para considerar a presen a de produ o dispersa 80 Tabela 5 6 Parametriza o da dete o de tens o do OCR 3 82 Tabela 6 1 Par metros do transformador da subesta o AT MT 88 Tabela 6 2 Par metros das linhas 88 Tabela 6 3 Parametriza es realizadas para a rede de exemplo para a prote o MIF 90 Tabela 6 4 Parametriza o das prote es contra defeitos terra para a rede de exemplo 90 Tabela 6 5 Resultados da an lise de fiabilidade realizada para cada um dos dispositivos 92 Tabela 6 6 Parametriza es para as prote es MIF da rede considerando o fator de corre o para o OCR 3 93 Tabela 6 7 Parametriza es da prote o MIF do painel de sa da da linha 2 101 Tabela 6 8 Parametriza o das prote es contra defeitos terra para linha 2 101 Tabela D 1 Fun es de Prote o representadas pelo respetivo c digo num rico ANSI IEEE 129 xviii Abreviaturas Lista de abreviaturas Amperes AT Alta Tens o BT M dia Tens o DAR Disjuntor Auto Religador IAR Interruptor Auto Religador IAT Interruptor A
60. reo Telecomandado IED Intelligent Electronic Device IEEE Institute of Electrical and Electronical Engeeners km Quil metro MAIFI Momentary Average Interruption Frequency Index MIF Prote o de m xima intensidade de fase 50 MIH Prote o de m xima intensidade homopolar 50N MIHD Prote o de m xima intensidade homopolar direcional 467N MT M dia Tens o OCR 1 rg o de Corte de Rede de 1 gera o OCR 2 rg o de Corte de Rede de 2 gera o OCR 3 rg o de Corte de Rede de 3 gera o p u Sistema por unidade PD Produ o Dispersa PT Posto de Transforma o PTR Prote o de m xima intensidade homopolar de terras resistentes 451N s segundo SAIDI System Average Interruption Duration Index SAIFI System Average Interruption Frequency Index TI Transformador de corrente TIEPI Tempo de Interrup o Equivalente da Pot ncia Instalada TT Transformador de tens o V T Voltage Time xix XX Cap tulo 1 Introdu o O trabalho realizado tem como principal objetivo o estudo dos rg os de Corte de Rede de 3 gera o OCR 3 e sua correta aplica o nas redes a reas de m dia tens o MT portuguesas Neste primeiro cap tulo efetuada uma introdu o ao tema tratado descrevendo de forma resumida o dispositivo os problemas que a sua instala o em redes a reas acarreta e os objetivos da disserta o desenvolvida 1 1 Redes A reas de M dia T
61. sa da da linha e que isolam todos os defeitos a jusante 6 2 2 Modeliza o da Linha com os Dispositivos de Corte para Realizar a An lise de Fiabilidade Para defeitos que ocorram a jusante dos dispositivos o tempo que os clientes afetados ficam fora de servi o depende para al m do tipo de defeito do tipo de dispositivo utilizado Cada um dos dispositivos caracterizado por um tempo m dio de atua o MTTS Mean Time To Switch para isolamento de um defeito a jusante e Tempo m dio de isolamento da rede a montante para um defeito a jusante de um OCR 1 MTTS 0 3 s religa o r pida 15 s religa o lenta tempo de atua o manual O tempo de atua o manual caracterizado por um valor m dio de 120 s 1 e representa o tempo que o operador da rede de distribui o demora a abrir o OCR 1 para isolar o ponto de defeito descrito por uma distribui o log normal com as seguintes caracter sticas u 4 662 e o 0 5 3 e Tempo m dio de isolamento da rede a montante para um defeito a jusante de um OCR tipo 2 MTTS 0 3 s religa o r pida 15 s 1 religa o lenta 30 s 2 religa o lenta e bloqueio do OCR na posi o aberta Esta sequ ncia de opera es representa o comando V T 16 Valor da corrente de defeito trif sico franco m nimo na rede de exemplo no fim da linha 90 Qualidade de Servi o com a Utiliza o de Diversos Dispositivos Utilizados em Linhas A reas MT 91 e Tem
62. tens o associados a este tipo de defeitos ii Coordena o de v rios OCR 3 em s rie Nas redes em anel aberto a coordena o de v rios OCR 3 em s rie realizada fazendo as mesmas considera es descritas na Sec o 5 1 1 No entanto os OCR 3 necessitam nestes casos de se coordenar em ambos os sentidos de corrente Ou seja uma rede com v rios OCR 3 instalados o OCR 3 mais pr ximo de uma subesta o pode ser o dispositivo mais a montante ou o dispositivo mais a jusante consoante a configura o da rede e consequente sentido da corrente O problema descrito no par grafo anterior pode ser resolvido pela utiliza o de uma fun o de direccionalidade Esta fun o direcional ir ativar um grupo de prote o MIF quando deteta corrente num determinado sentido e um outro grupo de prote o MIF quando deteta corrente no sentido oposto Desta forma poss vel coordenar os OCR 3 colocados em s rie numa linha em anel aberto Considerando como exemplo que existem numa linha o n mero m ximo de quatro OCR 3 em s rie as parametriza es realizadas ter o de estar em ordem ao referido nas Sec es 5 1 1 i e 5 3 1 i mas para cada um dos sentidos Na Figura 5 11 est descrito o esquema de prote o proposto para os quatro OCR 3 em s rie numa linha a rea em anel aberto 70 Linha A rea em Anel Aberto 71 Subesta o 1 E ra I gt 1 4xln Top 0 8s AT MT s Rede AT I gt 1 4xIn Top 0 2s u I gt 1 4
63. tipo gaiola de esquilo para aplica o em gera o distribu da Sba Controle amp Automa o Sociedade Brasileira de Automatica vol 16 pp 332 344 2005 K Maki S Repo and P Jarventausta Effect of wind power based distributed generation on protection of distribution network in Developments in Power System Protection 2004 Eighth IEE International Conference on 2004 pp 327 330 Vol 1 Z Luhua C Xu and G Jiahu Dynamic Responses of DFIG Fault Currents Under Constant AC Exitation Condition in Power and Energy Engineering Conference 2009 APPEEC 2009 Asia Pacific 2009 pp 1 4 K Kauhaniemi and L Kumpulainen Impact of distributed generation on the protection of distribution networks in Developments in Power System Protection 2004 Eighth IEE International Conference on 2004 pp 315 318 Vol 1 F T Dai Impacts of distributed generation on protection and autoreclosing of distribution networks in Developments in Power System Protection DPSP 2010 Managing the Change 10th IET International Conference on 2010 pp 1 5 J A Martinez and J Martin Arnedo Impact of distributed generation on distribution protection and power quality in Power amp Energy Society General Meeting 2009 PES 09 IEEE 2009 pp 1 6 S Kwon C Shin and W Jung Evaluation of protection coordination with distributed generation in distribution networks in Developments in Power System Protection DPSP 2010 M
64. trata da mesma rede com as mesmas caracter sticas Por outro lado para as prote es MIF estes par metros n o conhecidos e t m por isso de ser determinados Pode ser por exemplo utilizada a mesma metodologia usada em 51 7 4 2 Simula o das Prote es Definidas neste Trabalho Como as prote es determinadas neste trabalho apenas foram definidas de uma forma anal tica e te rica ver Sec o 7 3 torna se importante efetuar uma simula o destas prote es utilizando um programa pr prio para o efeito Esta simula o revela uma especial import ncia para a fun o de dete o de tens o desenvolvida neste trabalho que como n o faz parte das prote es habituais utilizadas pode revelar problemas n o previstos Embora tenham sido consideradas muitas vari veis para a defini o das fun es de prote o presentes nos OCR 3 n o se pode garantir com toda a certeza que estas ir o funcionar sem qualquer problema num sistema real Assim a realiza o de uma simula o em programas relativamente avan ados como o CAPE o PSCAD ou o PSS E pode ajudar a validar o sistema de prote es para integra o numa rede real 7 4 3 Utiliza o de Prote es de Dist ncia nos OCR 3 Em 53 54 s o aplicadas com sucesso prote es de dist ncia a redes MT com produ o dispersa Este tipo de prote o seria uma boa solu o para aplicar nos OCR 3 presentes nas redes a reas MT portuguesas No entanto as prote es d
65. 3 na linha de exemplo at ao ponto onde est instalado o OCR 3 A partir deste ponto a contribui o para o SAIFI para a linha com OCR 3 ao contr rio do que ocorre para o caso da linha sem dispositivo nula Este facto pode ser explicado porque a partir deste ponto apenas o OCR 3 atua na ocorr ncia deste tipo de defeitos Como o OCR 3 tem a fun o de dete o de tens o descrita na Sec o 5 4 2 fecha de forma autom tica depois de a produ o dispersa sair de servi o tornando todos os disparos devido a um defeito na linha adjacente inferiores a tr s minutos Pelo contr rio no caso sem OCR 3 a religa o do painel MT inibida devido presen a de produ o dispersa tendo de ser fechado manualmente podendo ou n o os defeitos serem inferiores a tr s minutos e MAIFI Tal como no caso anterior a contribui o da linha adjacente para este ndice mantem se sensivelmente igual nos casos com e sem OCR 3 at ao ponto onde este est instalado A partir deste ponto d se uma quebra da contribui o para o MAIFI 104 Disparo Intempestivo das Prote es Devido a um Defeito numa Linha Adjacente Efeitos da Utiliza o do OCR 3 105 para o caso com OCR 3 Como sempre o OCR 3 a abrir na ocorr ncia deste tipo de defeito apenas os clientes a jusante deste ser o afetados diminuindo o MAIFI Pelo contr rio para o caso sem OCR 3 sempre o painel MT a atuar retirando de servi o todos os clientes alimentados
66. 6 Coordena o entre o OCR de 3 Gera o e o Painel de Sa da da Linha MT Tabela 5 2 Parametriza es da fun o MIHD presente no OCR 3 Tipo de neutro Reat ncia Resist ncia So Un min 2 Un S3 2 Un 3 5 Un 3 a 10 15 90 Corrente de Arranque I0 gt A 2 2 2 Corrente de Arranque I0 gt gt A 40 40 2 Tempo de opera o 10 gt s 1 1 0 3 Tempo de opera o I0 gt gt s 0 3 0 3 0 3 MIH Esta fun o est parametrizada no painel MT com uma temporiza o de 0 15 s Assim n o poss vel obter um tempo discriminativo de 0 2 s entre as duas prote es A coordena o com base na corrente de arranque das prote es tamb m n o poss vel de realizar devido reduzida diferen a entre as intensidades de corrente m ximas verificadas ao longo da linha principalmente para os casos com neutro ligado terra atrav s de uma imped ncia A nica solu o para este caso ser aumentar o tempo de atua o do painel MT para esta fun o dos 0 15 s habituais para 0 35 s Desta forma no OCR 3 a fun o pode ser parametrizada para atuar em 0 15 s garantindo se o tempo discriminativo de 0 2 s Na Tabela 5 3 est o resumidas tanto as altera es a efetuar no painel MT como as parametriza es a efetuar no OCR 3 Tabela 5 3 Parametriza es para a fun o MIH no painel de sa da MT e no OCR 3 Corrente de Opera o Top s A MT 90 0 35 OCR 3 90 0 15 Na Figura 5 8 est o apresentadas
67. Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto Os rg os de Corte de Rede de 3 Gera o nas Redes de Distribui o de Media Tens o Jo o Francisco Lopes Ferreira Disserta o realizada no mbito do Mestrado Integrado em Engenharia Eletrot cnica e de Computadores Major Energia Orientador Prof Dr H lder Filipe Duarte Leite Janeiro de 2013 O Jo o Francisco Lopes Ferreira 2013 Resumo Nos ltimos anos tem havido uma crescente preocupa o com a continuidade e qualidade da alimenta o el trica quer por parte dos clientes quer por parte das concession rias das redes el tricas portuguesas Esta preocupa o torna se ainda mais relevante com a cada vez maior penetra o de unidades de produ o dispersa de origem renov vel e intermitente nas redes de m dia tens o e alta tens o Uma alimenta o el trica com fraca continuidade e qualidade de servi o pode levar a danos quer em componentes das redes quer em equipamentos pertencentes aos clientes No caso das linhas a reas de m dia tens o portuguesas t m vindo a ser instalados rg os de Corte de Rede OCR de 1 e 2 gera o por forma a aumentar a continuidade de servi o aos clientes permitindo isolar defeitos que possam ocorrer nessas linhas de forma manual ou recorrendo a automatismos Mais recentemente a concession ria da rede de distribui o em Portugal come ou a instalar a 3 gera o destes OCR Estes equipamentos s o dotados de
68. I gt gt gt x f I gt gt gt X i 5 28 ZgZmon ZgZjus ZmonZ jus Na Equa o 5 28 as imped ncias a utilizar t m de considerar o pior caso de ocorr ncia do defeito ou seja no fim da linha Desta forma a corrente de arranque de atua o do ltimo n vel ser diminu da na mesma propor o que diminu da a corrente de defeito vista pelo OCR 3 para o pior caso verificado Resumindo as novas parametriza es a realizar para o caso de existir produ o dispersa a jusante do OCR 3 s o as apresentadas na Tabela 5 5 Tabela 5 5 Parametriza es a efetuar no OCR 3 para considerar a presen a de produ o dispersa Corrente de Opera o Top s gt MT 1 4In 1 I gt OCR 3 1 4In 0 8 gt gt MT 2In 0 5 I gt gt OCR 3 2In 0 3 gt gt gt MT 2000 A 0 3 I gt gt gt OCR 3 Bf nint X f 0 1 5 4 2 Inibi o da Fun o de Religa o Na Sec o 4 2 4 foram vistos dois problemas associados fun o de religa o na presen a de produ o dispersa na linha Relembrando estes problemas s o e N o elimina o do arco el trico com o disparo do disjuntor devido continua o da alimenta o do defeito por parte da produ o dispersa e Paralelos intempestivos entre a tens o da rede e a tens o gerada pela produ o dispersa provocadas por religa es fora de sincronismo Referiu se tamb m que os problemas acima descritos s o resolvidos em Portugal pela utiliza o de um det
69. Manobra na Rede A rea de Distribui o de M dia Tens o Os dispositivos de manobra na rede a rea de distribui o de m dia tens o s o utilizados essencialmente para localiza o isolamento e extin o de defeitos despiste de defeitos fugitivos isolamento de ramais da rede para trabalhos e basculamento de cargas 1 O seu modo de funcionamento consiste na abertura de contactos num meio que permita a extin o do arco el trico originado por esta a o Existem no entanto aparelhos que apenas podem ser abertos na aus ncia de tens o Estes dispositivos s o caracterizados por uma s rie de caracter sticas el tricas e mec nicas que descrevem o seu funcionamento e os limites que s o aceit veis para os mesmos ver Anexo A Por sua vez os dispositivos de manobra podem se subdividir em v rios tipos consoante as suas propriedades Estes ser o apresentados na Sec o 2 1 Atualmente em Portugal s o utilizados uma s rie de aparelhos predefinidos pela empresa concecion ria da rede de distribui o Estes aparelhos assim como os sistemas que os constituem ser o analisados na Sec o 2 2 2 1 Tipos de Dispositivos Os aparelhos de manobra diferenciam se consoante os seus aspetos construtivos que por sua vez influenciam fortemente as caracter sticas el tricas e mec nicas dos mesmos Existem v rias designa es para os v rios tipos de dispositivos de manobra na m dia tens o 4 no entanto no mbito deste projet
70. OCR 3 em s rie 61 Figura 5 6 Varia o da corrente vista por um OCR 3 na ocorr ncia de um defeito fase terra numa rede com neutro ligado terra atrav s de uma imped ncia 63 Figura 5 7 Demonstra o dos tempos de opera o caso o OCR 3 tivesse a fun o PTR 65 Figura 5 8 Gr fico tempo corrente para as prote es para defeitos terra para o painel d saida MT epaf o OCR3 ire iesto Enae adia teeter ei beers EEE pe Seda 67 Figura 5 9 Topologia de uma linha a rea MT em anel aberto com instala o de um OCR Diane nos vind Cais AESA ERON ok lt a ses RONAN oh chica ds E Mone sida NERO E SER ER mead AESA AR a Ra nen 68 Figura 5 10 Varia o da corrente de defeito entre fases vista pelo OCR 3 numa rede em anel aberto ses sainanssuenmenaos EA elieck nana ardem ipi Des asa AE ne nE 69 Figura 5 11 Exemplo de coordena o de 4 OCR 3 em s rie numa linha em anel aberto 71 Figura 5 12 Esquema de correntes e impedancia para analise de perda de sensibilidade no OCR 3 com varia o do ponto de defeito cece eee cee eee ee eect ee eee eeeeeeeeeeeees 74 Figura 5 13 Varia o do ponto de defeito entre o barramento MT e o OCR 3 74 Figura 5 14 Varia o do ponto de defeito entre o OCR 3 e o final da linha 75 Figura 5 15 Gr fico representativo da sensibilidade das prote es considerando a varia o do ponto de defeito e da pot ncia
71. PES 2012 pp 1 8 L A Kojovic and T R Day Advanced distribution system automation in Transmission and Distribution Conference and Exposition 2003 IEEE PES 2003 pp 348 353 Vol 1 High Voltage Switchgear and Controlgear Part 111 Overhead Pad Mounted Dry Vault and Submersible Automatic Circuit Reclosers and Fault Interrupters for Alternating Current Systems up to 38 kV JEC 62271 111 First edition 2005 11 IEEE C37 60 pp 1 5 2005 IEEE Standard Requirements for Overhead Pad Mounted Dry Vault and Submersible Automatic Line Sectionalizers for AC Systems IEEE Std C37 63 2005 Revision of IEEE Std C37 63 1997 pp 1 23 2005 IEEE Standard of Common Requirements for High Voltage Power Switchgear Rated Above 1000 V IEEE Std C37 100 1 2007 pp 1 84 2007 C Moreira Curto Circuitos Assimetricos Conte dos da Disciplina RESEE FEUP Reactancias de Neutro vol DMA C52 300 N ed EDP Distribui o 2005 R Billinton and R N Allan Reliability evaluation of power systems 2nd ed New York Plenum Press 1996 117 Anexo A Caracter sticas El tricas e Mec nicas dos Dispositivos Utilizados em Linhas A rea MT As caracter sticas el tricas e mec nicas gerais dos dispositivos de corte de m dia tens o colocados na rede a rea s o definidos por 57 59 Estas normas definem o tipo de caracter sticas dos dispositivos e os respetivos limites m ximos que t m de ser cumpridos obrigatoriamente p
72. R 3 As conclus es retiradas nos par grafos anteriores est o de acordo com que o j havia sido referido teoricamente na Sec o 5 4 1 iii An lise dos efeitos da mudan a de parametriza es no OCR 3 Na Figura 6 6 est representado o n mero de atua es do nivel I gt gt gt da fun o MIF e tempo de atua o total num ano apenas do OCR 3 colocado na linha Est o apresentados os resultados obtidos sem produ o dispersa com produ o dispersa sem altera o da fun o MIF e com produ o dispersa com altera o da fun o MIF ver Tabela 5 6 Nota se que a altera o das parametriza es faz com que a perda de sensibilidade provocada pela presen a de produ o dispersa a jusante do OCR 3 seja anulada N mero de Atua es do N vel I gt gt gt por Ano Tempo de Total de Atua o por Ano 0 23 0 21 0 19 0 17 2 E 015 0 13 om o o E 0 11 0 09 0 07 0 05 0 04 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 Localiza o da PD Localiza o da PD s PD c PD s func 9 te c PD c func Figura 6 6 N mero de atua es do nivel gt gt gt e tempo total de atua o das prote es MIF num ano do OCR 3 antes e ap s a introdu o do fator de corre o O efeito global nas duas prote es do sistema est apresentado na Figura 6 7 Nota se que a modifica o das parametriza es da fun o MIF do OCR 3 provoca um aumento de sensibilidade suficiente para que o valor dos ndices com a
73. Redes A reas de M dia Tens o com Gera o Revis o da Coordena o das Prote es E 1sa isb isc z2 j ji 50 E Pal I 4 i i f 0 8 0 9 1 Time s 1 1 1 2 1 3 Figura 4 6 Corrente de defeito fornecida por um gerador duplamente alimentado 44 iv Geradores Ligados Rede Atrav s de Eletr nica de Pot ncia Um gerador ligado rede atrav s de eletr nica de pot ncia fornece apenas um pico de corrente moment neo para alimentar um determinado defeito at que as prote es internas do pr prio conversor atuem no entanto dif cil de prever o comportamento destes conversores porque depende fortemente de aspetos t cnicos que incidem sobre o tipo de componentes eletr nicos utilizados tamb m poss vel projetar este tipo de equipamentos para que seja poss vel manter uma corrente constante aquando de um defeito para que seja mais f cil as prote es atuarem 44 4 2 2 Perda de Sensibilidade das Prote es A presen a de produ o dispersa numa linha MT vai diminuir a imped ncia na ocorr ncia de um defeito a jusante aumentando a corrente de curto circuito Este facto deve se ao paralelo entre a produ o dispersa e a rede de MT que vai necessariamente reduzir a imped ncia Embora a presen a da produ o dispersa aumente a corrente global de defeito pode tamb m diminuir a corrente de defeito que circula nas prote es podendo diminuir
74. T a sua influ ncia no funcionamento do OCR 3 e eventuais fun es de prote o para minimizar os efeitos nefastos desta produ o Em redes radiais as fun es de prote o s o as descritas na Figura 5 24 Para defeitos entre fases utilizada uma fun o MIF com tr s escal es de prote o com tempo definido As 84 Resumo 85 parametriza es para cada uma destas fun es est o definidas na Tabela 5 1 Os dois primeiros n veis de atua o I gt e gt gt s o parametrizados tendo em conta a corrente m xima admiss vel na linha e o ltimo n vel l gt gt gt a corrente minima de defeito trif sico franco verificada na rede Para defeitos terra utilizada uma fun o MIH tamb m com tr s n veis de atua o provado que a utiliza o de uma curva de tempo inverso da fun o PTR tal como utilizada na sa da MT n o garante uma coordena o com as restantes sa das MT assim os dois primeiros n veis I0 gt I0 gt gt t m uma fun o direcional para prevenir disparos intempestivos na ocorr ncia de um defeito numa linha adjacente as suas parametriza es est o definidas na Tabela 5 2 O ltimo nivel de prote o I0 gt gt gt n o tem fun o direcional e utilizado para detetar e isolar defeitos com correntes de defeito elevadas a parametriza o deste n vel est descrita na Tabela 5 3 Arm rio de Comando Presente se existir produ o dispersa Figura 5 24 Representa o g
75. a o de um OCR 3 na linha S o tamb m desenvolvidas prote es para que os efeitos destes problemas sejam reduzidos Mais concretamente determinado um fator de corre o a aplicar nas parametriza es do OCR 3 para que a sensibilidade perdida pelas prote es seja reduzida e desenvolvida uma prote o de dete o de tens o que permite que a religa o n o seja inibida A ltima contribui o deste trabalho consiste na an lise da qualidade e continuidade de servi o prestada aos clientes de uma linha a rea MT com e sem PD ap s a introdu o de um OCR 3 Esta an lise possibilita verificar as principais vantagens da introdu o de um OCR 3 numa linha deste tipo com as prote es e parametriza es definidas para o caso portugu s 7 3 Limita es do Trabalho As fun es de prote o definidas mais em pormenor apenas consideram a instala o de um OCR 3 numa linha a rea MT S o tamb m descritas as altera es necess rias para que seja poss vel colocar v rios OCR 3 em s rie Refere se que necess rio que os OCR 3 neste caso tenham fun o direcional Esta fun o direcional em especial no caso da prote o MIF necessita de ser parametrizada para que atue corretamente para ambos os sentidos Estas parametriza es n o foram determinadas neste trabalho Outra limita o centra se no mesmo problema de coloca o de v rios OCR 3 em s rie Como se tratam de prote es de m xima intensidade de co
76. a o de uma carga linha 30 O IED deve ser capaz de detetar estas situa es para proceder ao posterior bloqueio da prote o Esta dete o realizada tendo em conta o conte do harm nico da corrente na linha pois as sobreintensidades s o de correntes com uma frequ ncia superior nominal especialmente importante ter em conta o 2 harm nico As caracter sticas gerais necess rias est o representadas na Tabela 3 11 Tabela 3 11 Caracter sticas gerais da fun o Inrush Restraint a serem colocadas nas sa das de m dia tens o 30 Bloqueio do 2 10 a 50 da harm nico fundamental 26 Prote es de Sa da de uma Linha A rea de M dia Tens o 27 3 1 10 Automatismo de Religa o Os defeitos podem se classificar consoante a sua oposi o extin o Podem se ent o dividir em tr s tipos 17 e Fugitivos S o defeitos que s o extintos assim que o arco el trico eliminado permitindo ao ar ionizar se voltando a ganhar as suas propriedades isolantes e Semipermanentes S o defeitos que necessitam de interrup es mais longas que o caso anterior ou uma perman ncia mais longa do arco el trico para se extinguirem e Permanentes S o defeitos que apenas se extinguem depois de uma opera o de manuten o da rede Habitualmente correspondem a contactos diretos Sabe se que a maior parte dos defeitos s o do tipo fugitivo e semipermanente cerca de 80 a 95 de todos os defeitos verificados
77. a 54 Hz passos de 0 01 20 Un a 80 Un passos de 1 Tempo de opera o Patamares de frequ ncia Bloqueio por m nimo de tens o 3 1 6 Dete o de Condutores Partidos 50BF Esta fun o usada para detetar a interrup o de uma das fases do sistema trif sico Utiliza frequentemente o aparecimento da componente inversa da corrente para detetar este tipo de situa es 29 30 Para a parametriza o deste tipo de prote es necess rio ter em conta o desequil brio de fases no funcionamento normal da rede 30 3 1 7 Presen a de Tens o uma fun o opcional que no entanto aconselhada para o caso de existir produ o dispersa na sa da de m dia tens o Tem a fun o de detetar a presen a ou n o de tens o na 25 26 Prote es de Sa da das Linhas A reas MT sa da de m dia tens o quando o disjuntor est aberto Sempre que existir tens o o disjuntor bloqueado para que n o se verifiquem paralelos intempestivos por falta de sincronismo entre a rede p blica e a gera o independente 33 Os sistemas de dete o de tens o a instalar podem ser constitu dos por divisores capacitivos em vez dos transformadores de tens o por forma a diminuir custos de instala o 33 As caracter sticas gerais necess rias est o representadas na Tabela 3 9 Tabela 3 9 Caracter sticas gerais dos detetores de frequ ncia a serem colocadas nas sa das de m dia tens o 30 Patamar de
78. a a linha de exemplo com OCR 3 antes e ap s se considerar a linha 2 ccececeececeeeeceeeeseeeeseeeeseeeeseeeeseeeeseaseseeeenenes 104 Figura 6 15 N mero de disparos intempestivos na linha de exemplo com OCR 3 provocados por defeitos na linha 2 e respetiva contribui o para o aumento do SAIFI edo MAIFI eoceno rirni penas sara E E E EE EEO EE EEEE E NEE dn tacar E E gra 105 Figura B 1 Esquema de curto circuito trif sico 9 cccccecescececcececeseeeeseeeeseeensees 121 Figura B 2 Esquema de curto circuito entre duas fases 9 121 Figura B 3 Esquema de curto circuito entre uma fase e a terra 9 e 122 Figura B 4 Esquema de curto circuito entre duas fases e a terra 9 123 Figura C 1 Regime de neutro isolado 29 cece sees esc e eee nene errar narrada 124 Figura C 2 Defeito fase terra em regime de neutro isolado 29 125 Figura C 3 Regime de neutro ligado diretamente terra 29 ccececececececeeeeeeeeees 126 xvi Lista de Tabelas Tabela 2 1 Caracter sticas e limites t cnicos dos dispositivos Tabela 3 1 N veis de prote o da fun o MIF presente na subesta o 32 Tabela 3 2 Caracter sticas gerais das prote es MIF a serem colocadas nas sa das de m dia tens o 30 Tabela 3 3 Caracter sticas gerais das prote es MIH a serem colocadas nas sa das de m dia tens o 30 Tabela
79. a cecal ca seeeeeeesreseess EEA iii AbStFACE ccs cues datesewede endive i det saedosraaas aiara a aae a aaa Ease v Agradecimentos soscar Enoten anan ENTENEN NENEA NENNEN ENITEN NEN ANEN E ANEN inda vii Indice essi aaan eaaa aaae ases ani anaa aa eaae aa ns ix Lista de figuras ss cssssssccsscrase nen rn AEA ANAN AEE AA imo sab oiceca modas xiii Lista de tabelas o nnie n a O clima A sal ndo canina o cel Aao aaa xvii Abreviaturas eisenii noaa ea aaea aaae aea aaaea xix Capitulo IN D E E E E ein ates E E E A 1 LELIES S E a e BOIE ANA EEE IAA EAE AET EAE E EAE E AE AA A 1 1 1 Redes A reas de M dia Tens o e a Import ncia da Qualidade de Servi o 1 1 2 rg os de Corte de Rede Benef cios e Desafios scccccsseececsseceeeeeceeeueeceeueeeeeas 2 1 3 Objetivos e Motiva o da Disserta o cece eee cece eee ee eee eee eee rece rar ae eee eeeeneeneees 3 1 4 Estrutura da Disserta o ieccicc ceed vei ieor a EE EEE EE EEEE RE 4 Cap tulo 2 cisco coset secuesssewssasstsuseaed cobs adsieb Sep E Eca assa unicas a a Soeenise 5 Dispositivos de Manobra na Rede A rea de Distribui o de M dia Tens o ceceeeeeeeees 5 251 Tipos d Dispositivos esne siora sos ta dice cle sacro rdias daN a SIRERE SER des Cama Ca dos CERCA CO SERON ASRS 5 ZA Ve SECCIONAdOL caes E AA EA dase ENE ade s sea daseed oneness ROR CR CS SRS nan danada dane n caia reas 5 21 2 Interruptor Seccionador scenes ias ses pas tasas
80. a em 32 4 1 2 Coordena o com OCR 3 Disjuntores Religadores Reclosers Atualmente os disjuntores religadores OCR 3 utilizados possuem rel s incorporados que t m fun es de prote o contra curto circuitos entre fases e terra Estas fun es permitem que estes tenham capacidade de ser escolhido o tipo de disparo pretendido tempo definido ou curva inversa de tempo corrente existindo a capacidade de modificar as caracter sticas de disparo consoante o pretendido para cada situa o Tamb m os ciclos de religa o podem ser completamente personalizados Este facto torna os OCR 3 utilizados em Portugal muito semelhantes aos rel s utilizados na sa da da subesta o podendo conter in meras fun es de prote o A coordena o entre OCR s 3 e entre estes e as prote es de sa da das subesta es pode ser tratada como coordena o entre rel s de sobreintensidade Este tipo de coordena o est definida de uma forma geral em 9 17 31 As refer ncias indicadas dizem que o m todo mais indicado para coordena o de v rios rel s de sobreintensidade colocados em s rie utilizando uma curva de tempo inverso com dois n veis O primeiro corresponde a correntes mais baixas que atuado pela curva de tempo inverso e o segundo corresponde a correntes mais altas em que o rel atuado instantaneamente Este tipo de coordena o utilizado em detrimento das curvas de tempo definido porque permitem tempos de atua
81. a localiza o da produ o dispersa ver Figura 6 11 101 102 Implica es do OCR de 3 Gera o na Qualidade de Servi o e Sea produ o dispersa estiver a montante do OCR 3 todas as cargas ser o colocadas fora de servi o pela prote o MIF do painel de sa da MT e a religa o ser inibida devido presen a de tens o a jusante do painel de sa da MT A reposi o de servi o aos clientes ter de ser reposta manualmente local ou remotamente e Se a produ o dispersa estiver a jusante do OCR 3 podem ocorrer duas situa es se for o OCR 3 a atuar apenas as cargas a jusante do mesmo ser o colocadas fora de servi o devido sua abertura se for o painel de sa da MT a atuar todas as cargas ser o colocadas fora de servi o No caso de ser o OCR 3 a atuar e ao contr rio do que ocorre com a atua o do painel MT a alimenta o ser reposta de uma forma autom tica depois de o disjuntor da produ o dispersa abrir devido atua o da fun o de prote o descrita na Sec o 5 4 2 6 5 3 Resultados Para analisar os efeitos que a adi o de uma linha adjacente tem na fiabilidade da linha de exemplo s o realizadas as seguintes compara es e An lise da introdu o de uma linha adjacente na subesta o em compara o com o caso base sem qualquer dispositivo adicionado na linha e An lise da introdu o de um OCR 3 na linha de exemplo linha 1 em compara o com o caso sem OCR 3 i An
82. a produ o dispersa presente a jusante Como se observa pela figura a fun o de religa o s entra em funcionamento depois da tens o a jusante Uj ser inferior a uma tens o m nima Umin e enquanto n o se esgotar um tempo m ximo tmax Note se que o OCR 3 n o cont m a informa o de qual o seu terminal jusante assim a tens o Uj tem na realidade de ser medida nos dois terminais Quando uma destas tens es for inferior ao valor definido pode se dar a religa o Assim as fun es l gt gt da prote o MIF I0 gt gt gt I0 gt gt e 10 gt da prote o MIH n o dar o in cio fun o de religa o mas fun o de presen a de tens o e ser posteriormente a aus ncia de tens o que dar in cio fun o de religa o Os par metros a considerar para esta fun o de prote o t m de ter em conta as caracter sticas do sistema No que diz respeito fun o de presen a de tens o definida na Figura 5 21 a tens o m nima para a qual o OCR 3 pode fechar Umin tem de ser inferior tens o para a qual a produ o dispersa sai imediatamente de servi o Foi j referido que esta tens o igual a 120 a tens o m nima para a qual poss vel a medi o da frequ ncia que corresponde a aproximadamente 20 da tens o nominal Un Ser este ent o o valor de Umin O tempo m ximo de espera pela aus ncia de tens o tmax pode estar definido para 81 82 Coordena o entre o OCR de 3 Gera o e o P
83. acter sticas ainda n o existe qualquer documento normativo que fale deste dispositivo No entanto est j a decorrer um projeto tipo que envolve a instala o destes dispositivos conhecendo se por isso o fabricante e o respetivo modelo 21 Assim nesta Disserta o s o utilizadas as caracter sticas disponibilizadas pelo fabricante para definir o OCR 3 O OCR 3 um disjuntor religador ver Sec o 2 1 4 que tem capacidade de cortar correntes de curto circuito e tamb m de fechar sobre as mesmas Por defini o este tipo de aparelhos est apto para efetuar ciclos de religa o Possui tamb m rel s digitais que permitem a dete o de defeitos de maximo de intensidade entre fases MIF 450 e 51 maximo de intensidade homopolar MIH 50N e 51N fun o direcional 467 e 67N entre outros Deste modo possibilita a sua atua o para isolamento de defeitos permanentes e despiste de defeitos fugitivos na rede a jusante sem qualquer interrup o verificada na rede a montante Pode tamb m ser atuado por forma telecomandada ou manualmente no local Outra aplica o pode ocorrer nos n s de interliga o normalmente abertos possibilitando novas fun es de automatismo para estes pontos da rede 20 22 No entanto o arm rio de controlo habitualmente utilizado em Portugal uTCMT da Efacec n o pode ser utilizado para intera o com este tipo de OCR porque n o tem as fun es de prote o necess rias para aproveitar t
84. ada imediatamente a jusante do OCR 3 Considera se tamb m a pot ncia de curto circuito m nima da rede AT a montante Nestas circunst ncias as imped ncias da rede s o as seguintes Zg j0 373 p u gerador com reat ncia de fugas do tranf 6 1 Zmon 0 155 j0 289 p u linha a montante impedancias da fonte e da rede AT 6 2 Zjus 0 191 j0 109 p u linha a jusante 6 3 Substituindo estes valores na express o do fator de corre o f ver sec o 4 3 1 3 vem f ns 0783 6 4 ZgZmon ZgZjus ZmonZjus y Este fator tem de ser multiplicado pela corrente de arranque do n vel I gt gt gt do OCR 3 Assim as novas parametriza es s o as definidas na Tabela 6 6 Tabela 6 6 Parametriza es para as prote es MIF da rede considerando o fator de corre o para o OCR 3 Corrente de Opera o A TOP I gt MT 287 1 I gt OCR 3 287 0 8 I gt gt MT 410 0 5 I gt gt OCR 3 410 0 3 I gt gt gt MT 2000 0 3 I gt gt gt OCR 3 1150 0 1 6 3 2 Modeliza o da Rede para Efetuar os Estudos de Perda de Sensibilidade Para realizar a an lise da perda de sensibilidade das prote es necess rio proceder ao c lculo das correntes de defeito para cada um dos defeitos que ocorrem na rede A partir do tipo e corrente de cada defeito poss vel definir qual a fun o de prote o que atua em cada caso Considera se que apenas existem tr s tipos de defeitos na linha com as seguintes
85. adas foram as seguintes e Perda de sensibilidade O pior caso de perda de sensibilidade ocorre quando existe uma unidade de produ o dispersa de elevada pot ncia ligada rede e quando est ligada pr xima mas n o imediatamente a jusante do barramento MT Tamb m se verificou que o pior caso ocorre para defeitos que surgem no final da linha Por fim provou se que para defeitos terra a perda de sensibilidade muito diminu da em compara o com os defeitos entre fases e Opera o indevida devido a um defeito numa linha adjacente Verificou se que este problema tem mais probabilidade de ocorr ncia quando as unidades de produ o dispersa est o colocadas pr ximas do barramento MT e quando ocorrem defeitos imediatamente a jusante do mesmo barramento na linha adjacente Referiu se tamb m que as resolu es propostas por v rios autores s o a direccionalidade das prote es e altera o das parametriza es e Problemas associados fun o de religa o Verificou se que a fun o de religa o muito afetada pela presen a de produ o dispersa podendo mesmo as religa es nestas circunst ncias significar graves danos para a rede Em Portugal a religa o inibida sempre que detetada tens o a jusante para evitar estes problemas No entanto este facto pode reduzir a qualidade e continuidade da alimenta o el trica e Perda de seletividade entre dispositivos de prote o Devido ao aumento da co
86. ai aumentar a qualidade de servi o prestada porque permitem um r pido isolamento de defeitos a jusante 105 106 Implica es do OCR de 3 Gera o na Qualidade de Servi o A principal vantagem do OCR 3 em compara o com os restantes tipos de OCR prende se essencialmente com os defeitos de curta dura o representados pelo MAIFI Como os OCR 3 t m fun es de prote o ao contr rio dos restantes OCR os clientes a montante deste n o v o sentir qualquer interrup o para defeitos a jusante do mesmo Quando est presente produ o dispersa na linha as principais conclus es retiradas foram A simples introdu o de um OCR 3 com as parametriza es descritas aumenta a sensibilidade para dete o de defeitos diminuindo os efeitos nefastos de perda de sensibilidade provocados pela introdu o de produ o dispersa No entanto para que a sensibilidade seja semelhante antes e ap s a introdu o de produ o dispersa na rede necess rio modificar o ltimo n vel de atua o da prote o MIF Ap s esta modifica o verifica se que a sensibilidade com produ o dispersa sempre igual ou melhor que o caso sem produ o dispersa Para o problema de inibi o da fun o de religa o prova se que a introdu o de um OCR 3 na linha com a fun o de presen a de tens o descrita na Sec o 5 4 2 melhora a continuidade de servi o diminuindo o n mero de defeitos de longa dura o representados pelo SAIFI
87. aiana asilo sans 129 ANEXO E sic dresses auses neess a SUR isD Rad Sda POR R DIAS ducados a nada a Ia 131 xi xii Lista de Figuras Figura 1 1 Esquema da transmiss o de energia el trica desde a gera o at ao cliente de BT 3 sacia chs dade are ju ened E S dadoves fes ane amina E penas ruinas sia 2 Figura 1 2 TIEPI para as linhas MT portuguesas considerando a origem dos defeitos 2 2 Figura 2 1 Seccionador modelo ICMH da marca Jayme da Costa 10 6 Figura 2 2 Exemplo de um interruptor seccionador com corte no ar 13 esquerda e de um interruptor seccionador com corte em SF6 12 direita cece eee ee ee eee eee 7 Figura 2 3 Exemplo de mecanismo de um atuador magn tico de um disjuntor 15 8 Figura 2 4 Exemplo de um interruptor disjuntor 16 cece esses eee ee sis sirene 8 Figura 2 5 Exemplo de um disjuntor religador montado num apoio de uma linha a rea de media tens o 19 ircsidvecarcesecrscsrsecdiacderer ds dopectscgcdesdaedeaversvarsceeseersetesectoventoede 9 Figura 2 6 Esquema exemplo dos componentes para o funcionamento de um dispositivo de manobra de rede 9 0 3 sis cessantes san chou ada cece aken keakea kenka ess taveeds a ces alegadas 10 Figura 2 7 Armario uTCMT da EFACEC 1 Armario 2 URR 3 Detetor de defeitos 4 Supervis o e controle da alimenta o sssssssssseesesssssseesesssseseecessssseeeeesssse 11 Figu
88. ainel de Sa da da Linha MT poucos segundos por exemplo 5 segundos Na Tabela 5 6 est o apresentadas as caracter sticas necess rias para o correto funcionamento desta fun o Tabela 5 6 Parametriza o da dete o de tens o do OCR 3 Condi o de Arranque Umin tmax I gt gt MIF 10 gt e 10 gt gt MIH ou MIHD2 20 xUn 5s 10 gt gt gt MIH Medi o das Correntes no sentido le direto N o p Atua o da ana prote o MIF ou MIH no sentido p m E j Sim Ordem de abertura do OCR 3 Y Medi o da tens o a jusante do lado da PD Uj gt lt Uj lt Umin O In cio da fun o de Religa o N o Incrementar uma unidade de tempo t t 1 Loo t tmax Bloqueio do OCR 3 na posi o aberta Figura 5 21 Fluxograma representativo da fun o de presen a de tens o para permitir realizar a fun o de religa o no OCR 3 5 4 3 Opera o Indevida das Prote es devido a um Defeito numa Linha Adjacente A opera o indevida de uma prote o de sa da da linha MT devido a um defeito numa linha adjacente ocorre quando acontece um defeito entre fases numa linha adjacente linha em que est instalada produ o dispersa A corrente fornecida ao defeito pela produ o dispersa flui no sentido linha barramento sentido este que oposto ao sentido para que s o projetadas as prote es poss vel ent o que a prote o de sa da de MT da linha
89. amanho do sistema que quanto maior for maior ser a capacidade Transformer ANO NEY YO YY n o 1M NYY Fault Location Er Figura C 2 Defeito fase terra em regime de neutro isolado 29 Devido ao funcionamento descrito no par grafo anterior as correntes ir o ser muito reduzidas o que se revela uma vantagem em termos de funcionamento do sistema Como as correntes s o reduzidas poss vel um funcionamento cont nuo do sistema mesmo em caso de defeito fase terra No entanto as baixas correntes de curto circuito implicam a instala o de sistemas de prote o mais avan ados para detetarem os defeitos que n o s o detet veis pelas prote es convencionais 9 Por outro lado as tens es nas fases sas sofrem sobretens es elevadas durante a ocorr ncia de um defeito Assim por quest es de seguran a os componentes deste tipo de sistema devem ser isolados para a sua tens o composta Esta necessidade explicada porque num caso extremo as tens es simples das fases sas tomam um valor igual tens o composta 9 No caso de n o serem tomadas as provid ncias descritas um defeito fase terra pode evoluir para um defeito fase fase 29 No caso de existirem dois defeitos terra em duas fases distintas forma se uma corrente de curto circuito semelhante que ocorre num defeito fase terra num regime de neutro diretamente ligado terra 29 33 Em Portugal este tipo de regime de neutr
90. anaging the Change 10th IET International Conference on 2010 pp 1 5 L K Kumpulainen and K T Kauhaniemi Analysis of the impact of distributed generation on automatic reclosing in Power Systems Conference and Exposition 2004 IEEE PES 2004 pp 603 608 vol 1 K Vijeta and D V S S S Sarma Protection of distributed generation connected distribution system in Advances in Power Conversion and Energy Technologies APCET 2012 International Conference on 2012 pp 1 6 M F N M Louro O Sistema de Prote es na Perspectiva da Seguranla de Pessoas em Redes de MT Instituto Superior T cnico Out 2008 T A Short Electric power distribution handbook CRC PressINC 2004 I M Chilvers N Jenkins and P A Crossley The use of 11 kV distance protection to increase generation connected to the distribution network in Developments in Power System Protection 2004 Eighth IEE International Conference on 2004 pp 551 554 Vol 2 D Martin P Sharma A Sinclair and D Finney Distance protection in distribution systems How it assists with integrating distributed resources in Protective Relay Engineers 2012 65th Annual Conference for 2012 pp 166 177 116 55 56 57 58 59 60 61 62 J P H Knauss C Warren and D Kearns An innovative approach to smart automation testing at National Grid in Transmission and Distribution Conference and Exposition T amp D 2012 IEEE
91. aracter sticas gerais necess rias definidas pela empresa distribuidora est o representadas na Tabela 3 7 Tabela 3 7 Caracter sticas gerais das prote es PTR a serem colocadas nas sa das de m dia tens o 30 0 5 Aa 50 A corrente prim ria lt 50 ms Liga o a toro Informa o de arranque Curva PTR ou normalizada CEI TM de 0 a 4 passos de 0 01 TM de 0e 1 passos de 0 01 Curva de tempo dependente Very Inverse Long Very Inverse 3 1 5 Frequ ncia 81 A prote o de frequ ncia tem como objetivo impedir o funcionamento da linha com uma frequ ncia fora dos n veis permitidos para a mesma que s o habitualmente causadas por desequil brios entre produ o e consumo O funcionamento fora de uma frequ ncia aceit vel pode implicar graves problemas para aparelhos el tricos mais sens veis Assim este tipo de prote o indispens vel em v rios pontos da rede sa das de m dia tens o inclu das Em Portugal s o definidos dois n veis de atua o de m ximo F gt F gt gt e m nimo F lt F lt lt de frequ ncia de atua o por tempo independente devendo estar prevista uma atua o instant nea por forma a minimizar danos causados pela perturba o verificada 30 As caracter sticas gerais necess rias est o representadas na Tabela 3 8 Tabela 3 8 Caracter sticas gerais das prote es de frequ ncia a serem colocadas nas sa das de m dia tens o 30 lt 100 ms 46 Hz
92. as para se extinguirem depois de extintos poss vel proceder normal alimenta o da linha de m dia tens o No caso de o defeito ser permanente s o utilizados todos os ciclos de religa o definidos ap s os quais o disjuntor fica aberto permanentemente at serem efetuadas as repara es necess rias na rede Em Portugal pode ser utilizada uma das seguintes sequ ncias de religa o 32 33 e Presen a de um equipamento programado com um automatismo V T a jusante Uma religa o r pida de 300 ms uma religa o lenta de 15 s e outra religa o lenta de 30 s ver Figura 3 2 e N o existe nenhum equipamento com automatismo V T a jusante Uma religa o r pida de 300 ms e uma religa o lenta de 15 s Sempre que se efetue uma religa o as fun es de prote o respons veis pelo novo disparo s o as habitualmente utilizadas e definidas nas Sec es 3 1 1 3 1 2 3 1 3 e 3 1 4 O arranque da fun o de religa o desencadeada pelos seguintes eventos 32 e Arranque do nivel de atua o gt gt da prote o MIF e Arranque das prote es MIHd e MIH 27 28 Prote es de Sa da das Linhas A reas MT e Disparo do disjuntor devido atua o da prote o PTR ls Corrente de defeito Religa o R pida 300 ms Religa es Lentas 15 30 s Corrente sem defeito In cio do defeito Figura 3 2 Atua o do automatismo de religa o com 1 religa o r pida e 2 religa es len
93. as telecomunica es 1 Os dispositivos ainda montados na rede s o da marca Joslyn 1 2 2 3 rg o de Corte de Rede tipo 1 OCR 1 Marca o in cio da uma nova designa o deste tipo de dispositivos passando a ser designados rg os de Corte de Rede OCR O tipo de montagem descrita na Sec o 2 2 1 come a a ser cumprida com todos os componentes nela indicados incluindo os componentes de telecomunica es que n o estavam presentes no caso do IAR Este tipo de aparelho um interruptor seccionador ver Sec o 2 1 2 que por isso garante uma dist ncia de seccionamento quando aberto o que permite a sua utiliza o sem seccionadores associados Consegue cortar a sua corrente nominal e fechar sob corrente de curto circuito 7 Este tipo de dispositivos pode ou n o ter capacidade de medi o da tens o e corrente na linha Se estas medi es estiverem dispon veis leva a que o operador tenha uma no o mais exata da localiza o dos defeitos que ocorram na linha sendo o seu posterior isolamento realizado de uma forma mais expedita 1 7 Devido sua opera o como interruptor seccionador o OCR 1 tem limita es de atua es consecutivas por causa do seu modo de opera o atuado por um motor Assim estes dispositivos apenas podem efetuar dois ciclos de manobra abrir fechar abrir fechar num curto espa o de tempo A principal consequ ncia deste facto a impossibilidade de utilizar este tipo de dispositivos pa
94. asos devido as raz es enunciadas na Sec o 3 3 4 No entanto serve tamb m como redund ncia prote o de m nimo de tens o no caso de ocorr ncia de defeitos entre fases 32 Este tipo de prote es habitualmente temporizado para permitir que situa es transit rias sejam eliminadas sem desliga o da PD 3 3 7 Estrat gias de Prote o Em Portugal a concession ria da rede de distribui o de m dia tens o respons vel pela parametriza o das prote es descritas Atualmente s o adotados dois tipos de prote o que necessitam de diferentes n veis de prote o e acarretam diferentes custos para a entidade a quem pertence uma unidade de PD Estes dois cen rios de prote o s o denominados de A e B e est o representados nas Tabelas 3 14 e 3 15 respetivamente 31 32 Prote es de Sa da das Linhas A reas MT Tabela 3 14 Cen rio A de regula o das prote es de interliga o da PD com a rede de distribui o 33 Prote o Regula o Tempo M x Uo a calcular inst 3 x Min U 85 Un inst 2 x Max U 115 Un inst Max Min f 50 2 49 8 Hz inst 3 x Max 1 3 In 1s Tabela 3 15 Cen rio B de regula o das prote es de interliga o da PD com a rede de distribui o 25 Prote o Regula o Tempo M x Uo a calcular 1 s inst REE 3 x Min U 85 Un 1 s inst REE 3 x Min U 2 120 Umin inst 2 x Max U 115 Un inst Max Min f 50 2 49 8 Hz inst
95. atuar em condi es de sobrecarga sendo estas detetadas por sistemas de prote o internas presentes nos transformadores Os fus veis s o escolhidos pelos fabricantes dos PT s tendo em vista a seletividade com as prote es de sa da da linha MT De uma forma geral esta seletividade n o ser problema visto que o calibre dos fus veis utilizados relativamente baixo fazendo os atuar em primeiro lugar em rela o s prote es de sa da da linha MT para defeitos no transformador ou mesmo na rede BT 32 3 3 Prote es de Interliga o da Produ o Dispersa 29 30 Prote es de Sa da das Linhas A reas MT A presen a de produ o dispersa PD numa rede de m dia tens o MT obriga a ter especial aten o quer s prote es de sa da da linha na subesta o quer na interliga o da PD rede de MT p blica Embora o custo da instala o das prote es seja responsabilidade do propriet rio da PD a parametriza o das prote es est a cargo da operadora da rede de distribui o Esta respons vel por garantir a seguran a da rede e a qualidade de servi o aos seus clientes assim as prote es presentes na interliga o das unidade de PD com a rede de m dia tens o n o podem afetar este bom funcionamento As fun es de prote o presentes nas interliga es est o bem definidas em 32 33 sendo estas e Maximo e m nimo de frequ ncia 4810 4810 e Maximo de tens o homopolar 59N e Maximo
96. balho No que diz respeito an lise de qualidade de servi o efetuada neste trabalho apenas foi realizada para linhas radiais somente com um ponto de alimenta o poss vel O comportamento para redes em anel aberto pode ser distinto do verificado neste tipo de redes Para al m deste facto a an lise prev apenas a introdu o de um OCR 3 na linha tamb m importante realizar uma an lise semelhante efetuada com diversas combina es de dispositivos na linha como por exemplo dois OCR 3 ou um OCR 3 e um OCR 2 com automatismo V T para verificar eventuais altera es nos ndices de fiabilidade 7 4 Trabalhos Futuros Este trabalho o in cio da integra o dos OCR 3 nas redes a reas de m dia tens o portuguesas Assim existe uma s rie de estudos a serem realizados para continuar a compreender o correto aproveitamento deste tipo de dispositivos Nesta sec o ser o abordados sumariamente alguns destes trabalhos 7 4 1 Instala o de v rios OCR 3 em S rie Defini o das Parametriza es de Direccionalidade Tal como foi referido na Sec o 7 3 neste trabalho n o foram definidas as parametriza es para as fun es de direccionalidade necess rias para instalar v rios OCR 3 em s rie Assim necess rio determinar estes par metros Para a prote o MIH os par metros foram j determinados em 51 para as prote es de sa da MT As mesmas parametriza es podem ser utilizadas para os OCR 3 porque se
97. besta es de Distribui o Fun o de automatismo religa o r pida e ou lenta de disjuntores vol DEF C13 551 N ed EDP Distribui o 2007 Portaria n 596 2010 Di rio da Rep blica 1 s rie 2010 Guia de Aplica o das Condi es T cnicas de Liga o as Redes de Distribui o das Instala es de Produ o de Energia El ctrica em Regime Especial ed Direc o Geral de Energia 2002 Telecomando da rede de MT Fun o de automatismo Especifica o funcional vol DEF C98 410 N ed EDP Distribui o 2009 W J Ruschel and A W Ashley Coordination of relays reclosers and sectionalizing fuses for overhead lines in the oil patch Industry Applications IEEE Transactions on vol 25 pp 1041 1048 1989 115 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 A Chaly K Gutnik A Testoedov and A Astrakhantsev Autocoordination of protection settings of series reclosers in Electricity Distribution 2008 CICED 2008 China International Conference on 2008 pp 1 4 E J Coster J M A Myrzik B Kruimer and W L Kling Integration Issues of Distributed Generation in Distribution Grids Proceedings of the leee vol 99 pp 28 39 Jan 2011 W Freitas J C M Vieira Jr A M Franca L C P d Silva and V F d Costa An lise comparativa entre geradores sincronos e geradores de indu o com rotor
98. ccceccecceceeceeceeceeceecseceessensessensensene 20 3 1 2 M xima Intensidade Homopolar BON scececcececeececeeseeeeseeeeeeseeseseseneeees 21 3 1 3 M xima Intensidade Homopolar Direcional 67N scecescecesceseceeceeeeseaeesees 22 3 1 4 M xima Intensidade Homopolar de Terras Resistentes PTR 51N 24 3 1 5 Frequencia 81 a iiniu EEE nes Ua manias PER secea se QUI VENEREA 25 3 1 6 Dete o de Condutores Partidos 50BF cceeccescceeccenccenceenseenceenseeneees 25 3 1 7 Presen a de Tens o ccccececeec crer ee rece re rece re core re rece re rece ce rare re cera ce snes 25 3 1282 Cold Load PICKUP smarren ea Tina caso ET E E EEE SS 26 321 9 InrushyRestrdints a as ara a a T LAT AN I N NN 26 3 1 10 Automatismo de ReljgataO seess otenn an en EANNA ENN EERIE TAASEN erre N NTAS 27 3 2 Prote es dos Transformadores de Pot ncia ssssseessseesssressseessseessseessseesssees 28 3 2 1 Transformador da SubestaGao e cece cece eee eee eee eee eee eeeeseeeeeeeeeeeeeeneeneenes 28 3 2 2 Transformador do Posto de Transformacao ecceecceeecenccenceeneeenseenseeseees 29 3 3 Prote es de Interliga o da Produ o Dispersa cceecceecceecceeceeeceenceeeseeeseees 29 3 3 1 Tipo de Transformador e Regime de NEUtr0 cece eee eeceecceneeeneceseeeneeeneees 30 3 3 2 Maximo e Minimo de Frequ ncia 810 81U ceceececeseeceeeseeeeseeeseeen
99. ce ir ser necessariamente inferior para este dispositivo No caso dos restantes OCR os clientes sentem sempre uma interrup o de servi o seja devido s religa es para atua o do automatismo V T OCR 2 seja devido s mesmas religa es mais o tempo de atua o manual do dispositivo OCR 1 91 92 Implica es do OCR de 3 Gera o na Qualidade de Servi o Tabela 6 5 Resultados da an lise de fiabilidade realizada para cada um dos dispositivos SAIDI SAIFI MAIFI h ano int gt 3 min ano int lt 3 min ano Sem OCR 2 271695 0 563506 2 269683 OCR 1 1 682596 0 443714 2 388976 OCR 2 1 694033 0 417709 2 422839 OCR 3 1 676654 0 415899 1 672693 SAIDI h ano 25 2 15 1 os e Sem OCR i OCR 1 i OCR 2 OCR3 i SAIFI int gt 3 min ano MAIFI int lt 3 min ano os 3 os 25 04 2 03 15 02 1 E l i j f i Sem OCR OCR1 OCR2 OCR3 j Sem OCR OCR1 OCR 2 OCR3 Figura 6 2 Gr ficos com os resultados da an lise de fiabilidade realizada para cada um dos dispositivos 6 3 Perda de Sensibilidade das Prote es Efeitos da Presen a de um OCR 3 na Linha Nesta sec o ser o analisados os efeitos que a introdu o de uma unidade de produ o dispersa tem sobre a sensibilidade das prote es presentes na linha ou seja o painel de sa da MT e o OCR 3 considerado um gerador s ncrono fornece as maio
100. ctions which allow the detection and isolation of faults without resorting to the protections present in the beginning of the feeder at the distribution substation The installation of OCR 3 in the distribution overhead feeder demands that these devices are correctly coordinated with the protections present in the substation at the beginning of the feeder Therefore in this paper is defined and evaluated the protection system of a OCR 3 with the goal of improving the overhead medium voltage grid continuity and quality of service vi Agradecimentos Em primeiro lugar ao Prof Dr H lder Leite meu orientador pela disponibilidade pela confian a depositada pelos elevados n veis de exig ncia pelos conhecimentos partilhados e por sempre me ter indicado o caminho certo para a conclus o da disserta o A todos os amigos que conheci dentro e fora da Faculdade essencialmente pela amizade e pela ajuda que me proporcionaram n o s ao longo da realiza o da disserta o mas em toda a vida acad mica minha fam lia em especial aos meus pais pela educa o pelos sacrif cios e pelo apoio incondicional essenciais para a minha conclus o do curso Por fim Cristiana pelo apoio pela motiva o dada na realiza o da disserta o e por ter acreditado sempre em mim nos bons e maus momentos Muito Obrigado vii viii Indice RESUMO ices esses coatesa sda a mesas de spun isa nascia do AEE aca vagas ca ana sai c
101. da Linha MT Como na zona de prote o do painel MT que a corrente de defeito ir ser a mais elevada n o aconselh vel que o tempo de atua o seja t o elevado porque ir expor o sistema a tens es e correntes de defeito extremas durante um grande intervalo de tempo Por outro lado o OCR 3 mais a jusante na linha que tem de detetar correntes de defeito mais reduzidas apresentando um tempo de atua o muito mais reduzido volta de 0 2 s ii Limita o ao n mero de OCR 3 em s rie introduzidos numa linha Com a utiliza o de uma prote o MIF de tempo definido nos OCR 3 e definindo um tempo discriminativo entre prote es de 0 2 s apenas se podem colocar em s rie 4 OCR 3 Assim a instala o de v rios OCR 3 em s rie deve ser realizada com o devido cuidado 5 1 2 Prote es para Defeitos Terra Os regimes de neutro mais utilizados em Portugal s o neutro isolado e neutro ligado terra atrav s de uma imped ncia limitadora de corrente 33 A corrente para defeitos entre uma fase e a terra para regime de neutro isolado definida pela capacidade terra de todas as sa das da subesta o pois n o existe qualquer liga o do neutro terra O m dulo da corrente pode ser aproximadamente calculado pela seguinte express o ns 3wCrede Lp u 5 3 Em que e w a frequ ncia fundamental da rede em rad s 2nf em Hz e Cede a capacidade de todas as linhas e cabos das sa das da subesta o
102. da produ o dispersa 76 Figura 5 16 Esquema de correntes e imped ncia para an lise de perda de sensibilidade com varia o do ponto onde est instalada a produ o dispersa s eceeeeeeeeees 76 Figura 5 17 Varia o do ponto de instala o da produ o dispersa entre o OCR 3 e o final da linhas desce rosas is esa dunas DO ra ala a Cel ron ara een ERA SU on Sa a ia 77 Figura 5 18 Varia o do ponto de instala o da produ o dispersa entre o OCR 3 e o barramento Maes sussa ss sanada cle ved ves se sa ae sien aa dan ER aan dE ca aa sda oa rt 78 Figura 5 19 Gr fico representativo da sensibilidade das prote es considerando a varia o do ponto de instala o da produ o dispersa e da pot ncia da produ o AISPErsa errurik rsa EEEE EEES EREE EEN EEEE EEEE Cope EEE apena ri ape EEEE E EEEE 79 Figura 5 20 Fun o de religa o do OCR 3 dependendo da localiza o da produ o EE OEE eres assi E A A E EA T T E E E A ETL a 81 Figura 5 21 Fluxograma representativo da fun o de presen a de tens o para permitir realizar a fun o de religa o NO OCR 3 sssssssssssesessssseecsessssseeeeesssseeeeessssseeee 82 Figura 5 22 Correntes que circulam nas prote es no caso de existir produ o dispersa numa linha e ocorrer um defeito numa linha adjacente ssssssssesesessseeeceseeeeesee 84 Figura 5 23 Sequ ncia de opera es para atua o do OCR 3 para evitar o dis
103. de Neste caso tem tamb m de ser considerada a introdu o de uma unidade de produ o dispersa na linha considerada a mesma unidade que foi usada na Sec o 6 3 6 4 1 Coordena o entre o OCR 3 e o Painel de Sa da da Linha MT A coordena o entre o OCR 3 e o painel de sa da da linha MT realizado da forma descrita na Tabela 6 6 porque existe produ o dispersa na rede N o necess rio realizar qualquer outro tipo de altera o Para a fun o de prote o de presen a de tens o s o realizadas as parametriza es descritas na Sec o 5 4 2 6 4 2 Modeliza o da Rede para Efetuar os Estudos de Inibi o da Fun o de Religa o dX spo om em conta as seguintes situa es e Defeitos a montante do OCR 3 A religa o do painel de sa da MT inibida devido presen a de produ o dispersa na linha qualquer que seja a localiza o da mesma Como a produ o dispersa tem o cen rio de prote es B a sua atua o temporizada verificando se sempre a inibi o da religa o Para defeitos n o permanentes a alimenta o s reposta ap s ser efetuada a religa o do disjuntor de forma manual 97 98 Implica es do OCR de 3 Gera o na Qualidade de Servi o Produ o dispersa a montante do OCR 3 Para defeitos a jusante do OCR 3 a religa o pode ser realizada da forma habitual porque n o existe fonte de tens o a jusante do mesmo Produ o dispersa a jusante do OCR 3
104. de A rea de Distribui o de M dia Tens o Figura 2 3 Exemplo de mecanismo de um atuador magn tico de um disjuntor 15 A extin o do arco el trico aquando da abertura dos contactos neste tipo de dispositivos pode ser realizada em v rios meios Entre estes os mais importantes s o o leo que se caracteriza pelo baixo custo e pela simplicidade o gas SF que das solu es mais utilizadas e que possui muito boas caracter sticas de extin o do arco e a v cuo sendo a sua principal vantagem a muito pouca manuten o necess ria 9 Estes dispositivos s o comandados por atua o el trica que pode ser realizada no local ou remotamente Devido sua grande capacidade e facilidade de comuta o entre estados inerente ao modo de funcionamento do disjuntor estes dispositivos s o tamb m muito utilizados para fun es de automatismo No entanto n o possuem dist ncia de seccionamento pelo que habitual associar um seccionador montagem 1 Na Figura 2 4 est apresentado um exemplo deste tipo de dispositivo Figura 2 4 Exemplo de um interruptor disjuntor 16 2 1 4 Disjuntor Religador S o tamb m conhecidos como reclosers 4 Tal como o caso do interruptor disjuntor este tamb m possui um disjuntor Assim todas as caracter sticas descritas anteriormente para os tipos de disjuntores utilizados nestes casos tamb m s o aplic veis aos disjuntores religadores No entanto neste caso o disjuntor j te
105. de tempo i O tempo de abertura t0 tem de ser inferior ao tempo de religa o lenta do disjuntor religador ty que em Portugal habitualmente configurado em 15 s 32 para que o OCR abra antes de o disjuntor voltar a fechar Ao mesmo tempo tO tem de ser superior ao tempo de religa o r pida t 200 ms em Portugal 32 para que o OCR n o abra durante as religa es r pidas tyr lt t0 lt tri 4 1 ii O tempo de confirma o t1 tem de ser superior ao tempo de disparo lento temporizado tw para que em caso do defeito se localizar a montante do OCR este n o volte a fechar Sta 4 2 iii O tempo de bloqueio t2 tem de ser superior ao tq e ao t0 somados para que em caso do defeito se localizar a jusante do OCR este seja isolado pela abertura e bloqueio deste aparelho de corte t2 gt ta to 4 3 Seguindo a mesma l gica descrita anteriormente poss vel colocar v rios OCR com automatismo V T em s rie A l gica ser os OCR irem abrindo de montante para jusante at 37 38 Redes A reas de M dia Tens o com Gera o Revis o da Coordena o das Prote es se detetar o defeito o disjuntor abrir e o OCR imediatamente a montante do defeito bloquear Desta forma na segunda religa o do disjuntor j poss vel seguir o normal funcionamento do sistema el trico Uma descri o mais detalhada para realizar a parametriza o de v rios OCR com este tipo de automatismo em s rie apresentad
106. de tens o 59 e M nimo de tens o 427 e Maximo de corrente de fase com tempo definido 51 Cada uma destas prote es tem a sua fun o pr pria para permitir o funcionamento correto quer da PD quer da rede MT Estas fun es s o descritas individualmente nas pr ximas sec es 3 3 1 Tipo de Transformador e Regime de Neutro O transformador ter de possuir obrigatoriamente um dos enrolamentos ligados em tri ngulo 36 Habitualmente os defeitos fase terra na rede de distribui o v m a sua corrente de curto circuito m xima limitada devido ao regime de neutro adotado Assim para n o afetar esta situa o e para n o contribuir para os defeitos fase terra o neutro no caso das produ es dispersas tem de ser isolado do lado da rede de m dia tens o 36 3 3 2 M ximo e M nimo de Frequ ncia 4810 4810 A varia o de frequ ncia da tens o na rede um claro ind cio de desequil brios entre produ o e consumo Uma varia o deste valor indicia uma separa o el trica entre a rede de distribui o e a PD Este tipo de perturba es pode provocar graves problemas e avarias quer na rede de distribui o quer na unidade de produ o distribu da Por isso em 36 s o definidos limites apertados para a desliga o da rede de distribui o das unidades de PD para o caso de ocorr ncia de perturba es deste tipo Usualmente os rel s de frequ ncia t m uma tens o m nima a que poss vel me
107. defeito e maior o n mero de disparos intempestivos piorando a qualidade de servi o ii An lise da introdu o de um OCR 3 na linha de exemplo Na Figura 6 14 est representada a evolu o do SAIFI e do MAIFI com a localiza o da produ o dispersa na linha de exemplo Nota se a mesma evolu o dos ndices verificada no ponto i Assim a diferen a entre os ndices com e sem introdu o de uma linha adjacente vai diminuindo medida que a produ o dispersa se afasta da subesta o pelas raz es j descritas 1 6 15 P 1 3 1 2 1 1 1 0 9 0 8 n int cliente ano 0 7 Ee 0 6 4 Localiza o da PD SAIFl sem linha E SAIFI com linha MAIFI sem linha E MAIFI com linha Figura 6 14 Evolu o do SAIFI e do MAIFI para a linha de exemplo com OCR 3 antes e ap s se considerar a linha 2 Na Figura 6 15 est o representadas as diferen as entre as contribui es para os ndices provocados pela adi o da linha adjacente para os casos com e sem OCR 3 Nota se que o OCR 3 atua sempre que a produ o dispersa esteja a jusante deste impedindo o painel MT de atuar por completo Devido a este facto a principal diferen a para o caso sem introdu o de OCR 3 d se a partir do ponto onde este est instalado A partir deste mesmo ponto ocorrem as seguintes modifica es nos ndices e SAIFI A contribui o da linha adjacente para o aumento deste ndice mantem se igual para os casos com e sem OCR
108. defeito o mais longe poss vel da fonte b 2 Vem ent o 3a L 3a 3c c2 RI Tornando se numa express o de duas vari veis em que a representa a imped ncia do gerador quanto menor maior a pot ncia e c representa a localiza o da produ o dispersa Como esta est referida imped ncia da linha a jusante da produ o dispersa quanto maior for a imped ncia maior ser a dist ncia ao defeito e consequentemente menor a dist ncia ao transformador AT MT Na Figura 4 11 nota se tal como no caso da Figura 4 9 que quanto menor a maior ser o desequil brio entre as correntes No caso do par metro c quanto maior for mais pr xima estar a produ o dispersa do barramento porque c representa a imped ncia a jusante da mesma at ao defeito Assim nota se que o pior caso se verifica num ponto interm dio da linha mais pr ximo do barramento de MT do que do defeito 1 0 8 m 0 8 1 06 m 0 6 0 8 m 0 4 0 6 0 4 m 0 2 0 4 0 2 m 0 0 2 0 0 0204 V 0608 1 0 8 121416 0 4 a z Zug eo Figura 4 11 R cio das correntes vistas pela prote o de sa da da linha MT com e sem produ o dispersa considerando como vari veis a localiza o da unidade de produ o dispersa e a pot ncia da produ o dispersa ii Defeitos Fase Fase Os defeitos fase fase relacionam se com os trif sicos por serem menores que estes cerca de v3 2 vezes Assim utilizando as equa es ant
109. desnecessariamente O tr nsito de corrente descrito apresentado na Figura 4 14 49 50 Redes A reas de M dia Tens o com Gera o Revis o da Coordena o das Prote es Zg Z N o NA Linha 1 Linha 2 Figura 4 14 Descri o da opera o indevida da prote o de sa da MT por causa de um defeito numa linha adjacente Na Figura 4 14 11 a corrente fornecida ao defeito pela produ o dispersa e a corrente que a prote o da linha n o afetada ir ver If a corrente de defeito fornecida pela rede de AT e Icc a corrente total de defeito que equivale soma das duas anteriores A imped ncia da linha onde est inserida a produ o dispersa Zu sendo que a imped ncia subtransit ria do gerador Z a imped ncia equivalente da rede a montante do transformador e do transformador Z e finalmente a imped ncia da linha onde ocorre o defeito Zp O equivalente de Th venin considerando um defeito trif sico sim trico da rede descrita na Figura 4 14 o apresentado na Figura 4 15 de onde se deduzem as seguintes express es para as correntes n UXZf Zg Zu Zf Zg Z1 Zi2 ZfZ12 js Ux Zg Zn 4 31 Zg Z1 Z ZgtZi Z12 Z FZ 12 Icc 11 1f Figura 4 15 Equivalente de Th venin da rede apresentada na Figura 4 17 Pela express o de 11 compreende se que quanto maior forem as impedancias das linhas e do gerador menor ser esta corrente Assim este tipo de problemas tem mais probabilidade de ocor
110. dir a frequ ncia Assim necess rio quando a tens o baixa de um determinado valor que a prote o atue mesmo que a frequ ncia n o ultrapasse os valores de atua o para prevenir eventuais problemas associados a medi es incorretas da mesma 37 3 3 3 M ximo de Tens o Homopolar 59N Este tipo de prote o utilizado para detetar defeitos terra usada em detrimento das prote es de m xima intensidade de fase homopolares porque o neutro nas unidade de produ o dispersa isolado n o existindo por isso correntes homopolares No entanto 30 Prote es de Interliga o da Produ o Dispersa 31 nestes casos a resist ncia de defeito elevada Existe por isso uma varia o na tens o homopolar da rede permitindo assim a sua dete o por medi o deste valor 37 necess rio para este tipo de prote es uma medi o de cada uma das tens es simples do sistema trif sico necess rio tamb m um r pido tempo de atua o e uma elevada precis o com uma resolu o de 1 37 3 3 4 M nimo de Tens o 427 Esta fun o de prote o destinada dete o de curto circuitos entre fases Neste caso esta prote o utilizada em detrimento das prote es de m ximo de intensidade de fase devido impossibilidade de grande parte das unidades de PD em manter elevadas correntes de curto circuito Este facto deve se inexist ncia de reguladores que elevem a excita o numa t
111. e MT a corrente vista pelo OCR 3 ser igual a corrente total de defeito Icc Seguindo as express es deduzidas no caso sem OCR 3 ver Sec o 4 2 2 na linha N UxZg ZgZ1 ZgZf Zy2Z1 UXZf e ZgZ ZgZf ZfZ 5 13 UX Z9 Z lw nas UX gtZp ZgZ ZgZf ZfZ lt s A O pa Prot MT Figura 5 14 Varia o do ponto de defeito entre o OCR 3 e o final da linha Sendo a corrente de defeito sem produ o dispersa igual a U L 5 14 Zit ZF O r cio das correntes com e sem produ o dispersa ser I1 ZgZf ZgZ1 Iz ZgZi ZgZpt ZpZ 5 15 Icc _ ZgZp ZgZi ZiZptZf i Iz ZgZ ZgZf ZfZi Considerando as imped ncias do gerador Z e da linha Z podem ser referidas como um fator multiplicador da imped ncia da fonte Z da seguinte forma e aL Zi bZ 5 16 Fazendo variar os fatores a e b de 0 a 2 e considerando que o OCR 3 est colocado a meio da meio da linha b 1 os r cios v m I1 a ab j b lt 1 Iz a b ab Icc a b ab 1 2 b gt 1 Iz a b ab 5 17 Graficamente o sistema de equa es acima est representado na Figura 5 15 75 76 Coordena o entre o OCR de 3 Gera o e o Painel de Sa da da Linha MT m 1 5 2 m 1 1 5 11 Iz Icc Iz m 0 5 1 m 0 0 5 Figura 5 15 Gr fico representativo da sensibilidade das prote es considerando a varia o do ponto de defeito e da pot ncia da produ o dispersa A an
112. e a linha tiver uma imped ncia constante No caso da imped ncia da linha n o ser constante necess rio efetuar um estudo para verificar qual a configura o que implica uma menor corrente de defeito MIH Para estas prote es provou se que n o poss vel existirem prote es direcionais pois a corrente pode fluir em qualquer dos sentidos consoante a configura o da rede Em substitui o das prote es direcionais devem ser utilizadas prote es n o direcionais com uma corrente de arranque mais elevada para evitar disparos intempestivos devido a defeitos em linhas adjacentes Uma corrente de arranque de 5 A deve ser suficiente para prevenir estes casos Este aumento da corrente de arranque provoca no entanto uma perda de sensibilidade das prote es para detetar defeitos terra muito resistivos 108 Conclus es 109 Com a inser o de produ o dispersa PD na linha verificou se que os problemas inseridos por esta continuam a existir No entanto os seus efeitos nefastos s o reduzidos com instala o do OCR 3 Para cada um dos problemas analisados as principais conclus es retiradas s o Perda de Sensibilidade Provou se por via anal tica que a perda de sensibilidade reduzida com a instala o de um OCR 3 na linha Este facto ocorre para defeitos a jusante do OCR 3 quando a PD colocada a montante deste Por outro lado quando a PD est colocada a jusante do OCR 3 existe uma perda de sensibilidade
113. e assim que a redu o da sensibilidade das prote es no caso de defeitos terra muito restringida A redu o da sensibilidade apenas come a a ser significativa para geradores com uma imped ncia inferior ao equivalente da rede AT o que representa geradores de elevada pot ncia Como os geradores presentes na rede MT habitualmente nunca ultrapassam os 6 MVA ent o pode se considerar a contribui o da PD para a perda de sensibilidade das prote es desprez vel iv Problemas de falta de sensibilidade associados aos OCR tipo 3 48 Problemas nas Prote es das Redes de M dia Tens o com a Introdu o de Produ o Dispersa 49 Tal como as prote es de sa da das linhas MT tamb m os OCR 3 t m fun es de prote o de m ximo de corrente de fase e m ximo de corrente homopolar Assim os OCR 3 sofrem dos mesmos problemas de falta de sensibilidade das prote es aquando da presen a de produ o dispersa na linha em que est o inseridos Para que este problema se verifique nos OCR 3 necess rio o defeito ocorrer a jusante do mesmo e a produ o dispersa estar presente tamb m a jusante tal como disposto na Figura 4 13 N WAZA AT MT TSN Prot MT i 7 49 gaot w Figura 4 13 Problema de falta de sensibilidade nos OCR tipo 3 Fa v Poss veis Resolu es do Problema Em 43 os autores referem que este problema pode ser resolvido modificando as especifica es dos rel s de m xima intensidade de cor
114. e do OCR a corrente de defeito extinta mantendo o disjuntor fechado n o deteta qualquer defeito Assim depois de ultrapassado t1 o OCR volta a fechar sobre o defeito v A partir deste momento inicia se a contagem do tempo de vigil ncia t2 O disjuntor abre devido corrente de defeito provocando tamb m a abertura do OCR antes de terminar t2 36 Revis o da Coordena o de Prote es 37 vi O OCR fica bloqueado na posi o aberta permitindo aquando da segunda religa o que o disjuntor possa ficar na posi o fechada mantendo uma parte da linha ainda em servi o Disjuntor c Defeito religa o OCR c V T Figura 4 2 Defeito a jusante do OCR com automatismo V T Na Figura 4 3 est representada a sequ ncia de opera es do OCR com automatismo V T assim como o in cio da contagem dos tempos Presente sien Tens o arene Org o Fechado Org o Aberto to t to ti to Bloqueado N o Bloqueado Figura 4 3 Sequ ncia de opera es do disjuntor e do OCR com automatismo VT 38 Como este tipo de prote o n o depende de uma caracter stica de tempo corrente mas apenas da presen a ou n o de tens o nos terminais podem ser colocados v rios dispositivos em s rie sem que se verifiquem grandes problemas de coordena o Para serem coordenados os OCR com controlo VT com o disjuntor com religa o a montante apenas t m de ser cumpridas as seguintes condi es
115. e m dia tens o Ir o ser abordadas e descritas as fun es de prote o e tamb m as parametriza es utilizadas atualmente em Portugal S o descritas numa segunda fase as prote es presentes nas interliga es das unidades de Produ o Dispersa PD com as linhas a reas MT 3 1 Prote es de Sa da de uma Linha A rea de M dia Tens o As prote es de sa da de uma linha a rea de m dia tens o t m a fun o de vigiar o funcionamento da linha correspondente para a eventualidade de ocorr ncia de defeitos e caso estes ocorram elimin los de uma forma r pida e eficiente O equipamento onde est o presentes estas fun es de prote o designado Intelligent Electronic Device IED Est tamb m presente um disjuntor situado no in cio de cada sa da MT e que permite proceder ao corte da corrente el trica no caso da ocorr ncia de um defeito detetado pelo IED 20 Prote es de Sa da das Linhas A reas MT Numa sa da de m dia tens o a rea t m de estar asseguradas as seguintes fun es de prote o 30 e Prote o de m xima intensidade de fase 450 e Prote o de m xima intensidade homopolar 50N e Prote o de m xima intensidade homopolar direcional 467N e Prote o de m xima intensidade homopolar de terras resistentes 451N e Prote o de frequ ncia 481 e Detecao de condutores partidos 50BF e Presen a de tens o e Cold Load Pickup e Inrush Restraint Contudo para a reali
116. e produ o dispersa pode acelerar ou desacelerar durante o per odo de abertura do ciclo de religa o No momento da religa o do disjuntor findo o tempo de abertura a tens o da rede a montante e a tens o fornecida pela unidade de produ o dispersa estar o desfasadas podendo mesmo no pior caso ter fases completamente opostas Nestes casos podem se originar regimes transit rios de tens o e corrente e for as de tor o muito elevadas no gerador que podem originar graves danos na unidade de produ o e nos componentes da rede 49 As Figuras 4 17 e 4 18 representam a ocorr ncia de um defeito aos 1 9 s numa rede com produ o dispersa provocando a abertura do disjuntor de MT e posterior aos 2 2 s religa o do mesmo A Figura 4 17 representa a crescente diferen a de fases entre a produ o dispersa e a rede a montante enquanto na Figura 4 18 se nota um regime transit rio com elevadas correntes no momento da religa o Phase difference between the feeder and the grid during automatic reclosing Phase difference degree o o Oo i o o 200 1 4 1 6 1 8 2 0 2 2 2 4 Time s Figura 4 17 Diferen a de fases entre a rede a montante e uma unidade de produ o dispersa 49 52 Problemas nas Prote es das Redes de M dia Tens o com a Introdu o de Produ o Dispersa 53 Current transient at autoreclosing Current KA 5 fi 1 1 H t t t 1 4 1 6 1 8 2 0 2 2 2 4 Time s F
117. e sa da MT tamb m teriam de ver as suas prote es baseadas em m xima intensidade de corrente alteradas para prote es de 112 Trabalhos Futuros 113 dist ncia para que a coordena o com os OCR 3 seja realizada de uma forma simples Esta altera o teria de ser alvo de estudos de modo a verificar a coordena o e seletividade com a rede AT a montante A utiliza o de prote es de dist ncia nos OCR 3 resolveria imediatamente os problemas inerentes coloca o de v rios OCR 3 em s rie ver Sec o 7 3 Seria teoricamente poss vel aplicar tantos OCR 3 em s rie quanto necess rio Tamb m o tempo de atua o seria independente da posi o dos dispositivos de prote o na rede Como as prote es de dist ncia n o dependem da corrente de defeito mas da posi o do mesmo a discrimina o seria realizada neste ponto em vez de ser efetuada uma descrimina o temporal 7 4 4 Realiza o de Estudos de Qualidade de Servi o mais Complexos com OCR 3 O estudo de qualidade de servi o de uma linha a rea MT com um OCR 3 realizada neste trabalho s considera a introdu o de um OCR 3 e uma linha apenas com possibilidade de liga o a uma subesta o Podem ser efetuados estudos de fiabilidade mais complexos que compreendam v rios dispositivos de prote o de e em linhas em anel aberto Este tipo de estudos pode revelar diferentes varia es nos ndices de qualidade de servi o Pode ainda ser realizado um est
118. eak Switches Types DAS15 DAS27 and DAS 38 Three Phase Vaccum Break Distribution Automation Switch Installation and Operation Instructions C P Systems ed Cooper Power Systems P M Anderson Power system protection New York McGraw Hill IEEE Press 1999 A D Shephard and R J Owen Further developments in pole mounted reclosers and sectionalisers in Advances in Power System Control Operation and Management 1991 APSCOM 91 1991 International Conference on 1991 pp 201 206 vol 1 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 Outdoor circuit breaker GVR Recloser Whipp amp Bourne Switchgear ed DRIBO OSM Product Guide ed Noja Power J Rosa L Abalroado J Sousa P T Marques R Oliveira P Gama F Ramalheira M Morgado and J F Duarte EDP Distribution Automation R Evolution in C RED 2011 C Heinrich K Brewis and G Cain Application of reclosers for reliable supply in rural overhead distribution networks in Electricity Distribution Part 1 2009 CIRED 2009 20th International Conference and Exhibition on 2009 pp 1 4 O Carre and E Cerqueira Towards MV network automation in Electricity Distribution Part 1 2009 CIRED 2009 20th International Conference and Exhibition on 2009 pp 1 4 P W Cox Self healing networks performance improvement by automated switch
119. eccionalidade No entanto neste caso a direccionalidade ir ser utilizada para serem definidos dois grupos de parametriza es Um deles ser utilizado para atua o quando a corrente flui num sentido e outro utilizado no sentido oposto consoante a configura o da rede As parametriza es da direccionalidade para este caso poder o ser as descritas na Tabela 5 2 As parametriza es da MIH ter o de ser realizadas de forma a garantir um tempo discriminativo entre dois dispositivos de prote o adjacentes de pelo menos 0 2 s para cada um dos sentidos em cada um dos n veis de prote o No limite de serem instalados quatro OCR 3 em s rie ver Figura 5 11 o painel MT para al m da fun o PTR tem de ter as restantes fun es MIHD e MIH parametrizadas para 1 s Os OCR 3 apenas poder o ter dois n veis de atua o o I0 gt e o I0 gt gt com os seguintes tempos 72 Automatismo de Religa o 73 de atua o do dispositivo mais a montante para o dispositivo mais a jusante 1 s 0 8 s 0 6 s 0 4 s para o nivel I0 gt e 0 8 s 0 6 s 0 4 s e 0 2 s para o nivel I0 gt gt Estas parametriza es ter o de ser realizadas para cada um dos sentidos tal como foi realizado para a fun o MIF ver Figura 5 11 5 3 Automatismo de Religa o Tal como a sa da de MT ver Sec o 3 1 10 tamb m os OCR 3 devem ser equipados com um automatismo de religa o que permita fazer o despiste de defeitos fugitivos e semipermanente
120. eeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeaeenees 73 5 4 1 Perda de Sensibilidade cccccccccccccesesceeeeeeeeeeeeeenceneeneenseneenseesenseeeennes 73 5 4 2 Inibi o da Fun o de Religa o cccceccee eee eeeeeeeeeeneeenseenseenseeeeeees 80 5 4 3 Opera o Indevida das Prote es devido a um Defeito numa Linha Adjacente 82 x BD RESUMO ssa ais n ia Sis ober Me e DE bela std Wht ead a NS a elas bei a peal ieee ds 84 Capitulo G 2022 seus Setacee pacas ie eden Gee ede ead acdc Cade eee eae neath 87 Implica es do OCR de 3 Gera o na Qualidade de Servi o ccc eee cece eeceeeeeeceneceeees 87 6 1 Rede Considerada para a An lise de Fiabilidade cccceeceeecececececeeeeeeeeenenenes 87 6 1 1 Modeliza o da Rede para Realizar a An lise de Fiabilidade 88 6 2 Qualidade de Servi o com a Utiliza o de Diversos Dispositivos Utilizados em Linhas Aereas MT caw eaiisre ivo CORTE Tan esa eek oak aah Cota cad E Das nai ar ace dens casi dies E ade ane a 89 6 2 1 Coordena o entre os Dispositivos e o Painel de Sa da da Linha MT 89 6 2 2 Modelizacao da Linha com os Dispositivos de Corte para Realizar a An lise de Fiabilidade e ses i sec scala pia epa nado eae Si ado susie cepa s oh 90 6 27 37 Resultados wick sven seve siena arrasa a ea aa TO EaD SUNS sd volves sues ea a 91 6 3 Perda de Sensibilidade das Prote es Efeitos da Presen a de um OCR 3 na Linha
121. eees 30 3 3 3 M ximo de Tens o Homopolar 59N ccsceceeececeececeeseceeseeeeseseeseeeeseaenees 30 3 3 4 Minimo de Tens o 27 cases diese pestana ros acetates eee ees aba PPA Das Rama rasa 31 3 3 5 M ximo de Tens o 59 cccceccencencenceneensenseeseeseeseeseesessessessensensessensen 31 3 3 6 M ximo de Corrente de Fase com Tempo Definido 51 scecesceceseeceeeeeees 31 3 3 7 Estrat gias de Prote o cccccececeeeeceneece cess sess sess eeseeeeseaeeseeeneaeenenes 31 3 47 RESUMO 25s scaiiataaecave na Tina casera vine TDT peewee sa Sema mone AOS oa a Ca dene Va Ti ca a 33 Capitulo 4 cesisanenic dota aenisrap aes ideteasvadeteawes det sgucadesesiecdstusccedetaawesdetcadnsdeteaedees 35 Redes A reas de M dia Tens o com Gera o Revis o da Coordena o das Prote es 35 4 1 Revis o da Coordena o de Prote es cccccccnecc ecc ee eee re rrenan rena 35 4 1 1 Coordena o com OCR s com automatismo do tipo V T cece ccc eeceeeceeeeeeees 36 4 1 2 Coordena o com OCR 3 Disjuntores Religadores Reclosers c 38 4 2 Problemas nas Prote es das Redes de M dia Tens o com a Introdu o de Produ o DISpeisa so Ssamenssmene so seiniigas ava E EERE Ceira nana nas areas desista meade EOE ER s 39 4 2 1 Influ ncia dos Diferentes Tipos de Geradores nas Correntes de Defeito 40 4 2 2 Perda de Sensibilidade das Prote es
122. efeitos francos Rger 0 e trif sicos No que diz respeito imped ncia da linha Zuna quanto mais longe o defeito ocorrer da subesta o maior ser o seu valor Por outro lado a imped ncia equivalente da rede AT a jusante Zrede depende da configura o da mesma e da gera o ligada no momento do defeito Assim este valor varia quer ao longo do dia quer ao longo do ano Considerando como exemplo que Zinha de uma sa da de uma subesta o varia de 0 a 1 sendo que o valor O representa a imped ncia da linha imediatamente sa da da subesta o e 1 a imped ncia no final da linha A imped ncia da rede a montante Zrede desta linha varia entre 0 1 e 1 sendo 0 1 quando se verifica maior pot ncia de curto circuito e 1 quando de verifica menor pot ncia Raer nulo defeito franco e Ztrans Como representa a imped ncia do transformador constante e toma o valor de 0 1 Todas as imped ncias descritas acima est o em valores relativos da imped ncia da linha Considerando um OCR 3 colocado a meio da linha a varia o da corrente de defeito trif sico sim trico vista pelo OCR 3 tendo em conta varia o das imped ncias Ziinha Zrede apresentada na Figura 5 3 58 Linha A rea Radial 59 lec Zlinha Zrede Figura 5 3 Varia o da corrente de defeito vista pelo OCR 3 numa rede radial considerando a varia o de Ziinha Zrede A Figura 5 3 mostra que a corrente de defeito crescente c
123. efetuada uma an lise da qualidade de servi o de uma linha a rea MT com a introdu o de um OCR 3 Este cap tulo descreve numa primeira fase as conclus es retiradas da realiza o desta Disserta o Nele est contida a descri o das limita es do sistema de prote es elaborado Por fim s o enunciados os poss veis trabalhos futuros relacionados com a introdu o de OCR 3 nas redes a reas MT 7 1 Conclus es A correta introdu o de OCR 3 nas redes a reas MT revelou diversos desafios devido coordena o com as prote es de sa da das linhas MT as diferentes topologias das linhas e a presen a de produ o dispersa PD Foram desenvolvidas uma s rie de sistemas de prote o tendo em conta cada um dos desafios enumerados para que se verifique em todos os tipos de defeitos seletividade entre todas as prote es da linha ao mesmo tempo que os defeitos s o eliminados num intervalo de tempo o mais curto poss vel para minimizar os efeitos nefastos das correntes e tens es de curto circuito Verificou se ainda um aumento sistem tico da qualidade de servi o com a introdu o de um OCR 3 numa a rea MT sendo no entanto para algumas situa es uma melhoria muito reduzida Com o intuito de simplificar a coordena o com as prote es de sa da da linha MT as prote es consideradas para o OCR 3 s o as mesmas que as utilizadas na subesta o Assim estas s o m xima intensidade de fase MIF m xima inte
124. efinitions for Power Switchgear IEEE Std C37 100 1992 1992 Seccionadores de M dia Tens o 36kV vol DMA C64 175 E ed EDP Distribui o 1992 Reclosing Sectionalizaers vol DMA C64 156 E ed EDP Distribui o 1991 rg o de Corte de Rede tipo 1 vol DMA C64 152 N ed EDP Distribui o 2007 rg o de Corte de Rede tipo 2 vol DMA C64 154 N ed EDP Distribui o 2007 A A Sallam Electric distribution systems Hoboken N J Wiley IEEE Press 2010 Seccionador Tripolar Exterior ICMH Jayme da Costa http jdc jsdws com gt Catalogo de Produtos gt Seccionador Tripolar Exterior ICMH Acedido em Out 2012 IATS Instruction Manual E AMT ed Efacec 2003 Auguste SF6 Insulated Overhead Load Break Switch Ensto http www ensto com gt Products gt Overhead Lines gt Medium voltage overhead line solutions gt Load Break Switches gt Auguste Acedido em Out 2012 Rapier AX Air Break Switch Disconnector Lucy Switchgear www lucyswitchgear com gt Products gt Rural and Substation Disconnectors gt Rapier AX Acedido em Out 2012 Medium Voltage Circuit Breaker Course vol Cap 2 United States Nuclear Regulatory Commission E Dullni A vacuum circuit breaker with permanent magnetic actuator for frequent operations in Discharges and Electrical Insulation in Vacuum 1998 Proceedings ISDEIV XVIIIth International Symposium on 1998 pp 688 691 vol 2 Vaccum Br
125. eguinte express o U lee B 1 onde lc a corrente de curto circuito U a tens o simples numa fase e Z a imped ncia equivalente de curto circuito vista no ponto onde ocorre o defeito Figura B 1 Esquema de curto circuito trif sico 9 ii Fase Fase um defeito assim trico entre duas fases de um sistema trif sico Assim as amplitudes e desfasamentos das correntes e tens es s o iguais nas fases com defeito que por sua vez s o diferentes da corrente e tens o na fase s Os defeitos assim tricos s o tratados utilizando a an lise de tr s sistemas sim tricos o direto o inverso e o homopolar Considerando uma sequ ncia de fases abc de um sistema assim trico o sistema direto corresponde a um sistema trif sico com uma sequ ncia de fases abc o sistema inverso corresponde a um sistema trif sico com uma sequ ncia de fases acb e o sistema homopolar corresponde a um sistema homopolar constitu do por um sistema de tr s fasores de igual m dulo e fase A soma de cada um dos fasores das tr s componentes corresponde ao sistema assim trico presente nas fases do sistema 60 Nos defeitos entre duas fases o m dulo da corrente nas duas fases do defeito elevada e nula na fase s As tens es descem para sensivelmente metade nas fases com defeito e a tens o na fase s n o se altera 60 O m dulo da corrente de curto circuito pode ser calculado da seguinte forma considerando uma resist ncia de cu
126. ela rede If com a corrente proveniente da produ o dispersa 12 lcc I2 lf Realizando uma an lise s correntes de defeito obt m se as seguintes express es UxZ Zg Z2 Zf Zg Z2 Zn ZfZu p Ux Zg Z12 Zg Z12 Zf Zg Z12 Zu ZfZu 7 UX Zg Zi2 Zf Icc I2 If Zg Z12 Zf Zg Z12 Zu ZfZu 4 32 Em que Z a imped ncia equivalente da rede a jusante Z a imped ncia subtransit ria do gerador da produ o dispersa e Zy e Zi s o as imped ncias do barramento at ao defeito e da produ o at ao barramento respetivamente Por outro lado a corrente de defeito sem a contribui o da produ o dispersa logo sem considerar as imped ncias Z e Zy sera igual a Icc0 4 33 Zn tZy O racio entre a corrente Icc ver Equa o 3 32 e Icc0 ver Equa o 3 33 dcc Zg4Z12 Z11 ZZ44 ZgtZ12 Z ftZ fp ET Icco Zg Zi2 Z ZgtZi2 ZutZpZ 4 34 Considerando os seguintes coeficientes Zo Z aZ f g 12 f 4 35 Zn bZ O r cio fica ent o I b b a 1 icc _ ab b a 4 36 Icco a ab b Fazendo variar a e b de 0 a 1 obt m se o gr fico apresentado na Figura 4 20 A an lise do gr fico revela que quando menores forem as imped ncias das linhas Zu e Zi e do gerador Z maior ser o aumento da corrente de defeito Assim o pior caso verifica se para uma produ o dispersa colocada imediatamente ap s o barramento e um defeito imediatamente a jusante do OCR 3 54 Problemas nas
127. elos fabricantes Uma breve descri o das caracter sticas mais relevantes est definida de seguida ii Tens o Nominal M xima U A tens o nominal m xima a tens o m xima que o aparelho pode suportar Assim a tens o da rede onde ser colocado ter de ser necessariamente inferior Existem tr s valores padr o 15 5 kV 27 kV e 38 kV ii Frequ ncia a frequ ncia da tens o da rede em que o aparelho ser colocado Para a aplica o em Portugal este valor ter de ser de 50 Hz iii Corrente Nominal M xima ln a corrente m xima que o aparelho suporta em regime permanente Pode tomar valores muito distintos mas habitualmente situa se sempre entre os 400 A e os 630 A Este limite permite definir o limite de sobreaquecimento infligido pela corrente em regime permanente iv Poder de Corte lcc corte a corrente de curto circuito sim trico m xima que um determinado aparelho de corte pode interromper O poder de corte pode ser nulo igual corrente m xima nominal ou com um valor superior sua corrente nominal conforme o aparelho em causa v Poder de Fecho lcc fecho a corrente m xima de curto circuito sim trico sobre a qual um determinado dispositivo pode fechar O poder de fecho tal como o caso anterior depende do tipo de aparelho em causa vi Corrente M xima de Curto Circuito de Curta Dura o a corrente m xima de curto circuito sim trico que o dispositivo aguenta durante um determinado in
128. em que est inserida a produ o atue em primeiro lugar ou ao mesmo tempo que a prote o da linha em que ocorre o defeito retirando a linha de servi o indevidamente ver Sec o 4 2 3 No caso 12 Dependendo do tipo de linha esta fun o pode ser direcional MIHD ou n o direcional MIH ver Sec es 5 1 2 e 5 2 2 82 Linha com Produ o Dispersa 83 de existir um OCR 3 na rede e apenas existir produ o dispersa a jusante do mesmo este problema nunca ir ocorrer na prote o MIF presente no painel de sa da MT visto que o OCR 3 atua sempre primeiro que o painel de sa da MT pois est parametrizado para atuar mais rapidamente que as prote es presentes nas subesta es Considerando a Figura 5 22 pode se prever a ocorr ncia de um de tr s cen rios sabendo que os tempos de opera o s o fun o das correntes que circulam em cada uma das prote es s o lop f Upp 5 29 top f Cee 5 30 topocr3 focr3Upp 5 31 iii top 2 lt top ocr3 LOGO top 2 lt top 1 Neste caso a prote o da linha onde ocorre o defeito atua corretamente n o existindo disparos intempestivos quer do OCR 3 quer do painel MT top 2 gt top ocr3 top 2 gt top 1 Nesta caso existe uma grande probabilidade de ocorrer atua o indevida das prote es da linha adjacente linha onde ocorre o defeito Se n o existisse OCR 3 seria a prote o MIF presente no painel MT 1 a atuar no entanto devido p
129. ens o e a Import ncia da Qualidade de Servi o A rede de distribui o de m dia tens o MT situa se em grande parte dos casos a jusante de uma subesta o de distribui o alimentada pela rede de distribui o de alta tens o e a montante dos postos de transforma o para alimenta o dos clientes em baixa tens o ver Figura 1 1 Estas redes podem ser a reas ou subterr neas sendo que as primeiras se localizam essencialmente em zonas rurais e as segundas em zonas fortemente urbanizadas Estas redes s o sempre exploradas de uma forma radial O desenvolvimento deste trabalho focar se nas redes a reas As linhas a reas de MT podem ser relativamente extensas da ordem das v rias dezenas de quil metros para levar energia a todos os clientes das zonas rurais e t m v rias ramifica es ao longo da linha principal 1 Devido a esta grande extens o e ao facto de ser composta por condutores nus isolados pelo pr prio ar e suspensos em apoios este tipo de linhas e os seus respetivos componentes est o muito sujeitos a defeitos causados por vegeta o animais causas humanas e condi es atmosf ricas adversas Este facto provoca uma grande degrada o dos ndices de fiabilidade deste tipo de linhas Em compara o com as linhas de alta tens o AT que s o muito menos ramificadas o que implica uma menor extens o total deste tipo de linhas e est o habitualmente mais inacess veis aos contactos com pessoas o n mero de
130. entar este valor utilizando a seguinte express o 10 gt Lap X k 5 11 Sendo leap a corrente capacitiva da linha em quest o e k um fator de seguran a que deve ser superior a 1 4 O tempo de opera o deste n vel poder ser igual ao definido na Sec o 5 1 2 ou seja 1 s I0 gt gt Podem ser mantidos o tempo de opera o e a corrente de arranque do nivel I0 gt gt da prote o MIHD para o caso da rede radial definidos na Tabela 5 2 I0 gt gt gt Podem ser mantidos o tempo de opera o e a corrente de arranque da prote o MIH para o caso da rede radial definidos na Tabela 5 3 Na Tabela 5 4 est o resumidas as parametriza es descritas atr s Tabela 5 4 Parametriza es para a prote o MIH do OCR 3 em linhas em anel aberto N vel I0 gt I0 gt gt 10 gt gt gt Corrente de arranque A 5 40 90 Tempo de atua o s 1 0 3 0 15 Neste caso perdida sensibilidade porque a corrente de arranque elevada de 2 para 5 A Este problema tem especial import ncia nos regimes de neutro isolado em subesta es com poucas sa das em que as correntes de defeito terra s o muito reduzidas podendo n o atingir o valor de arranque da prote o Assim para defeitos com intensidade de corrente inferior a 5 A ser a prote o de sa da da linha MT a atuar ii Coordena o de v rios OCR 3 em s rie A instala o de v rios OCR 3 em s rie numa linha em anel aberto implica que a fun o MIH possua dir
131. entativa de manter a tens o constante assim a reat ncia interna cresce rapidamente de valores transit rios para sub transit rios e depois para sincronos Como consequ ncia a corrente diminui tal como a tens o Por isso mais seguro utilizar a medi o da tens o do que um aumento da corrente para detetar defeitos entre fases 37 Este tipo de prote o tamb m utilizado para detetar cortes na alimenta o da rede Nestes casos igualmente necess rio uma desliga o da rede por parte da unidade de PD 37 Tal como o caso anterior necess rio para este tipo de prote es uma medi o de cada uma das tens es simples do sistema trif sico necess rio tamb m um r pido tempo de atua o e uma elevada precis o com uma resolu o de 1 37 3 3 5 M ximo de Tens o 59 Esta prote o utilizada para detetar sobretens es na rede devendo se proceder seguidamente desliga o da PD da rede MT 37 As sobretens es est o habitualmente associadas a ferrorresson ncias autoexcita es embalamentos etc Estes fen menos s o perigosos para o isolamento dos equipamentos justificando se assim o desligamento das unidades de produ o distribu da 37 3 3 6 M ximo de Corrente de Fase com Tempo Definido 51 Este tipo de prote es utilizado para detetar sobrecargas induzidas na unidade de PD N o utilizada como principal dete o de curto circuitos como realizado em muitos outros c
132. ente da rede AT a montante mais imped ncia do transformador e Z Imped ncia total da linha at ao ponto de defeito e Zimon Imped ncia da linha a montante da produ o dispersa e Zijus Imped ncia da linha a jusante da produ o dispersa at ao ponto de defeito e Zmon Imped ncia total da rede a montante da produ o dispersa e Zjus Imped ncia total da rede a jusante da produ o dispersa at ao ponto de defeito e Z Imped ncia subtransit ria do gerador da produ o dispersa Como considerado que o defeito ocorre no final da linha ser sempre o OCR 3 a atuar para o extinguir No entanto dependendo da localiza o da produ o dispersa as correntes vistas pelo mesmo ser o distintas i Se a produ o dispersa estiver a jusante do OCR 3 este ir ver apenas a corrente de defeito proveniente da alta tens o ver Figura 5 17 Esta corrente igual a 11 que j foi deduzida para o caso sem OCR 3 ver Sec o 4 2 2 UxZ I1 2 _____1____ 5 18 Zg2montZgZ justZmonZ jus e a Defeito AT MT u CINN j j WSL Figura 5 17 Varia o do ponto de instala o da produ o dispersa entre o OCR 3e o final da linha ii Se a produ o dispersa estiver a montante do OCR 3 ver figura 5 18 este ir ver a corrente de defeito total Icc Esta corrente ser igual anteriormente definida para o caso sem OCR 3 ver Sec o 4 2 2 UxZ i sna o ZgZmon ZgZ jus
133. eriores as correntes de defeito detetadas pelas prote es com e sem produ o dispersa s o respetivamente 46 wea bis xe a 4 20 46 Problemas nas Prote es das Redes de M dia Tens o com a Introdu o de Produ o Dispersa 47 V3 UxZg o 4 21 2 ZgZ ZgZf ZfZ My Todas as vari veis s o as mesmas referidas nas Figuras 4 7 e 4 8 Como a nica altera o a adi o de um fator multiplicativo constante a an lise realizada para os curto circuitos trif sicos tamb m v lida para o caso de curto circuitos entre duas fases iii Defeitos Fase Terra Para defeitos fase terra necess rio entrar em considera o com as componentes sim tricas das imped ncias Considerando as componentes direta e inversa iguais em valor a corrente de defeito sem a introdu o de produ o dispersa dada por U 4 22 2x Zi Z f Zio Z Fo lz f t 3 x Em que Zio e Zi s o as imped ncias homopolares da linha e da fonte respetivamente representadas nas Figuras 4 7 e 4 8 Analogamente a corrente de curto circuito para cada componente sim trica considerando a rede da Figura 4 7 dada por 46 U Iccr is Iccr ICCr_pt 9 4 23 f t f t f t0 o 4 23 Zg ZF 1 4fotZio Sendo ent o a corrente de defeito igual a U Iccr ICCf t ICCf t ICCfto 3 X E 4 24 f t f t f t f t 0 5 fae agape ae 4 24 Zg ZF 1 42fotZio As componentes direta e inversa da corrente vis
134. etor de presen a de tens o na sa da da linha na subesta o Se este detetar tens o a jusante no momento da religa o ap s um defeito esta ser inibida pois a presen a de tens o significa que a produ o dispersa ainda est conectada rede A principal desvantagem que se existir uma unidade de produ o dispersa na linha com um cen rio de prote o B ent o as religa es ser o quase sempre inibidas n o sendo poss vel distinguir defeitos permanentes de defeitos n o permanentes piorando a qualidade de servi o No caso do OCR 3 podem ocorrer duas situa es e Se existir uma unidade de produ o dispersa a montante do ponto de instala o do OCR 3 e um defeito a jusante do mesmo a religa o poder ocorrer normalmente 1 ver Sec es 5 1 1 e 5 2 1 para mais informa es sobre este valor 11 f Zg2ZmontZgZ jus ZgZmon ZgZ justZmonZ jus 80 Linha com Produ o Dispersa 81 porque n o existe o risco de paralelos intempestivos visto todas as fontes de tens o estarem a montante do mesmo e Se existir uma unidade de produ o dispersa a jusante de um OCR 3 de uma linha e um defeito a jusante do mesmo os mesmos problemas descritos para a prote o de sa da da linha poder o tamb m ocorrer num OCR 3 Assim nestas situa es tamb m necess rio inibir a fun o de religa o do OCR 3 para evitar religa es intempestivas utilizando o sensor de tens o a jusante presente no OCR 3 ver Figura
135. fornecida por um gerador de indu o 42 ii Geradores Sincronos Os geradores sincronos ao contr rio dos de indu o possuem um sistema de excita o independente da rede que mant m a m quina excitada mesmo durante a ocorr ncia de um defeito A principal consequ ncia deste facto a manuten o da corrente de defeito num valor relativamente elevado durante a dura o do defeito ap s uma pequena diminui o da corrente inicial de defeito 43 Na Figura 4 5 est apresentado um exemplo de um defeito trif sico sim trico aplicado a um gerador s ncrono O defeito ocorre aos 50 ms e extingue se aos 350 ms Observa se uma pequena diminui o inicial da corrente de defeito mas ap s este momento mantida uma corrente de defeito relativamente constante 3 2 lt 15 g gerador s ncrono tens o constante S 10 o 5 8 2 0 o 2 10 0 0 05 0 1 0 15 0 2 0 25 0 3 0 35 0 4 Oo tempo s Figura 4 5 Corrente de defeito fornecida por um gerador sincrono 42 iii Geradores Duplamente Alimentados Este tipo baseado em m quinas de indu o mas tem presente um sistema de excita o aut nomo Devido a este facto a corrente de curto circuito mantem se contante depois de um pequeno per odo transit rio tal como os geradores sincronos Na Figura 4 6 esta apresentada a evolu o temporal da corrente de um gerador deste tipo na ocorr ncia de um defeito aos 0 8 s 44 41 42
136. ga es da PD rede MT Uma revis o da coordena o entre prote es nas linhas a reas MT realizada no Cap tulo 4 considerada a coordena o entre v rios dispositivos com prote es de m xima intensidade Neste mesmo cap tulo s o tamb m tratados os problemas j conhecidos que a introdu o de PD provoca nas prote es de sa da das linhas MT O Cap tulo 5 descreve as prote es e respetivas parametriza es que o OCR 3 necessita de ter para se coordenar corretamente com as prote es de sa da das linhas MT S o considerados dois tipos de linhas radiais e em anel aberto Por fim s o analisados os efeitos que a introdu o de um OCR 3 numa linha MT com PD Sempre que poss vel s o definidas fun es de prote o para diminuir os efeitos destes problemas na qualidade e continuidade de servi o por parte da linha Para verificar os efeitos da introdu o de um OCR 3 numa linha a rea MT com as prote es definidas no Cap tulo 5 no Cap tulo 6 s o estudadas as altera es na qualidade e continuidade de servi o utilizando v rios ndices de fiabilidade realizada esta an lise para os casos sem e com PD considerando para o caso com PD os v rios problemas introduzidos por esta Finalmente no Cap tulo 7 s o enumeradas as conclus es retiradas com a elabora o da Disserta o S o tamb m descritos os trabalhos futuros que podem ser realizados no mbito deste tema Cap tulo 2 Dispositivos de
137. gna o definida pela empresa concecion ria da rede de distribui o portuguesa S o utilizados em redes de distribui o MT mais concretamente num ponto interm dio das linhas a reas e instalados nos apoios O seu objetivo final melhorar a continuidade e qualidade de servi o disponibilizado pela rede de distribui o Para isso este tipo de dispositivos permite o isolamento de defeitos e a reconfigura o da rede Os dispositivos atualmente usados em Portugal s o os seguintes 1 e Interruptor Auto Religador IAR Possui automatismos para isolamento de defeitos mas n o tem capacidade de ser atuado remotamente e Interruptor A reo Telecomandado IAT Possui capacidade de ser comandado de forma remota e rg o de Corte de Rede de 1 gera o OCR 1 Possui capacidade de ser telecomandado e rg o de Corte de Rede de 2 gera o OCR 2 Podem ter automatismos para isolamento de defeitos e podem ser atuados remotamente Para al m dos dispositivos enunciados atr s est prevista a instala o de um novo tipo de dispositivo o rg o de Corte de Rede de 3 gera o OCR 3 Este dispositivo ao contr rio dos descritos anteriormente possui fun es de prote o de dete o e isolamento de defeitos que habitualmente apenas se encontram na subesta o Assim para a introdu o deste tipo de dispositivos necess rio que exista coordena o com as prote es presentes na sa da MT da subesta o
138. ha e ocorrer um defeito numa linha adjacente Na Figura 5 23 est representada a sequ ncia de opera es sempre que surge o problema de opera o indevida devido ocorr ncia de um defeito numa linha adjacente Se o n vel de atua o que atua no OCR 3 for o l gt gt a fun o de religa o ir repor a alimenta o el trica mais rapidamente depois da prote o da produ o dispersa a retirar de servi o P0 po i ATIMT OCR 3 i ATIT Prot MT OCR3 st Prot PD a Prot MT praia Prot PD x x E x x C gt i Prot MT R Atua o do Prot MT Y x lt OCR 3 pela x J fp MIF i 1 Atua o daf ro J prote o lt b T da PD V T 4 I AT MT Prot MT OCR 3 x Prot PD AT MT Prot MT OCR 3 Prot PD x x e i x x ai f d Prot MT NT i t V Religa o do Prot Mit A H x OCR 3 apenas Me se gt gt Figura 5 23 Sequ ncia de opera es para atua o do OCR 3 para evitar o disparo da prote o de sa da da linha MT 5 5 Resumo Neste cap tulo s o descritas as fun es de prote o necess rias para que o OCR 3 se coordene corretamente com as fun es de prote o presentes nas sa das das linhas a reas de m dia tens o portuguesas S o descritas as fun es de prote o para linhas radiais com apenas um ponto de alimenta o e para linhas em anel aberto com mais do que um ponto de alimenta o poss vel Tamb m s o tratados os casos em que existe produ o dispersa na linha M
139. ica fun o de prote o a ser significativamente afetada a MIF Os dois primeiros n veis desta fun o dependem das caracter sticas da linha por isso n o devem ser alterados para n o se correr o risco de disparos intempestivos nos momentos em que a carga mais elevada Assim o nico n vel pass vel de ser alterado o terceiro I gt gt gt A altera o a ser efetuada ir sempre representar uma diminui o da corrente de arranque do mesmo para que esta tenha em considera o a influ ncia da presen a de produ o dispersa Segundo as conclus es retiradas nos pontos i e ii desta mesma sec o a perda de sensibilidade apenas afeta o OCR 3 se a produ o dispersa estiver colocada a jusante do mesmo Nestas situa es foi visto que a corrente sofre um aumento por um fator f definido pela seguinte express o FE H ZgZmontZgZ jus 5 26 Iz ZgZmontZgZjustZmonZjus Sabendo que 11 a corrente efetivamente vista pelo OCR 3 e que I a corrente vista pelo OCR 3 no caso de n o existir produ o dispersa na linha pode se dizer que Il Lxf 5 27 79 80 Coordena o entre o OCR de 3 Gera o e o Painel de Sa da da Linha MT Na Equa o 5 27 acima pode se considerar l como a corrente de arranque inicial do nivel gt gt gt da prote o MIF do OCR 3 e 11 como a mesma corrente de arranque mas corrigida para considerar a introdu o de produ o dispersa Ent o ZgZmon ZgZjus lovo gt gt gt
140. idas especiais para efetuar a coordena o com a sa da MT e OCR 3 Neste caso e como se trata de um dispositivo com diversas fun es de prote o necess rio parametriza lo para que se coordene corretamente com a sa da MT ao mesmo tempo que deteta todos os defeito a jusante A parametriza o realizada nesta an lise est de acordo com o definido na Sec o 5 1 Assim as 89 90 Implica es do OCR de 3 Gera o na Qualidade de Servi o parametriza es resultam tal como est definido nas Tabelas 6 3 e 6 4 para defeitos entre fases e terra respetivamente Relembra se que o OCR 3 tamb m possui fun o de religa o Tabela 6 3 Parametriza es realizadas para a rede de exemplo para a prote o MIF Corrente de Opera o A Top ts MT 287 1 I gt OCR 3 287 0 8 gt gt MT 410 0 5 I gt gt OCR 3 410 0 3 gt gt gt MT 2000 0 3 I gt gt gt OCR 3 1450 0 1 Tabela 6 4 Parametriza o das prote es contra defeitos terra para a rede de exemplo Corrente de i Arrana Top s U min a A 10 gt PTR MT 2 Long Time Inverse TM 0 4 10 gt MIHD OCR 3 2 1 2 Un V3 10 10 gt gt MIHD MT 40 0 5 2 Un V3 10 I0 gt gt MIHD OCR 3 40 0 3 2 Un v3 10 10 gt gt gt MIH MT 90 0 35 10 gt gt gt MIH OCR 3 90 0 15 assim considerado na an lise de fiabilidade que todos os dispositivos est o corretamente coordenados com a prote o de
141. ido a este atraso necess rio instalar um detetor de tens o na sa da da subesta o em que a produ o est presente que iniba as religa es na presen a de tens o A presen a de tens o significa que a unidade de produ o dispersa ainda continua ligada rede existindo o perigo de se realizarem paralelos intempestivos Assim a inibi o da religa o elimina completamente este problema Todo o Dependente do comprimento total da sa da e do tipo de rede a rea ou subterr nea onde se encontra interligada a unidade independente de produ o O tempo de atua o instant neo corresponde a um tempo maximo de atua o de 0 15 s para o caso das prote es de tens o e 0 16 s para o caso das prote es de frequ ncia 7 Umin a tens o minima de opera o da fun o de dete o de m ximo e m nimo de frequ ncia 32 Resumo 33 sobrecusto associado responsabilidade do produtor independente sendo esta uma solu o mais cara tamb m necess ria a exist ncia de um segundo n vel de atua o instant nea para a prote o de m nimo de tens o para precaver o funcionamento correto da fun o de prote o de max min de frequ ncia Como foi referido anteriormente este tipo de prote o tem um n vel m nimo de tens o para o qual poss vel medir corretamente a frequ ncia Umin Assim antes de ser atingido este valor a prote o deve dar ordem de abertura ao disjuntor para prevenir erros de medi
142. igura 4 18 Corrente transit ria verificada no momento da religa o quando a rede e a produ o dispersa est o desfasadas 49 i Problema associado aos OCR tipo 3 Os problemas descritos atr s tamb m ocorrem com a atua o e eventuais ciclos de religa o de um OCR 3 n o existindo qualquer distin o na an lise realizada ii Poss veis Resolu es do Problema Em Portugal os problemas descritos s o resolvidos instalando um detetor de tens o nas sa das de MT que possuam produ o dispersa Sempre que for detetada tens o na linha a fun o de religa o inibida voltando ao repouso 33 35 Desta forma nenhum dos problemas anteriores ocorre No entanto esta inibi o da religa o vai diminuir a qualidade de servi o n o permitindo a distin o entre defeitos fugitivos e defeitos permanentes sempre que uma unidade de produ o dispersa estiver ligada rede no momento da religa o Assim prev se que as unidades de PD que tenham um cen rio de prote o do tipo B atua o temporizada ver Sec o 3 3 7 provoquem se a unidade de produ o dispersa estiver em servi o quase sempre uma inibi o da fun o de religa o dependendo do n vel de tens o ap s a ocorr ncia 4 2 5 Perda de Seletividade entre Dispositivos de Prote o A perda de seletividade na presen a de produ o dispersa pode ocorrer essencialmente devido ao aumento da corrente de curto circuito vista pelos dispositivos de pro
143. ilidade por parte de cada uma das prote es Na Figura 5 12 est representada uma linha MT com um OCR 3 instalado e uma unidade de produ o dispersa imediatamente a jusante do barramento MT Defeito Figura 5 12 Esquema de correntes e imped ncia para an lise de perda de sensibilidade no OCR 3 com varia o do ponto de defeito Em que e 1 Corrente de defeito proveniente da rede de alta tens o e 2 Corrente de defeito proveniente da produ o dispersa e Icc Corrente total de defeito e Z Imped ncia equivalente da rede de montante mais imped ncia do transformador e Z Imped ncia da linha at ao ponto de defeito e Z Imped ncia subtransit ria do gerador da produ o dispersa Neste caso o defeito ser extinto n o s pela prote o presente no painel de sa da MT mas tamb m pelo OCR 3 dependendo da localiza o do defeito e Para um defeito a montante do OCR 3 ser a prote o da linha de MT a atuar ver Figura 5 13 Neste caso a corrente medida pela prote o ser a mesma definida para o caso sem OCR 3 ver Sec o 4 2 2 ou seja UXZg 1 _ ZgZ ZgZf ZfZ 5 12 Figura 5 13 Varia o do ponto de defeito entre o barramento MT e o OCR 3 74 Linha com Produ o Dispersa 75 e Para um defeito a jusante do OCR 3 ser ele pr prio a atuar ver Figura 5 14 Como neste caso se considera que a produ o dispersa est imediatamente a jusante da prote o d
144. ilizados para zonas com maior n mero de consumidores A e B logo com maior carga devido sua maior corrente nominal e Linha principal Tem a mesma fun o do caso anterior mas para defeitos que possam ocorrer na linha principal e Deriva es com elevada carga Tem a mesma fun o dos casos anteriores mas para defeitos que possam ocorrer nas deriva es da linha principal Para os casos em o OCR 2 possui automatismo estes s o usualmente colocados nos seguintes pontos da rede 1 e Linhas principais ou no in cio de ramais em zonas de qualquer tipo associadas a OCR s sem automatismo Estas localiza es permitem elevar a qualidade de servi o da rede a montante de onde s o instalados para defeitos que ocorram a jusante Nestes casos o disjuntor na subesta o nunca fica aberto permanentemente porque o OCR abre automaticamente e isola o defeito e Zonas sem cobertura de telecomunica es ou em casos que o sobrecusto destas n o economicamente vi vel Nestas zonas a instala o de OCR 2 tem obrigatoriamente de ter automatismo porque de outra forma a sua aplica o perderia todas as vantagens da aplica o deste tipo de dispositivos S o utilizados dispositivos da marca Cooper Power Systems modelo DAS ver Figura 2 4 1 2 2 5 rg o de Corte de Rede tipo 3 OCR 3 o mais recente OCR previsto para instala o na rede a rea MT portuguesa n o sendo ainda oficial a defini o das suas car
145. ime de neutro ligado terra por via de uma imped ncia 29 Em Portugal s o utilizadas reat ncias de neutro que limitem a corrente de defeitos terra a 300 A no caso de redes a reas e mistas e a 1000 A no caso de redes subterr neas 33 61 Este tipo de regime o utilizado nas redes de distribui o de m dia tens o do norte de Portugal Devido s suas caracter sticas de solu o interm dia entre os dois casos anteriores pode ser utlizado em qualquer rede de m dia tens o 33 ii Bobine de Peterson A bobine de Peterson uma reat ncia ligada no circuito de liga o terra Esta reat ncia configurada frequ ncia da rede para anular as correntes capacitivas inerentes as defeitos a terra pela inje o de correntes indutivas no sentido oposto ver Figura C 5 29 Este facto leva a que as correntes de curto circuito sejam t o reduzidas que os arcos el tricos se extinguem de forma aut noma sem ser necess rio fazer atuar as prote es da rede No entanto a bobine de Peterson n o anula completamente as correntes de curto circuito devido essencialmente a duas raz es Uma delas que esta bobine n o puramente indutiva possuindo tamb m uma componente resistiva que produz uma corrente de defeito ativa residual podendo no entanto ser desprezada 33 A outra raz o a impossibilidade de configurar a bobine para o valor exato da capacidade presente na rede fazendo com que circulem correntes de curto ci
146. ing algorithm in Electricity Distribution Part 1 2009 CIRED 2009 20th International Conference and Exhibition on 2009 pp 1 4 Manual del Usuario Reconectador Automatico OSM ed Noja Power 2009 Telecomando da rede de MT Arm rio de comando de OCR vol DMA C98 420 N ed EDP Distribui o 2007 Telecomando da rede de MT Arm rio de comando de OCR tipo 2 com protocolo de comunica es IEC 60870 5 104 vol DMA C98 421 N ed EDP Distribui o 2009 P Gama A Gomes Varela and W Freudenberg IEC 60870 5 104 as a driver to evolution of substation and distribution automation at EDP in Electricity Distribution Part 1 2009 CIRED 2009 20th International Conference and Exhibition on 2009 pp 1 4 IEEE Guide for Protective Relay Applications to Distribution Lines IEEE Std C37 230 2007 pp 1 100 2008 Sistemas de Prote o Comando e Controlo Num rico SPCC Fun es de prote o vol DEF C13 570 N ed EDP Distribui o 2011 J M Gers E J Holmes and Institution of Electrical Engineers Protection of electricity distribution networks 2nd ed London Institution of Electrical Engineers 2004 Guia Geral de Protec o e Automa o da RND 3 ed 2011 EDP Distribui o pp 1 122 Sistemas de Prote o da EDP Distribui o Norte ed EDP Distribui o 2002 TPU S420 Unidade Terminal de Protec es e Controlo de Sa da ed EFACEC 2007 Instala es AT e MT Su
147. introdu o de produ o dispersa nunca seja superior ao caso base sem produ o dispersa Conclui se assim que a modifica o 96 Inibi o da Fun o de Religa o Efeitos da Utiliza o do OCR 3 97 descrita para as parametriza es do OCR 3 aumenta a sensibilidade de dete o de defeitos na linha para valores semelhantes ao caso em que n o existe produ o dispersa na linha no pior caso poss vel neste caso quando a produ o dispersa est na posi o 4 que significa que est imediatamente a jusante do OCR 3 N mero de Atua es do N vel gt gt gt por Ano Tempo de Total de Atua o por Ano 0 35 0 175 0 33 0 17 p 0 31 0 29 0 165 o 0 27 e 0 16 025 E 0 23 0 155 0 21 zdi 0 19 0 17 0 145 1 2 3 4 5 6 7 1 3 4 5 6 7 Localiza o da PD Localiza o da PD e s PD fc PD s func te c PD c func Figura 6 7 Numero de atua es do nivel gt gt gt e tempo total de atua o das prote es MIF num ano para as duas prote es da linha antes e ap s a introdu o do fator de corre o 6 4 Inibi o da Fun o de Religa o Efeitos da Utiliza o do OCR 3 Nesta sec o s o verificados os efeitos da inibi o da religa o por parte das prote es presentes na sa da MT e no OCR 3 devido presen a de produ o dispersa na linha Ser analisada tamb m a influ ncia da fun o de prote o definida na Sec o 5 4 2 nos ndices de fiabilida
148. introdu o de um OCR 3 na linha verificou se o que j se tinha demonstrado analiticamente ou seja sempre que a PD est colocada a jusante do OCR 3 ocorre um aumento da perda de sensibilidade do OCR 3 e consequentemente das prote es da linha A inclus o do fator corretivo no OCR 3 para minimizar os efeitos da perda de sensibilidade revelou se satisfat ria aumentando a sensibilidade total da linha para valores sempre superiores ao caso sem introdu o de PD e inibi o da Fun o de Religa o Validou se inicialmente a afirma o realizada de forma puramente anal tica que a inibi o da fun o de religa o piora a continuidade de servi o Embora o n mero de defeitos se tenha mantido constante muitos passaram de curta dura o para longa dura o aumentando o SAIFI e diminuindo o MAIFI No que diz respeito ao SAIDI as altera o s o muito reduzidas mas tamb m com uma certa deteriora o em rela o ao caso sem PD A introdu o de um OCR 3 revelou tamb m uma deteriora o da qualidade de servi o em rela o ao caso sem PD No entanto nesta situa o a qualidade de servi o melhor quando a PD est colocada a montante do OCR 3 existindo um aumento do MAIFI e uma diminui o do SAIFI em rela o aos casos em que a PD est colocada a jusante do OCR 3 A implementa o da fun o de dete o de tens o desenvolvida no OCR 3 faz com que os ndices de fiabilidade para os casos em que a PD est a ju
149. inuindo medida que a PD se afasta da subesta o corroborando o que foi provado analiticamente Resumidamente o trabalho realizado permitiu efetuar com sucesso a coordena o do OCR 3 com as restantes prote es das linhas a reas MT A an lise de fiabilidade executada revela ganhos na qualidade e continuidade do servi o prestado mesmo na presen a de PD embora alguns sejam reduzidos 7 2 Contribui o do Trabalho 110 Limita es do Trabalho 111 A coordena o entre reclosers e as restantes prote es da rede foi j estudada em 9 17 31 39 40 de uma forma geral Em 21 s o descritas de uma forma espec fica para o caso portugu s as altera es que ter o de ser efetuadas nas prote es presentes nas redes a reas MT para que o OCR 3 se coordene corretamente com as prote o de sa da das linhas No entanto as considera es descritas em 21 s o realizadas de uma forma muito resumida e gen rica Assim o desenvolvimento deste trabalho assenta na especifica o pormenorizada das prote es e respetivas parametriza es presentes no OCR 3 para que este se coordene corretamente com as prote es presentes nas sa das MT e com outros OCR 3 especificamente para o caso portugu s Os problemas presentes nas redes MT devido introdu o de PD assim como algumas resolu es para os mesmos est o bem descritos em 41 50 Neste trabalho s o analisados os mesmos problemas descritos mas com a instal
150. isada mas tamb m nas outras sa das da subesta o necess rio realizar ent o uma an lise da coordena o entre os dispositivos com toda a produ o dispersa ligada e verificar se a seletividade entre prote es ainda est presente 55 56 Redes A reas de M dia Tens o com Gera o Revis o da Coordena o das Prote es caso contr rio devem ser tomadas medidas nas parametriza es das prote es quer do OCR 3 quer da prote o de sa da MT para que a seletividade seja novamente poss vel 4 3 Resumo Neste cap tulo foi numa primeira fase efetuada uma revis o sobre coordena o entre os dispositivos utilizados nas linhas a reas de m dia tens o portuguesas Referiu se que no caso dos OCR 2 ou IAR a parametriza o do automatismo V T a ser realizada est bem definida pela empresa concecion ria da rede de distribui o No caso dos OCR 3 foram indicadas v rias refer ncias em que descrita a coordena o entre estes dispositivos e a prote o de sa da MT Concluiu se no entanto que as refer ncias revistas n o podem ser diretamente aplicadas s redes portuguesas devido s especificidades pr prias das prote es utilizadas nas sa das das linhas nas subesta es que possuem prote es MI de tempo definido Na segunda parte deste cap tulo trataram se os principais problemas introduzidos pela presen a de produ o dispersa nas redes a reas de m dia tens o As principais conclus es retir
151. izado um resumo dos tipos de dispositivos mais utilizados nas linhas a reas MT de uma forma geral Na sec o 2 2 s o descritos em particular os dispositivos utilizados atualmente em Portugal descrevendo as suas caracter sticas e fun es Resumindo os dispositivos utilizados atualmente em Portugal s o e JAR Interruptor Disjuntor sem capacidade de realizar telecomunica es e OCR 1 Interruptor Seccionador tamb m se podem incluir nesta designa o os IAT e OCR 2 Interruptor Disjuntor e OCR 3 Disjuntor Religador existem tamb m os DAR que embora sendo do mesmo tipo de dispositivo t m fun es mais limitadas 18 Cap tulo 3 Prote es de Sa da das Linhas A reas MT Uma linha rea est sujeita a muito mais situa es de defeito que uma linha subterr nea pelo simples facto de estar suspensa e de o seu isolante ser o ar Assim existe uma maior probabilidade de ocorr ncia de acidentes que podem ser provocados por 29 e Condi es atmosf ricas adversas e Falha de equipamento e Contacto com pessoas e Contacto com animais e Vandalismo e Acidentes com ve culos Para que estes defeitos n o provoquem danos em pessoas e componentes necess rio elimina los o mais rapidamente poss vel mantendo a maior parte poss vel da rede com alimenta o el trica Este cap tulo ir numa primeira fase tratar das prote es presentes nas sa das das subesta es de AT MT para linhas a reas d
152. lado esta prote o usada para dete o de tr nsito de pot ncia reativa predominantemente capacitiva Esta prote o tem uma componente direcional de forma a garantir a seletividade entre as diversas sa das da subesta o A prote o s deve dar ordem de abertura se o tr nsito de pot ncia for no sentido do defeito sendo que nas outras sa das este tr nsito sempre o oposto Este tr nsito est exemplificado na Figura 3 1 em que a linha 1 corresponde a uma linha onde ocorre um defeito terra Como se pode ver pela figura a corrente de defeito depende apenas das correntes capacitivas do sistema 22 Prote es de Sa da de uma Linha A rea de M dia Tens o 23 Linha 2 Defeito Terra Figura 3 1 Tr nsito de correntes de defeito capacitivas para um defeito fase terra com o neutro isolado Como a corrente predominantemente capacitiva os rel s direcionais das duas sa das comparam a tens o composta com a corrente homopolar Se a corrente homopolar estiver desfasada aproximadamente mais 90 da tens o ent o a corrente circula no sentido da linha para o barramento n o existindo defeito na sa da se pelo contr rio a corrente estiver desfasada aproximadamente menos 90 ent o a corrente circula no sentido do barramento para a linha o que quer dizer que o defeito se encontra na sa da do rel ii Restantes Regimes de Neutro Para os restantes regimes de neutro a fun o MIHD utilizada para deteta
153. lise dos efeitos da introdu o de uma linha adjacente na subesta o Na Figura 6 12 est o apresentados os resultados do SAIFI e do MAIFI para os casos com e sem linha adjacente na situa o em que a linha de exemplo n o possui OCR 3 O aumento do MAIFI superior ao aumento do SAIFI porque como os defeitos que provocam os aumentos n o ocorrem na linha n o sendo necess rio proceder repara o dos mesmos tornando grande parte das interrup es inferiores a tr s minutos depende do tempo de fecho manual do disjuntor de sa da MT com valor m dio de 2 minutos Este facto leva tamb m a que o valor do SAIDI se mantenha sensivelmente constante para ambos os casos 17 Para esta an lise considerado que esta fun o est sempre presente no OCR 3 102 Disparo Intempestivo das Prote es Devido a um Defeito numa Linha Adjacente Efeitos da Utiliza o do OCR 3 103 E E Ghee gil un N wo 1 4 o 1 3 cliente ano 1 2 3 4 5 6 7 Localiza o da PD SAIFl sem linha E SAIFI com linha MAIFI com linha E MAIFI sem linha Figura 6 12 Evolu o do SAIFI e do MAIFI para a linha de exemplo sem OCR 3 antes e ap s se considerar a linha 2 Os valores quer do MAIFI quer do SAIFI diminuem medida que se afasta a produ o dispersa da subesta o Esta evolu o pode ser vista na Figura 6 12 Este facto pode ser explicado pelo n mero de ocorr ncias de disparos intempestivos verificadas Este n mero
154. m obrigatoriamente de ter poder de corte para eliminar correntes de curto circuito O seu nome adv m do facto de este tipo de dispositivos possuir habitualmente um automatismo de religa o Uma outra caracter stica construtiva a presen a de um dispositivo para dete o de curto circuitos entre fases e terra Este dispositivo pode ser de dois tipos i Controlado hidraulicamente Os defeitos s o detetados por uma bobina que por sua vez faz atuar o mecanismo de disparo As religa es s o realizadas por um dispositivo 8 Dispositivos Utilizados na Rede A rea de Distribui o MT Portuguesa 9 hidr ulico que ao fim de um determinado per odo de tempo faz com que os contactos voltem a fechar mesmo que o deito se mantenha Este tipo de dispositivos significativamente mais barato mas torna a coordena o com as restantes prote es do sistema mais dif cil de ser realizada devido imprecis o deste tipo de mecanismos 9 17 ii Rel digital O disjuntor religador controlado por um rel digital que para al m de detetar as correntes de curto circuito e enviar as ordens de disparo tamb m coordena as religa es uma solu o mais cara que a anterior mas a presen a de rel digital controlado por um microprocessador d ao dispositivo uma maior capacidade de coordena o Possibilita tamb m a utiliza o do mesmo para dete o de v rios tipos de defeitos assim como para fun es de automatismos locais
155. m semelhantes e como a corrente de defeito sempre superior corrente capacitiva que circula nas restantes linhas a prote o da linha em que se d o defeito atuar sempre em primeiro ligar em rela o s restantes sa das A elevada sensibilidade atingida pelo uso de um nico transformador de corrente toroidal que engloba as tr s fases sendo que no secund rio do mesmo originada a corrente residual com elevada precis o 34 Para al m deste transformador tamb m necess rio ter especial aten o com o isolamento das malhas dos cabos 33 As parametriza es realizadas para esta fun o tal como est descrito em 32 definem uma corrente de arranque igual a 2 A O seu tempo de atua o definido por uma curva de tempo inverso do tipo CEI 60255 Long Time Inverse um tempo multiplicativo TM de 0 4 e um tempo de opera o m nimo de 1 23 a 2 52 s Esta fun o n o utilizada para os casos com o neutro isolado Na Tabela 3 6 est o resumidas as parametriza es a realizar 4 ngulo que define o arranque ou n o da fun o direcional o seu valor depende das caracter sticas da corrente de defeito na rede 24 Prote es de Sa da de uma Linha A rea de M dia Tens o 25 Tabela 3 6 Valores gerais de parametriza o da prote o homopolar para defeitos resistivos numa sa da MT Par metro Valor I0 gt 2A TM 0 4 Long Time Inverse Tipare cutva ou Very Inverse CEI As c
156. mente Z a imped ncia da linha at ao ponto de defeito Figura 4 8 Equivalente de Th venin para o defeito apresentado na Figura 4 7 Aplicando as leis de Kirchhoff ao circuito apresentado na Figura 4 8 obt m se o seguinte sistema de equa es E UXZ ZgZ ZgZf ZfZ B UXZ F i 4 6 ZgZitZgZp ZpZ Icc I1 I2 Neste caso como l1 a corrente fornecida pela fonte e a produ o dispersa est imediatamente a montante da prote o da linha ent o ser esta corrente que o rel ir ver Em 45 realizada uma compara o que utiliza a equa o 11 ver Equa o 4 6 e a corrente de defeito que seria detetada para uma rede semelhante sem produ o dispersa Esta corrente igual divis o da tens o na rede pela soma das imped ncias da linha at ao defeito do transformador e do equivalente da rede AT a montante do mesmo U l Z Zf j 4 7 A compara o realizada utilizando a raz o da corrente detetada pela prote o com e sem produ o dispersa 43 44 Redes A reas de M dia Tens o com Gera o Revis o da Coordena o das Prote es I1 ZgZftZgZ 4 8 Iz ZgZ ZgZf ZfZ Considerando que as imped ncias do gerador Z e da linha Z podem ser referidas como um fator multiplicador da imped ncia da fonte Z da seguinte forma Zg aZ g f lz bZ P Ent o a equa o 11 1 vem I1 _ a ab Iz a b ab 4 10 Sendo que quanto maior a menor se
157. ncial Outra fun o consiste na dete o de sobrecargas de corrente e correntes de curto circuito que passam pelo transformador e que o podem danificar Esta prote o serve tamb m de redund ncia s prote es de m ximo de intensidade de corrente das sa das das linhas no caso de estas falharem 32 Esta prote o temporizada para atuar com um atraso de 1 4 s para correntes superiores a 1 3 vezes a corrente nominal do transformador 32 Na Tabela 3 13 est o apresentadas as caracter sticas gerais de funcionamento desta fun o Tabela 3 13 Caracter sticas gerais da fun o de m ximo de intensidade de fase do transformador 30 50 a 1000 passos de 5 lt 50 ms 0 04 a 5 s passos de 0 01 Corrente de arranque Informa o de arranque Tempo independente 3 2 2 Transformador do Posto de Transforma o O transformador do posto de transforma o PT representa o final da linha de m dia tens o pois transforma a tens o MT 10 kV 15 kV ou 30 kV para BT 0 4 kV Tal como o caso anterior tamb m aqui o sistema de prote o tem de proteger o transformador para que este n o se danifique no caso da ocorr ncia de um curto circuito ou defeito interno do mesmo Por quest es de custos nestes casos utilizada a prote o por fus veis cuja corrente nominal deve ser superior corrente nominal do transformador e devem atuar na ocorr ncia de correntes de curto circuitos Os fus veis n o s o usados para
158. ns 1 Zrede 1 uu xe 2 7 se IS Zrede 2 Subesta o 2 e pica Prot MT 2 Rede AT gt Ns Ztrans 2 Figura 5 9 Topologia de uma linha a rea MT em anel aberto com instala o de um OCR 3 5 2 1 Prote es para Defeitos Entre Fases A corrente de defeito vista pelo OCR 3 para o caso de um defeito trif sico vai depender da subesta o a que este est ligado no momento do defeito e do local onde ocorre o defeito Considerando o exemplo da Figura 5 9 em que S1 e S2 s o dispositivos de seccionamento da linha podem se definir as seguintes express es para as correntes de defeito vistas pelo OCR 3 ver Anexo B I EEE Os p u se S2 ou Prot MT 2 abertos ZredeitZtrans 1 ZlinhatRdef 5 10 f p u se S1 ou Prot MT 1 abertos 7 Zrede2 Ztrans 2 ZlinhatRdef Em que ver figura 9 e 13 Corrente de defeito trif sico numa rede de distribui o e U Tens o nominal na rede antes do defeito em p u e Zede1 Imped ncia equivalente da rede de alta tens o a jusante da subesta o 1 em p u e Ztrans 1 Imped ncia do transformador AT MT presente na subesta o 1 em p u e Zrede2 Imped ncia equivalente da rede de alta tens o a jusante da subesta o 2 em p u e Ztrans 2 Imped ncia do transformador AT MT presente na subesta o 2 em p u e Zinha Imped ncia da linha at ao ponto de defeito em p u e Ras Resist ncia de defeito em p u 68 Linha A rea em Anel Abe
159. nsidade homopolar MIH e dete o de tens o Provou se que a coordena o entre o OCR 3 e a prote o de sa da MT apenas pode ser atingida por discrimina o temporal Este facto ocorre porque a discrimina o por corrente de arranque pode n o ser verificada devido as grandes varia es de correntes de defeito averiguadas nas redes MT Estas varia es ocorrem devido as altera es de pot ncia 108 Conclus es e Trabalhos Futuros de defeito da rede de alta tens o AT a montante e presen a de produ o dispersa em linhas adjacentes No caso de redes radiais as principais conclus es retiradas segundo o tipo de prote o s o as seguintes MIF Esta prote o tal como ocorre na prote o de sa da da linhas MT ter de ter tr s n veis de atua o sendo que os dois primeiros t m em conta os limites t cnicos da linha e por isso a sua corrente de arranque n o deve ser alterada em rela o prote o de sa da da linha Por outro lado a corrente de arranque do ltimo n vel de atua o o n vel com tempo de atua o mais r pido deve estar parametrizado tendo em conta a corrente m nima verificada na rede para defeitos trif sicos sim tricos que representam os defeitos com quedas de tens o mais severas Provou se que esta corrente m nima ocorre para o ponto de maior imped ncia da linha habitualmente significa o ponto mais distante da linha da subesta o nos per odos em que a pot ncia de curto circ
160. nte projetadas para um funcionamento radial passam a ser sujeitas n o apenas s correntes provenientes da alimenta o de AT mas tamb m as provenientes das unidades de PD presentes ao longo da linha Este facto faz com que as prote es sejam percorridas por correntes n o equacionadas no momento do seu projeto podendo provocar um funcionamento n o desejado das mesmas A influ ncia que as unidades de PD t m numa rede depende muito do tipo de gerador utilizado Os geradores mais utilizados neste tipo de produ o s o 39 40 Redes A reas de M dia Tens o com Gera o Revis o da Coordena o das Prote es e Gerador de indu o assincrono e Gerador sincrono e Gerador duplamente alimentado e Gerador ligado rede atrav s de eletr nica de pot ncia Tamb m a localiza o das unidades de PD e localiza o do defeito t m uma grande influ ncia nas correntes detetadas pelos rel s presentes na MT Os principais problemas que adv m da introdu o deste tipo de produ o na rede s o 41 e Perda de sensibilidade das prote es e Opera o indevida da prote o de sa da de MT devido a um defeito numa linha adjacente e Problemas associados fun o de religa o e Perda de seletividade entre dispositivos de prote o Nesta sec o ser o inicialmente analisadas as contribui es que cada um dos tipos de geradores tem nas correntes de curto circuito Seguidamente ser o descritos cada um do
161. ntrodu o de produ o dispersa na linha e consequente inibi o da religa o faz com que alguns defeitos que teriam um tempo de interrup o menor do que tr s minutos representados pelo MAIFI passem a ter um tempo de interrup o maior do que estes tr s minutos representados pelo SAIFI transferindo assim interrup es do MAIFI para o SAIFI Este facto agravado quanto a produ o dispersa est instalada a jusante do OCR 3 porque neste caso tamb m o OCR 3 tem de ter a fun o de religa o inibida quando a produ o est ligada linha 1 8 1 6 P So 1 4 a 1 SAIFI Sem PD E ae 0 8 0 6 MAIFI Sem PD SAIFI Com PD n de int ano 0 4 MAIFI Com PD 0 2 0 1 2 5 6 7 3 4 Localiza o da PD Figura 6 9 Evolu o do SAIFI e do MAIFI em fun o da posi o da produ o dispersa numa linha com OCR 3 Conclui se que a introdu o de produ o dispersa na linha piora a qualidade de servi o global Embora a deteriora o do SAIDI seja reduzida muitos dos defeitos que sem produ o dispersa instalada seriam de curta dura o ap s a instala o da produ o passam a ser de longa dura o ii Efeitos da introdu o da fun o de dete o de tens o no OCR 3 Na Figura 6 10 est apresentado o SAIFI e o MAIFI para as situa es antes e ap s a introdu o da fun o de dete o de tens o descrita na Sec o 5 4 2 Nota se que ap s a introdu o da fun
162. o Terra por Meio de uma Imped ncia Neste tipo de regime de neutro o neutro ligado terra por meio de uma imped ncia podendo esta ser uma resist ncia reat ncia ou ent o uma bobine de Peterson i Resist ncia Reat ncia colocada uma imped ncia sob a forma de resist ncia ou reat ncia por forma a diminuir as correntes de defeito terra para valores aceit veis Este tipo de solu o representa um meio termo entre o neutro isolado e o neutro ligado diretamente terra Assim estas solu es apresentam em caso de defeito terra maiores sobretens es nas fases sas em compara o com o neutro ligado diretamente terra mas menos quando comparadas com o neutro isolado No que diz respeito s correntes de defeito estas s o menores que as do neutro ligado diretamente terra mas superiores s verificadas com o neutro isolado 29 33 Segundo 29 uma redu o de 40 na corrente de curto circuito implica um aumento de 80 na tens o das fases sas Assim necess rio encontrar um valor timo para a imped ncia para que a corrente tenha um valor alto o suficiente que permita a sua dete o por parte das prote es ao mesmo tempo que o seu valor n o seja alto o suficiente que impe a a extin o do arco el trico Por outro lado a eleva o das tens es n o deve criar problemas de isolamento na rede 33 126 Transformer NYY A NNA NONO c Resistance or Reactance DEEP EEE Figura C 4 Reg
163. o utilizado em linhas a reas curtas para minimizar a a o das capacidades das linhas Assim as correntes de curto circuito s o menores tal como as tens es nas fases s s Por esta raz o este tipo de neutro muito pouco utilizado porque inviabiliza a amplia o das redes 33 Cuz Neutro Ligado Diretamente Terra Neste caso o neutro ligado terra por meio de uma imped ncia muito baixa que pode ser considerada nula ver Figura C 3 125 Transformer INNY A NA B Dane PEER EEE PRECE CEEE Figura C 3 Regime de neutro ligado diretamente terra 29 As tens es n o sofrem grandes eleva es nas fases sas quando ocorre um defeito fase terra Assim os equipamentos ao contr rio do caso anterior podem ser dimensionados para a tens o simples do sistema sem qualquer tipo de perigo de aparecimento de sobretens es 33 Por outro lado as correntes de curto circuito fase terra s o escoadas diretamente pelo neutro sem qualquer imped ncia Este facto implica uma corrente elevada que leva abertura de um disjuntor de uma forma r pida para isolamento do defeito 33 Como a corrente flui para a fonte pela terra pode ocorrer uma grande diferen a de tens o entre o ponto onde ocorreu o defeito e a terra Esta diferen a de tens o pode significar um perigo para pessoas e animais 29 Em Portugal este tipo de regime de neutro amplamente utilizado em todos os n veis de tens o 33 ls Neutro Ligad
164. o foram apenas definidos quatro tipos de aparelhos que englobam todas as fun es necess rias ao desenvolvimento do trabalho S o eles seccionadores interruptores seccionadores interruptores disjuntores e disjuntores religadores Esta designa o est de acordo com a nomenclatura adotada em Portugal 1 5 8 2 1 1 Seccionador Sao conhecidos tamb m como disconnecters 4 A abertura do circuito el trico realizada por meio de facas que assentam em contactos A abertura destas facas provoca a 6 Dispositivos de Manobra na Rede A rea de Distribui o de M dia Tens o abertura do circuito A sua opera o puramente mec nica e manual Quando instalados em linhas a reas de m dia tens o s o colocados horizontalmente num apoio e a opera o realizada a partir da base do mesmo tendo necessariamente um t cnico dirigir se ao local para o atuar 9 Os seccionadores garantem uma dist ncia de seccionamento o que permite um isolamento completo de uma determinada linha para se proceder a a es de manuten o e repara o 5 O facto de garantirem uma dist ncia de seccionamento leva a que muitas vezes este tipo de dispositivos seja associado a outros que n o garantem esta dist ncia 1 O meio de isolamento deste tipo de dispositivos o ar Um exemplo est ilustrado na Figura 2 1 Figura 2 1 Seccionador modelo ICMH da marca Jayme da Costa 10 2 1 2 Interruptor Seccionador S o tamb m conhecidos como
165. o a montante ver Figura 4 1 descrita em 38 a seguinte i Abertura do disjuntor devido presen a do defeito na linha e in cio do automatismo de religa o com duas religa es lentas ii Com a abertura do disjuntor o OCR sente a falta de tens o nos seus terminais e abre ap s o fim do tempo de confirma o da falha de tens o t0 iii O disjuntor efetua depois a sua primeira religa o lenta voltando a colocar tens o no terminal do OCR que inicia a contagem do tempo de fecho t1 iv No entanto como o defeito a montante do OCR a corrente de defeito presente o que faz o disjuntor abrir antes que seja esgotado t1 v A partir deste momento o OCR fica bloqueado na posi o aberta e o disjuntor prossegue com os ciclos de religa o com um disparo sempre mais r pido que t1 at extinguir o defeito Disjuntor c E Figura 4 1 Defeito a montante do OCR com automatismo V T Defeito OCR c V T Para um defeito a jusante ver Figura 4 2 do OCR a sequ ncia de manobras a seguinte i Abertura do disjuntor por causa da presen a do defeito na linha e in cio do automatismo de religa o com duas religa es lentas ii Com a abertura do disjuntor o OCR sente a falta de tens o nos seus terminais e abre ap s o fim de t0 iii O disjuntor efetua depois a sua primeira religa o lenta voltando a colocar tens o no terminal do OCR que inicia a contagem de t1 iv Como o defeito a jusant
166. o apenas de forma anal tica visto que a continuidade de servi o pode aumentar porque o OCR 3 faz com que sa am de servi o apenas os clientes a jusante dele ou diminuir porque o OCR 3 como tem uma corrente de arranque do n vel gt gt gt e tempos de atua o mais reduzidos pode provocar uma maior frequ ncia deste problema comparativamente ao caso sem o dispositivo Por fim a an lise qualidade de servi o revelou uma melhoria generalizada aquando da introdu o de um OCR 3 na linha MT de exemplo De uma forma mais espec fica as conclus es retiradas das an lises produzidas s o as seguintes Compara o dos Efeitos da Instala o de Diversos tipos de OCR A an lise dos resultados revelou que a instala o de qualquer tipo de dispositivo na linha melhora a continuidade de servi o em compara o com o caso sem nenhum dispositivo instalado Os resultados obtidos manifestaram se em todos os ndices de fiabilidade estudados SAIDI SAIFI e MAIFI Em particular a rede com o OCR 3 revelou uma redu o em rela o aos restantes dispositivos nos defeitos de curta dura o inferiores a 3 minutos representados pelo MAIFI Nos restantes ndices os ganhos s o residuais Perda de Sensibilidade Foi comprovada numa primeira fase a perda de sensibilidade das prote es de sa da da linha quando se introduz uma unidade de 109 110 Conclus es e Trabalhos Futuros produ o dispersa na linha de exemplo Ap s a
167. o de Comando O arm rio de comando a unidade central de comando e controlo do dispositivo de manobra da rede tamb m respons vel por comunicar com o CCMT colocado habitualmente na base do apoio da linha el trica para que seja acess vel para opera o no local 7 8 10 Dispositivos Utilizados na Rede A rea de Distribui o MT Portuguesa 11 O principal elemento do arm rio de comando a unidade remota de rede URR A URR composta por tr s m dulos operacionais e M dulo de controlo o m dulo que comanda e controla o dispositivo de manobra da rede D instru es de fecho e de abertura com base nas medi es de tens o e corrente efetuadas e em ordens remotas ou locais de manobra Pode em alguns casos ter fun es de prote o para dete o de defeitos caso do OCR 3 e M dulo de comunica o a interface entre o m dulo de controlo e o CCMT Este m dulo recebe e envia as informa es segundo um protocolo de comunica o e M dulo de alimenta o Assegura a alimenta o do arm rio de comando o carregamento da bateria e as auto vigil ncias associadas Atualmente muito utilizado o arm rio uTCMT fabricado pela EFACEC para os OCR 1 e OCR 2 No entanto a URR deste arm rio n o possui fun o de dete o de defeitos rel assim n o pode ser utilizado para os OCR 3 Na Figura 2 7 est representado o uTCMT com todos os m dulos indicados anteriormente Figura 2 7 Arm
168. o ser analisada a influ ncia que a introdu o de uma linha adjacente tem nos ndices de fiabilidade da linha de exemplo considerada O problema introduzido por esta linha adjacente ser o disparo das prote es presentes na linha de exemplo quer da prote o de sa da MT quer do OCR 3 para um defeito numa linha adjacente Para simular este problema na rede de exemplo necess rio considerar para al m da unidade de produ o dispersa j definida uma linha adjacente linha de exemplo j definida na Sec o 6 1 A linha considerada ser semelhante j definida anteriormente sendo a nica diferen a o seu comprimento que foi considerado como sendo de 12 km ver Figura 6 11 100 Disparo Intempestivo das Prote es Devido a um Defeito numa Linha Adjacente Efeitos gt 11 D da Utiliza o do OCR 3 101 pico Prot MT lt lt T Linha 1 WW x cr If 560 kVA 500 kVA 700 kVA 370 kVA 530 kVA 690 kVA 320 kVA lec f p 0 9 f p 0 8 f p 0 9 f p 1 f p 0 8 f p 0 9 f p 3 0 9 70 clientes 60 clientes 100 clientes 50 clientes 60 clientes 120 clientes 40 clientes 1 f 5 Prot MT a E Linha 2 e Sos a w lt lt ss 12 km Figura 6 11 Rede de exemplo com a inclus o de uma linha adjacente para testar a sa da de servi o da linha devido a um defeito numa linha adjacente 6 5 1 Parametriza o das Prote es das Linhas As parametriza es da linha de exemplo linha 1 na Figura 6
169. odas as caracter sticas deste aparelho Os arm rios para utiliza o com este tipo de OCR t m de englobar todas as caracter sticas exigidas para os restantes OCR mais uma fun o de rel para v rios tipos de defeitos e 14 Dispositivos Utilizados na Rede A rea de Distribui o MT Portuguesa 15 fun o de parametrizar a fun o de religa o do dispositivo Na Figura 2 9 est representado um exemplo do funcionamento que em tudo semelhante ao funcionamento dos arm rios vistos anteriormente mas com a diferen a que n o possui apenas fun es de controlo simples mas um rel com fun es de prote o mais avan adas PC with CMS software OSM RC10 us i Panel Recloser Cubicle A a ape ff rT SES ov Iyps amp 1 t 3 Phase HV Line VVA 5 l Switchgear f 3eh Tn 1 Relay em x Inputs Control R Ma a Rechargeable l 4 do Battery I 1 Tnp Cose Auxillary 4 H switches 1 Bl Perec do pie gm i 4 I 1Comms f m sm P H E 4 EA Tt i ml sees Uor vo l Rado eerie i Psm Tess modem I Control Cable eels i t Power AC Power RR dh Data ny tias Control Indication Figura 2 9 Exemplo de opera o de um arm rio de controlo com rel 20 Este tipo de solu o j permite fun es de prote o contra correntes de defeito utilizando curvas de tempo inverso ou atua o por tempo definido o que possibilita uma maior flexibilidade em termos
170. om a proximidade do defeito ao OCR 3 menor Zina quanto maior a pot ncia de curto circuito da rede de AT a montante menor Zrede Pode se assim dizer que a maior corrente de defeito ocorre para defeitos imediatamente a jusante do OCR 3 com pot ncia de curto circuito m xima Por outro lado a menor corrente de defeito ocorre para defeitos no fim da linha com a rede a montante a ter a sua pot ncia de curto circuito m nima Realizada esta an lise s correntes de defeito entre fases vistas pelo OCR 3 numa linha MT ir o ser agora definidas as prote es e respetivas parametriza es que dever o estar presentes num OCR 3 i Prote es Presentes no OCR 3 Nos OCR 3 para que seja poss vel uma coordena o simples com a prote o de sa da MT a mesma fun o de prote o de MIF por tempo definido deve ser utilizada com os mesmos tr s n veis de prote o do painel de sa da da linha MT ver Sec o 3 1 1 Os dois primeiros n veis I gt e gt gt dependem da corrente m xima permitida na linha enquanto a corrente de arranque para o terceiro n vel l gt gt gt deve ser parametrizada para que correntes de defeito e quedas de tens o relativamente elevadas sejam extintas de uma forma r pida T m de ser realizadas as seguintes parametriza es no OCR 3 e altera es das parametriza es descritas para o painel de sa da MT ver Tabela 3 1 l gt O tempo de opera o para o OCR 3 neste n vel de atua o ter
171. orrente de curto circuito 20 25 2 2 7 Comunica o com o Centro de Controlo de M dia Tens o A comunica o entre os OCR e o CCMT realizada a partir de um sistema sem fios que possibilita que todos os dispositivos mesmo que estejam colocados em zonas remotas comuniquem com o CCMT desde que exista rede para a tecnologia de comunica o sem fios em quest o Em Portugal s o utilizados dois tipos de comunica o sem fios para realizar a comunica o entre o OCR e o CCMT 26 27 e R dio VHF Tecnologia utilizada h mais tempo pela EDP Distribui o que tem um canal privado baseado nesta tecnologia No entanto sendo uma tecnologia que j revela alguma desatualiza o tem pouca fiabilidade e largura de banda Assim medida que os aparelhos telecontrolados se v o proliferando este tipo de sistema de telecomunica es vai se revelando cada vez mais inadequado 21 e GSM GPRS Tecnologia associada a telecomunica es que esta a come ar a ser utilizada em Portugal para substituir a VHF Possui uma maior largura de banda aumentando a capacidade e velocidade de transmiss o de dados Outra grande 17 18 Dispositivos de Manobra na Rede A rea de Distribui o de M dia Tens o vantagem a cobertura desta rede que cobre quase todo o pa s Esta tecnologia baseia se no protocolo de comunica es IEC 60870 5 104 que j amplamente usada noutros pa ses europeus Este protocolo permite a transmis
172. os de processamento dos rel s e diferen as entre os tempos de abertura e extin o do arco por parte dos disjuntores e Corrente Para que seja garantida uma coordena o apenas pelo n vel de corrente necess rio que existam diferen as significativas entre as correntes vistas pelos diversos dispositivos de prote o A corrente de arranque da prote o de um dispositivo a montante deve ser de pelo menos 125 25 de margem de erro de medi es e presen a de componente continua na corrente de curto circuito 31 da corrente m xima vista per dispositivo a jusante asranque leemax X 1 25 4 5 rel jus cc max Em que rs a corrente de arranque do rel a montante e I a corrente m xima de defeito vista pelo dispositivo a jusante Neste tipo de coordena o o rel a montante ter de ter pelo menos um outro n vel de atua o com um tempo de atua o mais lento para garantir que toda a linha protegida visto que a corrente de arranque n o cobre toda a linha at ao pr ximo dispositivo de prote o 4 2 Problemas nas Prote es das Redes de M dia Tens o com a Introdu o de Produ o Dispersa As redes de distribui o de m dia tens o t m habitualmente um funcionamento radial existindo apenas um ponto de alimenta o No entanto a crescente introdu o de produ o dispersa PD ao longo das linhas a reas modifica este pressuposto de alimenta o radial Assim as prote es inicialme
173. os tempos de interrup o sejam mais longos Como a energia apenas circula num sentido em qualquer circunst ncia os OCR 3 instalados na linha apenas t m de ter em conta este sentido de circula o de corrente ver Figura 5 1 AT MT PRN Prot MT A J OCR 3 gt lee lee Figura 5 1 Exemplo de linha radial com a um OCR 3 instalado 58 Coordena o entre o OCR de 3 Gera o e o Painel de Sa da da Linha MT 5 1 1 Prote es para Defeitos Entre Fases Os defeitos entre fases podem ser trif sicos ou fase fase e o m dulo da corrente definida pelas seguintes express es respetivamente n o considerando as correntes de carga ver Anexo B Ki VS p u 5 1 Zrede Ztrans Ziinha Rdef it 8 ___ _____ pu cE 2 ZredetZtrans ZlinhatRdef 5 2 Em que ver Figura 5 2 e 13 Corrente de defeito trif sico numa rede de distribui o e Iff Corrente de defeito fase fase numa rede de distribui o e U Tens o nominal na rede antes do defeito e rede Imped ncia equivalente da rede de alta tens o a jusante e Zkans Imped ncia do transformador AT MT presente na subesta o e Zi nha Imped ncia da linha at ao ponto de defeito e Raet Resist ncia de defeito Zrede Lais Zlinha R p Prot MT aef Rede AT VALS lee lec Figura 5 2 Esquema de correntes e impedancias numa rede radial para defeitos entre fases As correntes de defeito mais severas para a rede ocorrem em d
174. para corrigir a corrente de arranque do nivel gt gt gt da prote o MIF Referiu se tamb m que a fun o de religa o do OCR 3 tem de ser inibida sempre exista produ o dispersa ligada a jusante do OCR 3 para evitar paralelos intempestivos Para mitigar os efeitos desta inibi o descreveu se uma fun o de prote o que deteta a presen a de tens o nos terminais ver Figura 5 21 do OCR 3 estando o arranque da religa o sujeita a esta fun o ver Figuras 5 24 e 5 25 fun es U lt Para o problema de disparo intempestivo devido a um defeito numa linha adjacente provou se que o OCR 3 pode provocar em alguns casos o aumento da continuidade de servi o enquanto noutros esta pode ser diminu da 86 Cap tulo 6 Implica es do OCR de 3 Gera o na Qualidade de Servi o Neste cap tulo realizada uma an lise qualidade de servi o de uma linha Esta an lise baseada no m todo de Monte Carlo ver Anexo E n o sequencial e programada em Visual Basic S o analisadas as mudan as nos ndices de fiabilidade da linha considerando a introdu o de um OCR 3 com as fun es de prote o e parametriza es descritas no Cap tulo 5 em compara o com os restantes dispositivos utilizados nas redes MT S o tamb m analisados os efeitos da presen a de produ o dispersa PD na fiabilidade da linha com e sem a presen a de um OCR 3 6 1 Rede Considerada para a An lise de Fiabilidade A rede considerada
175. paro da prote o de sa da da linha MT s sesssssssssessseessseessseeesseresseessseessseessseessseesso 84 Figura 5 24 Representa o gr fica do sistema de prote es do OCR 3 para linhas radiais 85 Figura 5 25 Representa o gr fica do sistema de prote es do OCR 3 para linhas em anelCaDerto use iess a ra nine aro jo NS dao in oC sra nin pace EE E E SE ques asinive a 86 Figura 6 1 Rede para valida o das fun es de prote o dos OCR do tipo 3 88 XV Figura 6 2 Gr ficos com os resultados da an lise de fiabilidade realizada para cada um dos diSpOSILIVOS gemas pisar seio e E Ve hae Pr thee ee 92 Figura 6 3 Posi es poss veis da produ o dispersa PD na linha de exemplo 94 Figura 6 4 N mero de atua es do nivel gt gt gt e tempo total de atua o das prote es MIF num ano para uma rede sem OCR 3 sssessssssosoossssssssosssessesossssesseososssssseooesess 95 Figura 6 5 N mero de atua es do nivel gt gt gt e tempo total de atua o das prote es MIF num ano para uma rede com OCR 3 ec eeccece cece eee ee eeeeeeeee eee eseeee eee eeeeeeeeeenes 95 Figura 6 6 N mero de atua es do nivel gt gt gt e tempo total de atua o das prote es MIF num ano do OCR 3 antes e ap s a introdu o do fator de corre o 96 Figura 6 7 N mero de atua es do nivel gt gt gt e tempo total de atua o das pro
176. pela linha de exemplo j o j a n int cleinte ano o O E 0 02 0 1 2 3 4 5 6 7 Localiza o da PD mma SAIFI sem OCR 3 Mm SAIFI com OCR 3 E MAIFI sem OCR 3 p MAIFI com OCR 3 E n oc Painel MT BD n oc OCR 3 Figura 6 15 N mero de disparos intempestivos na linha de exemplo com OCR 3 provocados por defeitos na linha 2 e respetiva contribui o para o aumento do SAIFI e do MAIFI Conclui se que a introdu o de um OCR 3 na linha diminui a contribui o para o aumento do SAIFI e do MAIFI provocado pelo disparo intempestivo das prote es devido introdu o de uma linha adjacente e presen a de produ o dispersa No entanto esta melhoria apenas ocorre quando a produ o dispersa est colocada a jusante do OCR 3 Se a produ o dispersa estiver colocada a montante do mesmo n o existe qualquer altera o devido introdu o do OCR 3 na linha 6 6 Resumo Neste cap tulo s o estudadas as vantagens da introdu o de um OCR 3 com as fun es de prote o e parametriza es definidas no Cap tulo 5 numa linha a rea de m dia tens o S o tamb m estudados os efeitos da introdu o deste tipo de dispositivos numa linha com produ o dispersa Foi realizada uma an lise de fiabilidade utilizando o m todo de Monte Carlo n o sequencial As principais conclus es retiradas desta an lise s o e Aintrodu o de qualquer tipo de OCR numa linha incluindo IAR e IAT v
177. po m dio de isolamento da rede a montante para um defeito a jusante de um OCR tipo 3 MTTS 0 considerado que este dispositivo isola instantaneamente o defeito devido s fun es de prote o Os ndices de fiabilidade utilizados para esta an lise foram os seguintes e SAIDI n mero m dio de horas fora de servi o para um cliente durante um ano horas ano e SAIFI n mero m dio de interrup es de dura o longa gt 3 min que um cliente ir sentir durante um ano interrup es gt 3 min ano e MAIFI n mero m dio de interrup es de curta dura o lt 3 min que um cliente ir sentir durante um ano interrup es lt 3 min ano 6 2 3 Resultados Na Tabela 6 5 est o apresentados os resultados obtidos na an lise de fiabilidade efetuada Na Figura 6 2 est o representados graficamente os mesmos resultados Nota se uma melhoria no SAIDI para a rede de exemplo quando qualquer tipo de OCR est instalado na mesma A diminui o do SAIDI nestas circunst ncias ocorre porque a presen a de um OCR na rede seja ele qual for permite o isolamento de defeitos a jusante de uma forma relativamente r pida permitindo que os clientes a montante continuem com alimenta o el trica mesmo durante a repara o do defeito Por outro lado n o se nota uma diferen a significativa entre o SAIDI dos diversos tipos de OCR Embora exista diferen a entre os tempos de isolamento de defeito dos diversos OCR es
178. positivo de prote o em s rie OCR 3 com uma corrente de arranque do nivel gt gt gt mais reduzida que provoca um aumento da sensibilidade A compara o entre a linha com OCR 3 antes e ap s a introdu o de produ o dispersa revela duas zonas bem diferenciadas para an lise de sensibilidade das prote es e Produ o dispersa colocada a montante do OCR 3 A sensibilidade total das prote es aumentada com exce o da localiza o 1 da produ o dispersa que devido perda de sensibilidade da prote o de sa da MT v o tempo de atua o das prote es MIF aumentar ligeiramente Para os restantes pontos de localiza o da produ o dispersa a sensibilidade na rede aumenta Este facto explicado pelo aumento da corrente vista pelo OCR 3 devido localiza o da produ o dispersa a montante que supera a perda de sensibilidade sentida pela sa da MT e Produ o dispersa colocada a jusante do OCR 3 A sensibilidade da linha reduzida seja qual for o ponto em que est instalada a produ o dispersa Esta redu o de sensibilidade vai diminuindo medida que a produ o dispersa se aproxima do final da linha Esta diminui o abrupta da sensibilidade explicada pela presen a da unidade de produ o dispersa a jusante de ambos os dispositivos de prote o reduzindo a sensibilidade de ambos ao contr rio do primeiro ponto em que reduzia a sensibilidade da prote o de sa da MT mas aumentava a do OC
179. prote o mas tamb m o tempo de atraso com que esta ir atuar e Tempo inverso 51 Este tipo de prote o utiliza curvas de tempo inverso para definir o tempo de atua o Quer isto dizer que quanto maior for a corrente detetada pelo rel menor ser o tempo de atua o do mesmo Em Portugal a prote o MIF tem tr s n veis de atua o por tempo definido Estes tr s n veis I gt gt gt e I gt gt gt t m uma corrente de atua o crescente e um tempo de atua o decrescente numa filosofia de eliminar mais rapidamente defeitos com maiores correntes 1 Esta nomenclatura baseada na norma ANSI IEEE ver Anexo D 20 Prote es de Sa da de uma Linha A rea de M dia Tens o 21 Nas subesta es cada um dos n veis parametrizado da forma descrita na Tabela 3 1 para redes de 15 kV tens o habitualmente verificada nas redes a reas MT 32 Tabela 3 1 N veis de prote o da fun o MIF presente na subesta o 32 Corrente de Opera o Topo I gt 1 4xIn 1 gt gt 2xIn 0 5 gt gt gt 2000 A 0 1 As caracter sticas gerais de uma fun o de prote o deste tipo est o definidas na Tabela 3 2 Tabela 3 2 Caracter sticas gerais das prote es MIF a serem colocadas nas sa das de m dia tens o 30 Corrente de arranque 50 a 1000 passos de 5 Informa o de arranque lt 50 ms Tempo independente 0 04 a5 s passos de 0 01 3 1 2 M xima Intensidade Homopolar 50N
180. que ir o contribuir para a corrente de defeito em p u Pela Equa o 5 3 nota se que a corrente de defeito n o ir depender do ponto onde se d o defeito nem da imped ncia da rede a AT a montante Deste modo a corrente neste tipo de defeitos mantem se sensivelmente constante Para regimes de neutro ligado terra atrav s de uma imped ncia o m dulo da corrente de defeito calculada da seguinte forma 3U t a E EEE ce 2 Zrede Ztrans Ziinha Ztranso Ziinhao 3Rger 3Zn pu a 5 4 Em que ver Figura 5 2 e It Corrente de defeito fase terra numa rede de distribui o e U Tens o nominal na rede antes do defeito em p u e Zrede Imped ncia equivalente da rede de alta tens o a jusante em p u e Zirans Imped ncia do transformador AT MT presente na subesta o em p u e Zkanso Imped ncia homopolar do transformador AT MT presente na subesta o em p u e Ziinha Imped ncia da linha at ao ponto de defeito em p u e Zinhao Imped ncia homopolar da linha at ao ponto de defeito em p u e Rader Resist ncia de defeito em p u 62 Linha A rea Radial 63 e Z Imped ncia de neutro em p u A imped ncia da linha verificada at ao ponto de defeito depende do ponto de ocorr ncia do mesmo Tamb m a imped ncia da rede varia de forma igual ao descrito na situa o de defeitos entre fases No entanto neste caso existe a introdu o de mais um valor constante que a imped ncia
181. r a pot ncia da produ o dispersa e quando maior b maior ser a imped ncia at ao defeito logo maior a dist ncia ao mesmo Desta forma pode se comparar a diminui o da corrente vista pela prote o antes e ap s a introdu o de produ o dispersa considerando como vari veis a pot ncia do gerador e a dist ncia a que ocorre o defeito Na Figura 4 9 est representado o gr fico correspondente Equa o 4 10 fazendo variar a e b de 0 a 2 Pela an lise da figura nota se primeiro que o valor do r cio entre as correntes sempre inferior a um o que significa que o valor da corrente medida pelo rel no caso de existir produ o dispersa sempre inferior ao caso sem produ o dispersa Nota se tamb m que quanto menor a maior pot ncia da produ o dispersa maior ser o desequil brio entre as correntes Para o caso do fator b quanto maior for maior dist ncia do defeito maior ser tamb m o desequil brio das correntes m 0 8 1 m 0 6 0 8 m 0 4 0 6 m 0 2 0 4 m 0 0 2 11 Iz Figura 4 9 R cio das correntes vistas pela prote o de sa da da linha MT com e sem produ o dispersa considerando como vari veis a dist ncia do defeito e a pot ncia da produ o dispersa o Varia o da Localiza o da Produ o Dispersa Na Figura 4 9 foi analisada a diminui o da corrente detetada pela prote o tendo em considera o a pot ncia do gerador da produ o dispersa e a di
182. r fica do sistema de prote es do OCR 3 para linhas radiais Nas redes em anel aberto as fun es de prote o s o as descritas na Figura 5 25 Para defeitos entre fases utilizada uma fun o MIF semelhante descrita no caso da linha radial A nica diferen a que para se considerar a corrente m nima de defeito trif sico franco necess rio considerar as v rias subesta es ligadas linha sendo que a subesta o com menor pot ncia de curto circuito m nima a utilizada para determinar esta corrente Para defeitos terra prova se que n o poss vel neste tipo de linhas existir fun o direcional Existem tamb m tr s n veis de atua o mas neste caso sem fun o direcional As parametriza es dos diversos n veis est o descritas na Tabela 5 4 85 86 Coordena o entre o OCR de 3 Gera o e o Painel de Sa da da Linha MT Arm rio de Comando Presente se existir produ o dispersa Figura 5 25 Representa o gr fica do sistema de prote es do OCR 3 para linhas em anel aberto No caso de estar instalada na linha produ o dispersa verifica se a influ ncia que o OCR 3 tem na perda de sensibilidade das prote es da linha Conclui se que apenas existe perda de sensibilidade por parte do OCR 3 quando a produ o dispersa est instalada a jusante do mesmo e ocorre um defeito a jusante da produ o Para minimizar o efeito de perda de sensibilidade foi determinado um fator
183. r ncia para defeitos que ocorram muito pr ximos do barramento de MT com a PD colocada tamb m pr xima do mesmo e com uma elevada pot ncia Refira se que os defeitos terra n o ter o uma grande influ ncia neste tipo de problemas por causa da liga o do transformador da produ o dispersa que n o permite circula o de correntes homopolares vi Problema associado aos OCR tipo 3 50 Problemas nas Prote es das Redes de M dia Tens o com a Introdu o de Produ o Dispersa 51 Se um OCR tipo 3 estiver colocado entre a produ o dispersa e o barramento de MT e ocorrer um defeito numa linha adjacente ent o o OCR poder sofrer um disparo n o intencional tal como foi analisado para o caso da prote o da linha MT O esquema descrito est apresentado na Figura 4 16 O mesmo problema pode ocorrer num OCR 3 mesmo na ocorr ncia de um defeito na pr pria linha onde este est inserido Se o defeito ocorrer entre a prote o de MT e o OCR 3 e estiver presente produ o a jusante deste ltimo a corrente de defeito proveniente da produ o ser vista pelo OCR 3 podendo ser suficiente para este atuar antes da prote o da produ o dispersa 48 vii Figura 4 16 Problema de atua o indevida nos OCR tipo 3 Poss veis Resolu es do Problema Duas das solu es habitualmente propostas para este problema s o Aplicar uma fun o de direccionalidade nas prote es de m ximo de corrente A aplica o
184. r defeitos resistivos em que as correntes de defeitos s o muito reduzidas Devido a este facto estas correntes e as correntes capacitivas que circulam na linha devido a um defeito numa linha adjacente da mesma subesta o podem n o se conseguir distinguir com uma fun o MIH sem direccionalidade Assim a implementa o da fun o direcional permite distinguir estas duas situa es 1 quando ocorre um defeito na linha a corrente de defeito homopolar tem a dire o do barramento para o defeito 2 para um defeito numa linha adjacente a corrente tem a dire o da linha para o barramento sendo que neste ltimo caso a fun o de prote o bloqueada iii Parametriza es Utilizadas em Portugal Em Portugal segundo 32 esta fun o utilizada para detetar defeitos terra com uma corrente superior a 40 A no caso do neutro ligado terra atrav s de uma imped ncia e superior a 2 A no caso do neutro estar isolado O tempo de atua o desta fun o de 0 5 s A direccionalidade obtida atrav s da compara o do ngulo entre a tens o e a corrente homopolar Na Tabela 3 4 est o resumidas as parametriza es a serem efetuadas para esta fun o No caso do neutro estar isolado esta ser a nica fun o utilizada 23 24 Prote es de Sa da das Linhas A reas MT Tabela 3 4 Parametriza es da fun o MIHD presente no painel de sa da MT 32 Tipo de neutro reat ncia resist ncia neutro isolado Corrente
185. ra 2 8 Esquema de montagem de um OCR 1 e foto do mesmo 11 13 Figura 2 9 Exemplo de opera o de um arm rio de controlo com rel 20 15 Figura 2 10 OCR 3 instalado num apoio esquerda e em pormenor direita 20 16 Figura 2 11 Esquema de comunica o entre os OCR s e o CCMT ceee cess eee eeeeeeeenee 18 Figura 3 1 Tr nsito de correntes de defeito capacitivas para um defeito fase terra com o neutro isolado e saina evan uses sien va dia cagada te Melee E E A cage va Va casa iros a eat 23 Figura 3 2 Atua o do automatismo de religa o com 1 religa o r pida e 2 religa es lentas para um defeito permanente cece ccc ecc ence eee eeeeeeeeeeeeeneeneeeeeeeseeesees 28 Figura 4 1 Defeito a montante do OCR com automatismo V T cceee esse eee eeeeeeeeees 36 Figura 4 2 Defeito a jusante do OCR com automatismo V T cece sees eee eee eee eeeeees 37 xiii Figura 4 3 Sequ ncia de opera es do disjuntor e do OCR com automatismo VT 38 37 Figura 4 4 Corrente de defeito fornecida por um gerador de indu o 42 41 Figura 4 5 Corrente de defeito fornecida por um gerador s ncrono 42 41 Figura 4 6 Corrente de defeito fornecida por um gerador duplamente alimentado 44 42 Figura 4 7 Rede para verifica o da possibilidade de perda de sensibilidade das prote
186. ra fun es de automatismo que normalmente exigem v rios ciclos de funcionamento 1 Assim a sua principal fun o ser comandado de forma manual 12 Dispositivos Utilizados na Rede A rea de Distribui o MT Portuguesa 13 remotamente pelo CCMT ou ent o de forma alternativa no local por meio el trico ou mec nico 1 7 habitualmente usado em Portugal nos seguintes locais da rede 1 e N s de interliga o normalmente abertos especialmente indicado para estas localiza es porque a dist ncia entre contactos representa uma dist ncia de seccionamento e Inicio de ramais extensos ou com grande quantidade de PT s a jusante em zonas do tipo C Esta localiza o permite isolar ramais para efetuar trabalhos sem ser necess rio manobrar o disjuntor na subesta o Possibilita ainda localizar e isolar defeitos remotamente diminuindo o tempo fora de servi o da sa da da subesta o correspondente Apenas s o utilizados em zonas do tipo C porque de entre todos os OCR s o os que t m menor corrente nominal A primeira designa o deste tipo de equipamentos era IAT interruptor a reo telecomandado Segundo esta designa o foram utilizados dispositivos das marcas ABB e Isognon J com a designa o OCR 1 existem dispositivos das marcas Contacplasma Schneider e Efacec ver Figura 2 8 1 Figura 2 8 Esquema de montagem de um OCR 1 e foto do mesmo 11 2 2 4 rg o de Corte de Rede tipo 2 OCR 2
187. radas novas formas para garantir a coordena o e seletividade entre as prote es ao mesmo tempo que se garante um isolamento expedito dos defeitos 8 A exce o a fun o PTR que possui uma curva de tempo inverso 38 Problemas nas Prote es das Redes de M dia Tens o com a Introdu o de Produ o Dispersa 39 Seja qual for o tipo de curvas para as prote es de m ximo de intensidade necess rio garantir a seletividade entre as prote es com base no tempo ou por outro lado com base na corrente de arranque das prote es e Tempo Para garantir a seletividade entre prote es necess rio que em toda a sua zona de funcionamento se garanta um tempo m nimo discriminativo top2 lopitta 4 4 Em que top2 o tempo de opera o de um rel a montante do rel que corresponde ao tempo de opera o top1 O tempo td o tempo discriminativo que se pretende garantir entre os dispositivos Se as prote es MI dos dispositivos forem de tempo inverso topf e top2 correspondem fun o da curva de tempo inverso se as prote es forem de tempo definido top1 e top2 correspondem a uma constante igual ao tempo de atua o definido para uma determinada corrente de defeito O tempo discriminativo entre prote es pode tomar o valor de 0 2 s caso se tratem de prote es digitais que t m necessariamente uma precis o mais elevada 9 31 Esta margem previne eventuais erros de medi o diferen as entre temp
188. rcuito pelo defeito no entanto podem existir diferen as entre a indut ncia da bobine e a capacidade do sistema inferiores a 25 sem que esse facto signifique um problema para as prote es da rede 29 A indut ncia da bobine calculada da seguinte forma 1 L E C 1 Em que L a indut ncia da bobine de Peterson C a capacidade do sistema e w a frequ ncia fundamental da rede 29 Como a configura o da rede de distribui o muito vari vel deve estar prevista a varia o do valor de L para um valor adequado 33 127 o t Stray Capacitance to Ground Figura C 5 Defeito fase terra em regime de neutro impedante utilizando uma bobine de Peterson 29 Uma das principais desvantagens deste tipo de liga o de neutro a dificuldade de dete o de defeitos para se proceder sua posterior repara o T m de ser usados esquemas de dete o mais complexos que os convencionais 33 Outra desvantagem que para redes com uma elevada capacidade muito longas ou subterr neas a dimens o que a bobine ter de ter torna o seu custo muito elevado sendo a sua aplica o impratic vel 33 Este tipo de sistema utilizado essencialmente em linhas a reas n o sendo no entanto muito utilizado em Portugal um sistema utilizado em pa ses como a Alemanha ou a Su cia 33 128 Anexo D C digo ANSI IEEE de Prote es A classifica o das prote es segundo o c digo ANSI IEEE e
189. rdem ao dispositivo at rece o da informa o de mudan a de estado xii Tipo de Corte Meio em que realizado o corte da corrente el trica e eliminado o arco habitualmente SF v cuo ou leo 119 Anexo B Tipos de Defeitos Os defeitos originam habitualmente um curto circuito Estes s o habitualmente de tr s tipos i Trif sicos ii Fase Fase iii Fase Terra iv Fase Fase Terra O c lculo dos seus valores de extrema import ncia para a correta parametriza o das prote es presentes numa linha el trica sendo necess rio para isso determinar os valores m ximos e m nimos das correntes de curto circuito em v rios pontos da rede Cada um tem as suas caracter sticas pr prias que ser o brevemente resumidas nas pr ximas sec es i Trifasicos um curto circuito que muitas vezes sim trico quer isto dizer que a corrente a igual em valor eficaz em todas as fases Tal facto deve se natureza deste tipo de defeito que consiste num contacto entre os tr s condutores de fase ver Figura B 1 Este contacto muito dif cil de ocorrer o que torna estes defeitos raros S o os defeitos mais severos porque geram as maiores correntes de curto circuito Assim s o estes os utilizados para determinar as maiores correntes de curto circuito num determinado ponto que um fator importante para parametrizar prote es 9 O m dulo da corrente de curto circuito sim trico calculado pela s
190. rente para cada caso como por exemplo diminuir a corrente de arranque No entanto referem tamb m que esta modifica o pode tamb m interferir com o problema de opera o indevida da prote o devido a um defeito numa linha adjacente tratado mais frente pois a diminui o da corrente de arranque das prote es vai fazer com que estas atuem para correntes mais reduzidas Em 47 a mesma solu o proposta sendo tamb m referido que uma outra solu o para o problema seria a redu o da pot ncia das unidades de produ o dispersa No entanto este ltimo ponto pode n o ser poss vel de concretizar devido s implica es econ micas que acarreta 4 2 3 Opera o Indevida da Prote o Devido a um Defeito numa Linha Adjacente No caso da ocorr ncia de um defeito numa linha adjacente a uma linha com produ o dispersa pode existir um disparo da prote o de m xima intensidade de corrente para esta ltima Tal ocorre devido a um tr nsito de corrente proveniente das unidades de produ o dispersa no sentido oposto ao habitual para alimentar o defeito que ocorre na outra linha Como as redes de distribui o est o habitualmente preparadas apenas para um tr nsito radial a prote o de sa da MT da linha s v a corrente de defeito que circula no sentido oposto ao habitual proveniente da produ o dispersa que dependendo dos casos pode ser suficiente para fazer disparar o disjuntor retirando a linha de servi o
191. res correntes de defeito para a unidade de produ o dispersa com uma pot ncia de 6 MVA e uma reat ncia sub transit ria Z igual a 0 082 p u O transformador que interliga a unidade de produ o a rede MT tem uma pot ncia nominal Sn de 10 MVA e uma reat ncia de fugas de 5 6 3 1 Coordena o entre os Dispositivos e o Painel de Sa da da Linha MT Para defeitos terra n o s o efetuadas altera es s parametriza es efetuadas na Sec o 6 2 1 porque a unidade de produ o dispersa tem pouca influ ncia nas correntes deste tipo de defeitos devido liga o em tri ngulo do transformador da mesma Assim as parametriza es efetuadas est o de acordo com o definido na Tabela 6 4 Por outro lado para defeitos entre fases necess rio considerar por motivos de compara o dois tipos de parametriza es 92 Perda de Sensibilidade das Prote es Efeitos da Presen a de um OCR 3 na Linha 93 e Parametriza es base que foram efetuadas para o caso sem produ o dispersa ver Tabela 6 3 e Altera es s parametriza es do OCR 3 considerando a presen a de produ o dispersa Estas altera es est o de acordo com o definido na Sec o 5 4 1 Para as altera es definidas no segundo ponto necess rio considerar o pior caso de perda de sensibilidade do OCR 3 que tal como foi provado na Sec o 5 4 1 ocorre para um defeito no ponto de maior imped ncia da linha e quando a produ o est instal
192. resen a do OCR 3 e como tops gt top ocr3 Ser este a atuar Este facto faz com que apenas as cargas a jusante do OCR 3 vejam a sua alimenta o el trica interrompida se atuasse o painel MT 1 todas as cargas da linha ficariam nesta situa o top 2 gt top ocr3 top 2 lt top 1 Se O OCR 3 n o estivesse instalado na linha n o existiria nenhum disparo na linha sem defeito Assim a presen a do OCR 3 na linha neste caso ir piorar a continuidade de servi o pois interromper a alimenta o el trica a todos os clientes a jusante do OCR 3 Em que top 1 Tempo de opera o da prote o MIF do painel de sa da 1 Prot MT 1 na figura 22 top 2 Tempo de opera o da prote o MIF do painel de sa da 2 Prot MT 2 na figura 22 top ocr3 Tempo de opera o da prote o MIF do OCR 3 Ipp Corrente de defeito proveniente da unidade de produ o dispersa lc Corrente de defeito total que circula na linha onde ocorre o defeito f Fun o de prote o MIF das sa das MT focr3 Fun o de prote o MIF no OCR 3 4 3 Esta prote o est descrita na Sec o 5 1 1 14 Esta prote o est descrita nas sec es 5 1 1 e 5 2 1 83 84 Coordena o entre o OCR de 3 Gera o e o Painel de Sa da da Linha MT lpp ATIKE Prot MT 1 lt p I x QRY A Irede Prot MT 2 gt J x Figura 5 22 Correntes que circulam nas prote es no caso de existir produ o dispersa numa lin
193. respetivamente O r cio fica ent o I1f t _ 13 5ab 13 5a 4 5b 4 5 Izf t 13 5ab 13 5a 13 5b 7 5 4 30 Na Figura 4 12 est representado o r cio em fun o dos par metros a e b Tal como no caso de defeitos trif sicos a diferen a entre a corrente detetada pela prote o com produ o dispersa e a corrente detetada sem produ o dispersa aumenta quanto maior for a dist ncia do defeito prote o e quanto maior for a pot ncia da unidade de produ o dispersa A principal diferen a para o caso de defeitos trif sicos que para este caso o r cio entre as correntes globalmente superior Observa se tamb m que a contribui o do ponto de ocorr ncia do defeito fator b para a diminui o da sensibilidade especialmente reduzida Este facto est dentro dos resultados esperados devido liga o em tri ngulo do secund rio do transformador da produ o dispersa que n o permite a circula o de correntes homopolares diminuindo muito a contribui o do gerador em caso de defeito terra 1 0 8 a 0 8 1 gt E 0 6 0 8 4 a 0 4 0 4 0 6 m 0 2 0 4 0 2 m 0 0 2 0 Ss Oo o q q oO z o o N a522 b oa 0 3 a Z o2 Figura 4 12 R cio das correntes vistas pela prote o de sa da da linha MT com e sem produ o dispersa considerando como vari veis a localiza o defeito e a pot ncia da produ o dispersa para defeitos terra Conclui s
194. rrente com discrimina o temporal medida que se v o instalando dispositivos em s rie o tempo de atua o dos dispositivos mais a montante aumenta No limite a prote o de sa da da linha MT pode atuar para qualquer corrente de defeito em 1 s Estes tempos de atua o elevados n o s o aceit veis porque exp em o sistema a grandes quedas de tens o durante longos per odos de tempo principalmente em defeitos entre fases Outro problema n o resolvido neste trabalho no mbito da coloca o de v rios OCR 3 em s rie a limita o ao seu n mero m ximo Como a prote o de sa da est limitada a um tempo maximo de atua o de 1 s o n mero m ximo de OCR 3 em s rie est limitado a quatro Este trabalho baseia se na determina o anal tica do sistema de prote es necess rio para o OCR 3 Assim n o s o efetuadas simula es do sistema de prote es desenvolvido Esta an lise importante de ser realizada para validar todas as prote es dos v rios tipos de defeito com e sem PD Se para as prote es MIF e MIH esta simula o tem uma necessidade 8 Para a prote o MIH as parametriza es necess rias para a direccionalidade est o j definidas em 32 111 112 Conclus es e Trabalhos Futuros discut vel porque o comportamento destas prote es previs vel para a prote o de dete o de tens o desenvolvida necess rio proceder a este estudo visto ter sido desenvolvida apenas neste tra
195. rrente de defeito numa rede com elevada penetra o de produ o dispersa pode ocorrer perda de seletividade entre os dispositivos de prote o nomeadamente entre a prote o de sa da da linha MT e o OCR 3 56 Cap tulo 5 Coordena o entre o OCR de 3 Gera o e o Painel de Sa da da Linha MT As fun es de prote o presentes no OCR 3 t m o objetivo de detetar e isolar defeitos que ocorrem nas linhas a reas MT Estes defeitos s o essencialmente defeitos dos condutores terra e defeitos entre fases Estas fun es t m de estar corretamente coordenadas com as prote es presentes na subesta o de m dia tens o para que exista seletividade entre as duas prote es e possuir uma correta sensibilidade de dete o de defeitos Para al m das prote es para dete o destes defeitos tamb m t m de ser inseridos automatismos para aumentar a qualidade e continuidade de servi o Neste cap tulo realizada uma an lise te rica para definir as fun es de prote o necess rias por parte do OCR 3 e respetivas parametriza es S o consideradas linhas radiais linhas em anel aberto e linhas com produ o dispersa 5 1 Linha A rea Radial Uma linha a rea radial de m dia tens o MT caracterizada por n o permitir uma reconfigura o da rede visto estar ligada apenas a uma subesta o Este tipo de redes muito utilizado em reas rurais nas quais o regulamento de continuidade de servi o permite que
196. rto 69 Pela Equa o 5 10 nota se que a corrente de defeito varia n o s com a dist ncia do defeito ao OCR 3 mas tamb m com a subesta o que est a alimentar o defeito Assim para efetuar uma correta parametriza o da prote o presente no OCR 3 necess rio considerar a ocorr ncia de defeitos com todas as configura es da rede poss veis Considerando como exemplo a rede da Figura 5 9 e definindo que o OCR 3 est instalado a 50 S1 a 25 e S2 a 75 da linha considerando o in cio da linha na subesta o 1 e o fim da mesma na subesta o 2 podem se definir as correntes vistas pelo OCR 3 para cada configura o da rede Para realizar essa an lise considera se que Ziinha Varia de 0 a 1 sendo que o valor O representa a imped ncia da linha imediatamente sa da da subesta o e 1 a imped ncia total da linha A imped ncia da rede a montante das subesta es varia entre 0 1 e 1 para Z egey entre 0 5 e 1 5 para Zredez Rader nulo defeitos francos e Ztrans COMO representa a imped ncia do transformador constante e toma o valor de 0 1 para ambas as subesta es Todas as imped ncias descritas acima est o em valores relativos da imped ncia da linha Na figura 5 10 est o apresentados os resultados obtidos lec 1 5 Zrede 0 0 2 0 4 0 6 0 8 1 linha Figura 5 10 Varia o da corrente de defeito entre fases vista pelo OCR 3 numa rede em anel aberto A an lise da Figura 5 10 revela que as corrente
197. rto circuito nula jV3xU F lee FE l B 2 Onde Z e Z s o as componentes direta e inversa da imped ncia vista no local do defeito respetivamente C o b a y Figura B 2 Esquema de curto circuito entre duas fases 9 iii Fase Terra tamb m um curto circuito assim trico porque o defeito ocorre entre uma fase e a terra Neste tipo de defeitos a corrente na fase de defeito elevada e muito baixa nas 121 restantes No entanto a corrente vai depender muito da imped ncia do defeito e do tipo de liga o do neutro terra no transformador presente na subesta o 60 A tens o no n de defeito baixa sendo o seu valor dependente da imped ncia do defeito Quanto maior esta imped ncia maior ser a tens o na fase com defeito No caso extremo da imped ncia de defeito ser nula a tens o tamb m ser nula no ponto de defeito no que diz respeito fase em defeito Nas restantes fases a tens o superior ou igual tens o nominal dependendo do valor da imped ncia homopolar vista no ponto do defeito 60 O m dulo da corrente de curto circuito pode ser calculado da seguinte forma 3xV f B 3 Z442 29 3XZa log Onde Z Z e Zo s o as componentes direta inversa e homopolar da imped ncia vista no local do defeito respetivamente Neste caso n o conv m desprezar a imped ncia de defeito Za porque como este se trata de um defeito terra este valor toma habitualmen
198. s Este automatismo permite diminuir o tempo em que a linha fica fora de servi o permitindo que os arcos el tricos se extingam por meio da abertura do OCR 3 e posterior reposi o de servi o autom tica pelo fecho do mesmo Pode ser utilizada uma de duas sequ ncias de religa o e Presen a de um equipamento programado com um automatismo V T a jusante Uma religa o r pida de 300 ms uma religa o lenta de 15 s e outra religa o lenta de 30 S e N o existe nenhum equipamento com automatismo V T a jusante Uma religa o r pida de 300 ms e uma religa o lenta de 15 s Ap s ser efetuada uma religa o o disparo do OCR 3 realizado pelas fun es de prote o correspondentes ao tipo de defeito que ocorreu at que se esgote o n mero m ximo de religa es e o OCR 3 fique permanentemente aberto O automatismo de religa o deve ser desencadeado no OCR 3 pelas seguintes a es das fun es de prote o tal como acontece no painel MT ver Sec o 3 1 10 e Arranque do nivel de atua o gt gt da prote o MIF e Arranque das prote es MIHd e MIH e Disparo do OCR 3 devido atua o da prote o PTR 5 4 Linha com Produ o Dispersa A exist ncia de produ o dispersa PD numa rede MT apresenta v rios problemas ao normal funcionamento das prote es presentes na rede de m dia tens o Assim necess rio verificar os problemas que estes introduzem nos OCR 3 e eventuais resolu es dos me
199. s o atrav s de TCP IP o que significa que podem ser usados canais de comunica o o que faz reduzir custos e aumentar a efici ncia 21 28 Assim para a automa o da rede de distribui o e medida que se v o instalando cada vez mais OCR telecomandados a tecnologia GSM GPRS ser cada vez mais utilizada a Esta o 1 Q Estacao 2 Esta o n CCMT Modem SCADA DMS IEC 60870 5 104 IEC 60870 5 104 Rede GPRS IEC 60870 5 104 Antena K Wes Modem Antena O E ai 1 URR Figura 2 11 Esquema de comunica o entre os OCR s e o CCMT A Figura 2 11 representa a rede de transmiss o de informa o entre o CCMT e as diversas URR associadas aos OCR s As informa es que s o retiradas pelos sensores presentes no OCR representam medidas de grandezas el tricas e estado do OCR Estas s o enviadas para a URR respetiva que codifica as informa es utilizando o protocolo IEC 60870 5 104 caso se utilize a rede GPRS O modem e a antena encarregam se de enviar estas informa es para o SCADA DMS do CCMT que processa as informa es e as envia para as diversas esta es onde est o os operadores de rede No sentido oposto a sequ ncia a mesma mas n o s o enviadas medi es nem estados mas sim ordens de abertura ou de fecho 28 2 3 Resumo Neste cap tulo realizada uma revis o dos dispositivos utilizados nas redes a reas de m dia tens o Na Sec o 2 1 real
200. s problemas que podem surgir num sistema com a introdu o de produ o dispersa 4 2 1 Influ ncia dos Diferentes Tipos de Geradores nas Correntes de Defeito i Geradores de Indu o Este um tipo de gerador muito utlizado na produ o dispersa devido ao seu reduzido custo e facilidade de arranque 9 Gera uma grande corrente nos momentos iniciais ap s a ocorr ncia de um defeito No entanto esta corrente decai muito rapidamente para valores muito baixos at se anular 42 Este facto pode ser explicado pela necessidade que este tipo de geradores tem de absorver energia reativa do sistema a que est interligado para proceder sua excita o A partir do momento em que se d o defeito n o fornecida suficiente energia reativa m quina para se manter a excita o perdendo a capacidade de gerar energia el trica Na Figura 4 4 est apresentado um defeito trif sico sim trico numa das fases de um gerador de indu o O defeito ocorre aos 50 ms e eliminado aos 350 ms Nota se exatamente o que foi referido no par grafo anterior ou seja a corrente revela valores muito elevados nos primeiros instantes diminuindo gradualmente at se anular perda de excita o 40 Problemas nas Prote es das Redes de M dia Tens o com a Introdu o de Produ o Dispersa 41 gerador de indu o 0 0 05 0 1 0 15 0 2 0 25 0 3 0 35 0 4 tempo s corrente do estator fase A pu Figura 4 4 Corrente de defeito
201. s ap s a religa o r pida s o caracterizados por uma distribui o exponencial com uma taxa de defeito de Ar 0 32 av ano km 2 3 e O tempo m dio de repara o na ocorr ncia de um defeito permanente de MTTR 4 No entanto considerar este tempo constante uma aproxima o grosseira visto 15 Para liga o do secund rio em tri ngulo terra considerado que realizada uma liga o artificial visto os enrolamentos em tri ngulo n o possu rem neutro acess vel para efetuar esta liga o 88 Qualidade de Servi o com a Utiliza o de Diversos Dispositivos Utilizados em Linhas A reas MT 89 que o tempo de repara o depende muito de vari veis como a dete o correta do ponto onde ocorre o defeito a dist ncia da equipa de repara o ao mesmo e o tempo da pr pria repara o Assim o tempo de repara o caracterizado por uma distribui o log normal com os seguintes par metros u 9 53 e o 0 3 3 Foram tamb m consideradas as seguintes simplifica es na an lise dos defeitos que ocorrem na linha e Apenas ocorre um defeito de cada vez ou seja na ocorr ncia de um defeito n o poss vel que ocorra outro antes do anterior ser reparado e Apenas s o consideradas avarias nas linhas e A taxa de avarias considerada constante ao longo do per odo estudado um ano 6 2 Qualidade de Servi o com a Utiliza o de Diversos Dispositivos Utilizados em Linhas A reas MT Nesta sec
202. s de defeito trif sico franco que o OCR 3 v dependem da configura o da rede A corrente m xima que corresponde a defeitos imediatamente a jusante do OCR 3 ocorre quando a imped ncia at ao OCR 3 menor menor Zrede menor Zinha Como neste caso o OCR 3 est instalado a meio da linha o pior caso ocorre quando o defeito alimentado pela subesta o com maior pot ncia de curto circuito menor Zede OU seja a subesta o 1 casos com S2 ou prot MT 2 abertos A corrente m nima de defeito ocorre no final da linha e por isso depende do ponto onde a linha est aberta Nota se que quanto maior o comprimento de linha ligada a jusante do OCR 3 mais reduzida a corrente de defeito m nima Para al m deste fator a corrente m nima tamb m influenciada pela pot ncia de curto circuito da subesta o que alimenta o defeito ou seja quanto menor a pot ncia maior Z ede menor ser a corrente de defeito Assim conclui se que a menor corrente de defeito trif sico franco que o OCR 3 tem de detetar corresponde ao caso em que o defeito alimentado pela subesta o com menor pot ncia e a linha aberta 69 70 Coordena o entre o OCR de 3 Gera o e o Painel de Sa da da Linha MT na subesta o oposta No entanto necess rio efetuar sempre um estudo neste tipo de redes para verificar qual a corrente m nima visto que a mesma sa da pode ter diferentes imped ncias e deriva es i Prote es Presentes no OCR 3
203. s desta disserta o sao 4 Introdu o e Defini o das fun es de prote o e respetivas parametriza es do OCR 3 para ser corretamente inserido nas redes a reas MT e Verifica o e resolu o dos problemas inseridos pela introdu o de PD nas linhas a reas MT com a utiliza o de OCR 3 e An lise da qualidade e continuidade de servi o antes e ap s a introdu o do OCR 3 nas linhas MT tendo em conta os casos com e sem introdu o de produ o dispersa 1 4 Estrutura da Disserta o Esta Disserta o conta com sete cap tulos sendo o cap tulo atual Cap tulo 1 a introdu o que descreve de uma forma muito resumida o enquadramento a motiva o e os objetivos desta disserta o No Cap tulo 2 realizada uma revis o dos dispositivos de corte e seccionamento atualmente utilizados em Portugal realizado um levantamento geral de todos os tipos de dispositivos existentes nas linhas a reas MT sendo depois os dispositivos utilizados em Portugal enquadrados segundo este levantamento realizada uma revis o s caracter sticas el tricas e mec nicas assim como aos componentes construtivos gerais destes dispositivos O Cap tulo 3 trata as prote es atualmente usadas nas redes MT em Portugal Numa primeira fase s o revistas todas as prote es e parametriza es utilizadas nas subesta es para prote o das linhas a reas MT Por fim s o tamb m tratadas as prote es utilizadas nas interli
204. s tipos de regime de neutro 29 e Isolado e Ligado diretamente terra e Ligado terra por meio de uma resist ncia ou imped ncia Num funcionamento normal do sistema todos os regimes indicados t m um funcionamento semelhante no entanto t m caracter sticas muito distintas aquando da ocorr ncia de um defeito terra Nestas situa es a corrente e a tens o observadas em cada um dos regimes s o distintas Estes dois par metros s o contradit rios quer isto dizer que para se ter uma corrente de defeito mais reduzida as sobretens es ser o mais elevadas e vice versa Assim a escolha do sistema de neutro ter de ser realizada conforme os m ximos el tricos que o equipamento da rede capaz de suportar 29 C 1 Neutro Isolado Neste caso o neutro n o ligado terra portanto pode variar livremente Em situa o de funcionamento normal com cargas equilibradas as tens es simples s o iguais em amplitude e desfasados de 120 por isso n o existe diferen a de potencial entre o neutro e a terra tal como est apresentado na Figura C 1 29 Transformer ANN A N fYY YY B ENO Stray Capacitance PEER PH ES CAPES Figura C 1 Regime de neutro isolado 29 No caso de ocorr ncia de um defeito entre uma fase e a terra criado um circuito que fechado pela capacidade das fases sas da linha em rela o a terra ver Figura C 2 Assim as correntes de curto circuito dependem muito do t
205. sante do mesmo melhorem para os n veis verificados em situa es que a PD est a montante Os resultados aqui obtidos revelam a influ ncia da fun o de religa o na qualidade e continuidade de servi o e Disparo Intempestivos devido a Defeitos numa Linha Adjacente Verificou se que ap s a introdu o de uma linha adjacente linha de exemplo considerada existe uma degrada o de todos os ndices de fiabilidade Este tipo de problemas revelou ser no entanto pouco frequente significando que o aumento dos ndices foi reduzido Por outro lado de referir que o teste aqui efetuado apenas considera uma linha adjacente no caso de existir um maior n mero de linhas esta degrada o pode ser mais significativa Com a introdu o de um OCR 3 na linha de exemplo verificou se uma diminui o na contribui o dos defeitos que ocorrem na linha adjacente para a deteriora o dos ndices de fiabilidade da linha de exemplo nos casos em que a PD est colocada a jusante do dispositivo Se no OCR 3 estiver implementada a fun o de dete o de tens o desenvolvida a diminui o referida ainda mais acentuada pois se a PD estiver colocada a jusante a contribui o para o aumento do SAIFI ser nula ou seja todos os defeitos ser o de curta dura o efeito da religa o autom tica ainda de referir que para todos os casos anteriores o n mero de disparos intempestivos provocados por defeitos na linha adjacente vai dim
206. semelhante a que existia antes da instala o do OCR 3 Para ultrapassar este facto foi determinado um fator de corre o do ltimo n vel de atua o da prote o MIF gt gt gt do OCR 3 que permite que esta perda de sensibilidade seja reduzida pelo menos no caso de defeitos com maiores correntes de defeito Inibi o da Fun o de Religa o A fun o de religa o do OCR 3 tem de ser fun o da presen a ou aus ncia de tens o para n o se verificarem paralelos intempestivos Previu se uma degrada o da qualidade e continuidade de servi o sempre que a religa o for inibida porque os defeitos n o permanentes deixam de ser extintos de uma forma autom tica Assim foi desenvolvida uma fun o de dete o de tens o que permite ao OCR 3 efetuar as religa es Esta fun o ao inv s de repor a fun o de religa o no repouso como acontece no caso da prote o de sa da da linha espera que deixe de existir tens o a jusante desliga o da PD que deve ocorrer em poucos segundos devido ao funcionamento em ilha para iniciar os ciclos de religa o Desta forma as religa es s o efetuadas pois a fun o n o inibida Disparo Intempestivo das Prote es da Linha Como a prote o determinada para o OCR 3 n o direcional este problema tamb m o pode afetar Para este caso determinaram se as ocorr ncias que podem existir quando ocorre um defeito numa linha adjacente dif cil retirar uma conclus
207. sen a de tens o nos terminais de ambos os lados enquanto o DAR apenas nos terminais de apenas um lado A capacidade de detetar tens o em ambos os terminais por parte do OCR 3 pode ser importante para fun es de prote o mais avan adas e tamb m para automatismos Normalmente os DAR s s o colocados em Portugal nos seguintes pontos da rede 1 15 16 Dispositivos de Manobra na Rede A rea de Distribui o de M dia Tens o e No in cio de ramais com fraca qualidade de servi o A instala o nestes pontos da rede permite que a grande ocorr ncia de defeitos nos ramais afetados pela fraca qualidade de servi o n o influencie a qualidade de servi o do resto da linha e Na fronteira de redes urbanas ou industriais com redes rurais A instala o de DAR nestes pontos das redes permite que um defeito que ocorra nas redes rurais n o afetam grandes concentra es de cargas como o caso das redes urbanas e industriais e Escalonamento de tro os de linhas extensas com cargas elevadas Permite subdividir uma linha em v rias sec es aumentando a qualidade de servi o da sa da em quest o Estas localiza es foram definidas tendo em conta os DAR mas tamb m podem ser utilizados com os OCR 3 devido s similaridades entre ambos Podem tamb m ser utilizados num mbito mais alargado realizando fun es que eram anteriormente atribu das a outros tipos de dispositivos Estas fun es aliadas s caracter sticas de
208. ser tratado em conjunto com o OCR 3 embora neste caso existam diferen as entre os dois dispositivos que ser o estudadas mais frente Todos eles independentemente do fabricante t m de seguir uma s rie de caracter sticas m nimas aceit veis de forma a que possam desempenhar as fun es pretendidas para cada um deles Estas caracter sticas s o definidas por uma s rie de documentos normativos fornecidos pela EDP Distribui o concession ria da rede de distribui o portuguesa Associado a estes dispositivos t m tamb m de estar presentes uma s rie de aparelhos auxiliares que permitam o seu controlo quer autom tico quer remoto a partir do Centro de Controlo de M dia Tens o CCMT A defini o da fun o e caracter sticas destes aparelhos auxiliares est o tamb m definidos nos documentos normativos 2 2 1 Componentes Constituintes dos Dispositivos Os dispositivos montados na rede t m de possuir uma s rie de dispositivos auxiliares que permitam o seu funcionamento quer autom tico quer manual assim como o seu telecomando quando se aplique 6 8 Cabos de Cabos de Conex o Conex o OCR IAT Antena de r dio Arm rio de Comando Cabo de Controlo Figura 2 6 Esquema exemplo dos componentes para o funcionamento de um dispositivo de manobra de rede 9 Na Figura 2 6 est o ilustrados os componentes gerais de um sistema de manobra de rede autom tico controlado remotamente i Arm ri
209. smos Por outro lado os OCR 3 podem tamb m ser utilizados como uma resolu o dos problemas que a presen a de produ o dispersa introduz na rede Para considerar o pior caso poss vel neste trabalho ser sempre considerado o cen rio B para parametriza o das prote es de interliga o da produ o dispersa rede porque neste caso as prote es de interliga o s o temporizadas ver Sec o 3 3 7 5 4 1 Perda de Sensibilidade O problema de perda de sensibilidade da prote o de m dia tens o deve se menor corrente sentida pela mesma em rela o a situa es sem a introdu o de produ o dispersa Para agravar a situa o a corrente de defeito na linha a jusante da produ o dispersa vai aumentar Significa isto que a prote o pode atuar mais lentamente para defeitos com uma intensidade de corrente mais elevada que o habitual sem produ o dispersa Esta perda de 73 74 Coordena o entre o OCR de 3 Gera o e o Painel de Sa da da Linha MT sensibilidade pode tamb m afetar os OCR 3 Como a liga o do neutro por parte da produ o dispersa estrela tri ngulo com neutro isolado do lado da rede MT apenas ser o considerados defeitos entre fases visto que a contribui o para defeitos terra muito reduzida por parte da produ o dispersa ver Sec o 4 2 2 i Perda de Sensibilidade com a Varia o do Ponto de Defeito A varia o do ponto de defeito ir fazer variar a perda de sensib
210. sos ndices de qualidade de servi o definidos no Cap tulo 6 Estes indices t m em conta o tipo de dispositivo que atua e a respetiva prote o definidos em v O sorteio do tempo de repara o no caso de defeitos permanentes caracterizado por uma distribui o log normal com valor esperado igual a MTTR os par metros definidos no Cap tulo 6 o tempo de abertura ou fecho autom tico dos dispositivos de corte o sorteio do tempo de abertura ou fecho manual dos dispositivos de corte caracterizado por uma distribui o log normal com valor esperado MTTS e pelos par metros definidos no Cap tulo 6 Efetuar a m dia dos ndices de fiabilidade calculados em todas as itera es realizadas at este ponto Repetir os pontos ii a vii at ser atingido o n mero m ximo de itera es Os valores obtidos a partir da m dia efetuada no ponto vii ap s serem efetuadas todas as itera es representam os resultados finais O n mero de itera es realizadas para cada um dos estudos de an lise de qualidade de servi o efetuados de 100 000 Este valor revelou se satisfat rio pois mostrava muito pouca a nenhuma varia o nos resultados obtidos para o mesmo caso de estudo 132
211. ssseecossssseeeeo 50 Figura 4 15 Equivalente de Th venin da rede apresentada na Figura 4 17 sceceseees 50 Figura 4 16 Problema de atua o indevida nos OCR tipo 3 cece eee ee sence ee eee eee eees 51 Figura 4 17 Diferen a de fases entre a rede a montante e uma unidade de produ o dispersa 49 mesas cspicars E tied EEE EREEREER PENi cdr st 52 Figura 4 18 Corrente transit ria verificada no momento da religa o quando a rede e a produ o dispersa est o desfasadas 49 ccccceee eee erre rrenan 53 Figura 4 19 Exemplo de poss vel perda de seletividade ente a prote o MT e um OCR 3 54 Figura 4 20 Varia o da corrente de defeito para a rede da Figura 4 19 55 Figura 4 21 Exemplo de poss vel perda de seletividade ente dois OCR 3 55 Figura 5 1 Exemplo de linha radial com a um OCR 3 instalado cece eee eee eee ee eee eees 57 Figura 5 2 Esquema de correntes e imped ncias numa rede radial para defeitos entre Figura 5 3 Varia o da corrente de defeito vista pelo OCR 3 numa rede radial considerando a varia o de Ziinha Zrede sseseeceeccecccecccenceenscenseenseenseenseesseeneeseees 59 Figura 5 4 Gr ficos tempo corrente dos n veis de opera o do painel de sa da MT e do OCR IS Ear an E Catas Send UT AS ea bi TCA DSO EUA Ra Lia 61 xiv Figura 5 5 Correntes e tempos de opera o para coloca o de quatro
212. st apresentado na Tabela D 1 Tabela D 1 Fun es de Prote o representadas pelo respetivo c digo num rico C digo num rico ANSI IEEE 51G ou 51N 51V 59 59N 63 ANSI IEEE Fun o de prote o Temporizador auxiliar Dist ncia Sobre excita o ou V Hz Sincronismo synchrocheck M nimo de Tens o Sinalizador auxiliar Invers o de pot ncia M nimo de Corrente motores Perda de campo de excita o geradores M ximo de corrente de sequ ncia inversa Sequ ncia errada de fases da Tens o Falta de fase na Tens o T rmica ou contra sobrecargas M ximo de Corrente instant nea M ximo de Corrente temporizada M ximo de Corrente homopolar temporizada M ximo de Corrente temporizada com bloqueio por 27 M ximo de Tens o M ximo de Tens o homopolar Pressostato Corrente terra no rotor geradores M ximo de Corrente Direcional M ximo de Corrente Direcional homopolar Rel bloqueante auxiliar Rel permissivo auxiliar Rel detetor de g s Rel de Alarme auxiliar Maximo de Corrente continua Dessincroniza o geradores Religa o Autom tica linhas a reas 81U 810 Frequ ncia U Under m nimo ou O Over m ximo 85 Interface para tele prote o 86 Bloqueio usada para encravar liga es 87 Diferencial 87B Diferencial Barramentos 87L Diferencial de Linhas 87N Diferencial restrita a defeitos terra 94 Rel de disparo auxiliar de amplifica o 130 Anexo E Sim
213. st ncia do defeito partindo do pressuposto que a produ o seria colocada no in cio da linha No entanto na pr tica a instala o de unidades de produ o deste tipo pode acontecer em qualquer ponto da rede Assim tem tamb m de ser analisada a influ ncia que a localiza o da produ o dispersa tem na redu o da corrente medida pelo rel de prote o Em 45 n o realizada esta an lise 44 Problemas nas Prote es das Redes de M dia Tens o com a Introdu o de Produ o Dispersa 45 A Figura 4 10 representa a mesma rede apresentada na Figura 4 7 mas neste caso a unidade de produ o dispersa est colocada num ponto interm dio da rede A nica modifica o nas imped ncias da rede que a linha se subdivide em duas imped ncias para que sejam calculadas corretamente as correntes de defeito Assim para um defeito trif sico sim trico a jusante da unidade de produ o Zi mon representa a imped ncia da linha a montante da produ o dispersa e Zijus representa a imped ncia da linha a jusante da produ o dispersa at localiza o do defeito Zi Zimont Zujus Por motivos de simplifica o considera se que Zmon Zjus representam todas as imped ncias a montante e a jusante da unidade de produ o respetivamente Pode se ent o dizer que a Zimon F Zf Zjus Zi jus 4 11 Figura 4 10 Rede para verifica o da possibilidade de perda de sensibilidade das prote es com a unidade de prod
214. t 0 2 0 1 s A corrente de arranque para este n vel deve ser definida para que defeitos com correntes e quedas de tens o mais elevadas sejam eliminados rapidamente Para isso deve ser realizado um estudo da sa da em quest o para determinar a corrente de defeito trif sico franco m nima Foi conclu do que esta corrente ocorre para defeitos no ponto de maior imped ncia da linha e quando a pot ncia de defeito m nima ll min Na Figura 5 3 Esta corrente deve ent o ser utilizada como arranque deste n vel de atua o caso seja inferior aos 2000 A definidos na sa da MT Desta forma os defeitos trif sicos com elevadas correntes e quedas de tens o ser o eliminados em 0 1 s minimizando danos quer em pessoas quer nos equipamentos da rede quer nos equipamentos dos clientes de referir que nas parametriza es realizadas n o considerada a coordena o com base na corrente de arranque Este tipo de coordena o n o aconselh vel nas redes de distribui o devido s grandes varia es de corrente verificadas Estas varia es ocorrem devido constante modifica o dos par metros da rede a montante pot ncia de curto circuito e X R e s tem tend ncia a aumentar com a crescente introdu o de produ o dispersa quer na rede de alta tens o a montante quer na pr pria rede de m dia tens o ver Sec o 4 2 5 Na Tabela 5 1 est o resumidas todas as considera es efetuadas acima enquanto na Figura 5
215. t o apresentados os gr ficos com os resultados obtidos ap s a introdu o de um OCR 3 na linha de exemplo Os resultados representam as atua es das duas prote es presentes na linha ou seja o OCR 3 e a prote o de sa da da linha N mero de Atua es do N vel I gt gt gt por Ano Tempo de Total de Atua o por Ano 0 3 0 172 0 17 0 28 0 168 0 166 o 0 26 0 164 o 2 0 162 E 024 o Di 0 158 0 22 0 156 0 154 0 2 0 152 1 2 3 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 Localiza o da PD e s PD c PD Localiza o da PD Figura 6 5 N mero de atua es do n vel gt gt gt e tempo total de atua o das prote es MIF num ano para uma rede com OCR 3 Considerando apenas os casos sem produ o dispersa nota se que a simples introdu o de um OCR 3 na rede com as parametriza es descritas na Tabela 6 3 faz com que a sensibilidade da rede aumente Tal facto vis vel pela compara o dos gr ficos das Figuras 6 4 e 6 5 Nota se nos casos sem produ o dispersa que a introdu o de um OCR 3 na linha faz amentar o n mero de atua es do nivel I gt gt gt considerado o n vel I gt gt gt tanto do OCR 3 como da prote o de sa da MT e diminuir o tempo de total de atua o num ano ver linhas azuis dos gr ficos das Figuras 6 4 e 6 5 Este resultado explicado pela introdu o de um 95 96 Implica es do OCR de 3 Gera o na Qualidade de Servi o novo dis
216. ta n o suficiente para se manifestar de forma significativa neste ndice O SAIFI revela a mesma melhoria na presen a de um OCR na linha pelas mesmas raz es apresentadas no par grafo anterior Existe no entanto uma pequena diferen a entre o SAIFI da linha com o OCR 1 e com os outros dois tipos de OCR Este ndice ligeiramente mais elevado no caso do OCR 1 devido ao acionamento manual do mesmo podendo em alguns casos o tempo que os clientes a montante do mesmo para um defeito a jusante ultrapassar os 3 minutos passando a ser considerados defeitos de longa dura o Finalmente o MAIFI mant m se relativamente constante para os casos sem OCR e com OCR dos tipos 1 e 2 Nota se no entanto que o MAIFI do OCR 1 ligeiramente inferior ao do OCR 2 Este facto pode ser explicado porque todos os defeitos a jusante do OCR 2 s o inferiores a 3 minutos para os clientes a montante do mesmo contribuindo para o aumento do MAIFI e consequente diminui o do SAIFI Pelo contr rio no caso dos OCR 1 estes defeitos podem ou n o ser inferiores a 3 minutos podendo contribuir para o aumento do SAIFI ou do MAIFI dependendo do tempo de acionamento manual do OCR 1 No caso do OCR 3 nota se uma relativamente elevada diminui o do MAIFI Como para a ocorr ncia de um defeito a jusante do mesmo os clientes a montante n o v o sentir qualquer interrup o de servi o devido as fun es de prote o presentes no OCR 3 este ndi
217. ta pelas prote es I1 s o iguais a U Me p ZgFZ 4 25 gt4f 225 Zg 2Z1 Zfo Z10 No entanto a corrente homopolar vista pela prote o de sa da da linha devido habitual liga o dos transformadores em estrela tri ngulo com o lado em tri ngulo ligado linha de m dia tens o 37 distinta visto n o existir componente homopolar da corrente proveniente da produ o dispersa Ent o esta componente ser ent o igual componente homopolar da corrente de curto circuito 46 U Ms ro HCp ro Taga 4 26 Finalmente a corrente vista pelas prote es ser Moe a pe Moto E U 2 x 2p 2L 2714204210 ax ZE 2zitzyotzi 4 27 Zg ZgtZp A an lise da varia o da corrente detetada do rel pode ser calculada pelo m todo utilizado no caso dos defeitos trif sicos ou seja utilizando o racio 11 lz Para realizar este c lculo considerou se que as componentes homopolares s o 2 5 vezes maiores que as componentes direta e inversa valor habitualmente aceite ent o 47 48 Redes A reas de M dia Tens o com Gera o Revis o da Coordena o das Prote es Zro 2 52 fo f 4 28 E 2 52 Dito isto o r cio vem lip 13 5ZgZf 13 5ZgZ1 4 5ZfZ1 4 5Zf aft Pd a A fee nf 4 29 2 Iz f t 13 5ZgZ1 13 5ZgZf 13 5ZfZ1 7 5Zf Utilizando os mesmos ndices a e b utilizados para definir a imped ncia da produ o dispersa e da linha ver Equa o 4 9
218. tas para um defeito permanente 3 2 Prote es dos Transformadores de Pot ncia tamb m importante referir as fun es de prote o presentes nos transformadores utilizados na rede de m dia tens o Estes transformadores s o basicamente o transformador AT MT presente na subesta o e o transformador MT BT presente no posto de transforma o PT As fun es presentes devem proteger convenientemente os transformadores de pot ncia contra sobrecargas curto circuitos e defeitos internos A sua parametriza o vai afetar diretamente o tipo de prote o a utilizar para prote o da linha de m dia tens o para se verificar uma correta coordena o entre estas e as prote es dos transformadores 3 2 1 Transformador da Subesta o O transformador da subesta o reduz as tens es da rede de distribui o AT 60 kV para tens es MT 10 kV 15 kV ou 30 kV Devido ao elevado custo destes equipamentos muito importante precaver qualquer tipo de defeitos que possa afetar o seu bom funcionamento de uma forma r pida e eficaz Para al m deste facto algumas prote es presentes neste transformador podem ser utilizadas como redund ncia para as prote es de sa da das linhas Assim existem essencialmente dois tipos de prote es utilizados para a prote o deste tipo de transformadores 30 32 33 e Prote o diferencial de transformador 87T e Prote o de m ximo de intensidade de fase de tempo independente 51
219. te es MIF num ano para as duas prote es da linha antes e ap s a introdu o do fator de CONTEC O ssa bass atadas Reu dos assados cadtlneds He Samara taste RETNA E sia da Ia nara nda ada 97 Figura 6 8 Evolu o do SAIDI em fun o da posi o da produ o dispersa numa linha COM OCR Ir ents cece ees sees ene duns dene tes TS an 99 Figura 6 9 Evolu o do SAIFI e do MAIFI em fun o da posi o da produ o dispersa numa linha com OCR 3 mea ranam qro pra CA a ca ae bee a O ba dio 99 Figura 6 10 Evolu o do SAIFI e do MAIFI em fun o da posi o da produ o dispersa numa linha com OCR 3 antes e ap s a introdu o da fun o definida na sec o AS DE cera Nose Piss O ia oie oid Glad AT ton deacons MU SO CURTAS seed cosas ae 100 Figura 6 11 Rede de exemplo com a inclus o de uma linha adjacente para testar a sa da de servi o da linha devido a um defeito numa linha adjacente ceceeeeeeeees 101 Figura 6 12 Evolu o do SAIFI e do MAIFI para a linha de exemplo sem OCR 3 antes e ap s se considerar a linha 2 ccececesceceseeceeeeseeeeseneeseseeseeeseeeeseaeeseeenenes 103 Figura 6 13 N mero de disparos intempestivos na linha de exemplo sem OCR 3 provocados por defeitos na linha 2 e respetiva contribui o para o aumento do SAIFI e do MAIFL ss ses cet ahiden vas a ear esses canis Mawiewh eas Ed Saad anda cath sp adere s eae 103 Figura 6 14 Evolu o do SAIFI e do MAIFI par
220. te o que pode diminuir o tempo de atua o de dispositivos de prote o a jusante em rela o aos dispositivos de prote o a montante 50 Este problema pode ser particularmente grave quando se tratam de prote es de m xima intensidade de corrente de tempo definido Considerando que os dispositivos colocados nas redes a reas de m dia tens o portuguesas com prote es de m ximo de corrente s o essencialmente as prote es de sa da das linhas MT e os OCR 3 estudados neste trabalho ent o os principais problemas t m em conta a coordena o entre os mesmos i Perda de Seletividade entre a Prote o de Sa da MT e um OCR 3 Esta perda de seletividade pode ocorrer no caso de existir um defeito na linha onde est o inseridos estes dispositivos de prote o e no caso de existir produ o dispersa em linhas 53 54 Redes A reas de M dia Tens o com Gera o Revis o da Coordena o das Prote es adjacentes Assim no caso do defeito ser a jusante dos dois dispositivos visto pelos dois a corrente de defeito ser a corrente que fornecida pela rede atrav s da subesta o mais a corrente fornecida pelas unidades de produ o dispersa presentes nas linhas adjacentes que circula atrav s do barramento at ao ponto de defeito ver Figura 4 19 Linha 2 Figura 4 19 Exemplo de poss vel perda de seletividade ente a prote o MT e um OCR 3 A corrente de defeito neste caso ser a soma da corrente fornecida p
221. te valores relevantes C Figura B 3 Esquema de curto circuito entre uma fase e a terra 9 iv Fase Fase Terra um tipo de curto circuito que ocorre quando existe contacto entre duas das fases do sistema trif sico e a terra Tal como no caso de defeitos terra a corrente elevada nas fases de defeito e muito baixa na fase s neste caso duas fases em vez de uma Estes valores tamb m s o influenciados embora n o tanto como no caso de defeitos terra pela imped ncia de defeito do tipo de transformador e do sistema de neutro utilizado no mesmo As tens es tomam valores inferiores tens o nominal nas fases em defeito e na fase s esta consideravelmente superior O m dulo da corrente de curto circuito pode ser calculado da seguinte forma jv3x Zo 3Zq aZ_ xV f lec Z4XZ_ Z4 Zo 3Zq Z_ Zot 3XZq g onde Z Z e Zo s o as componentes direta inversa e homopolar da imped ncia vista no local do defeito respetivamente Neste caso n o conv m desprezar a imped ncia de defeito Za porque como este se trata de um defeito terra este valor toma habitualmente valores relevantes O operador a igual a 0 5 j 3 2 e adv m da transforma o das componentes sim tricas no sistema trif sico desequilibrado 122 Figura B 4 Esquema de curto circuito entre duas fases e a terra 9 123 Anexo C Regimes de Neutro nas Subesta es Atualmente s o utilizados nas redes de m dia tens o tr
222. tempo multiplicativo da curva por forma a garantir a coordena o entre o OCR 3 e a sa da MT na mesma linha Neste caso j n o seria poss vel garantir que o tempo de opera o do OCR 3 superior ao tempo de opera o da sa da onde ocorre o defeito Tal ocorre porque existem duas curvas de tempo inverso com diferentes parametriza es sendo a do OCR 3 necessariamente mais r pida focr3 que a dos pain is MT Na Figura 5 7 est exemplificado o problema que poder ocorrer considerando as mesmas duas sa das Nas curvas da PTR das sa das MT utilizada a curva descrita na Sec o 3 1 4 e no OCR 3 utilizada tamb m a mesma curva mas com um tempo multiplicativo de 0 2 para que este se coordene com a prote o do painel da sa da em que est inserido Considera se que circula uma corrente capacitiva na linha s na ordem dos 3 3 A A an lise da 64 Linha A rea Radial 65 figura revela que o OCR 3 pode atuar mais rapidamente que a prote o da sa da onde ocorre o defeito devido corrente capacitiva da linha algo que n o pode acontecer 100 top 1 E em canas top ocr3 a MT ta OCR 3 Tempo de Opera o s 3 lcap 1 3 5 lcap 1 laer 4 45 5 Corrente A Figura 5 7 Demonstra o dos tempos de opera o caso o OCR 3 tivesse a fun o PTR Conclui se assim que a seletividade entre o OCR 3 e as prote es dos pain is de sa da das
223. tervalo de tempo Este intervalo de tempo tem de estar ser maior de 1 s e menor que 10 s Esta corrente define a resist ncia do aparelho ao calor gerado pela corrente de curto circuito vii Pico de Corrente M xima de Curto Circuito a o valor m ximo de pico da corrente de curto circuito de um determinado aparelho uma medida da resist ncia do aparelho s for as magn ticas geradas pela corrente de curto circuito vii Tens o de Controlo a tens o da alimenta o de controlo dos aparelhos no caso de serem controlados eletricamente Dividem se em tens es para controlos auxiliares e para atua o do aparelho Pode ser em corrente cont nua ou alternada ix Tens o Maxima de Descargas Atmosf ricas o impulso de tens o m xima a que pode estar sujeito um determinado aparelho habitualmente associado a descargas atmosf ricas A tens o atinge o pico em 1 2 us e decai ao fim de 50 us x N mero M nimo de Opera es o n mero m nimo de opera es que um determinado aparelho pode realizar Uma opera o caracterizada pela a o de fecho seguido de abertura dos contactos do dispositivo O n mero m nimo de opera es ter de pelo menos 2000 sem ser necess rio manuten o para o caso do dispositivo ter caracter sticas de disjuntor e de pelo menos 500 sem ser necess rio manuten o para o caso de o aparelho ser um seccionador xi Tempo M nimo de Opera o o tempo que decorre desde o envio de uma o
224. todas as fun es de prote o do painel MT e do OCR 3 representadas num gr fico de tempo corrente necess rio garantir que a prote o s atua para uma tens o homopolar minima para garantir que n o se verificam disparos intempestivos devido a erros nos transformadores de medida e nos pr prios rel s 51 66 Linha A rea em Anel Aberto 67 100 E PTR I0 gt MT a o N us N amp 10 g lt MIHD l0 gt gt 7 MT MIH l0 gt gt gt M MT 2 a o MT o 2 i a ee OCR 3 1 e ea a se E EEES 1 MIHD l0 gt OCR 3 ot MIHD 10 gt gt OCR 3 H 10 gt gt gt OCR 3 0 20 40 60 80 100 Corrente A Figura 5 8 Gr fico tempo corrente para as prote es para defeitos a terra para o painel de sa da MT e para o OCR 3 ii Coordena o de v rios OCR 3 em s rie Tal como no caso da prote o MIF tamb m aqui ser necess rio aumentar o tempo de atua o de cada uma das prote es mantendo as correntes de arranque No caso das prote es MIHD e MIH necess rio garantir um tempo discriminativo de 0 2 s entre cada um dos dispositivos No caso limite de serem colocados quatro OCR 3 em s rie valor m ximo limitado pela prote o MIF da sa da MT ver Sec o 5 1 as prote es MIHD e MIH da sa da MT t m de ser temporizadas para uma atua o de 1 s e os OCR 3 para atua es de 0 8 s 0 6 s 0 4s e 0 2 s de montante para jusante As parametriza es de direccionalidade podem ser
225. u o dispersa colocada num ponto interm dio Analogamente ao caso da varia o do ponto de defeito a corrente detetada pela prote o de sa da MT na presen a de produ o dispersa ser UxZ I1 E 4 12 ZgZmontZgZjus ZmonZ jus E na aus ncia da mesma U L gt _ 4 13 ZmontZ jus A compara o utilizando o r cio entre as duas correntes fica ent o I1 ZgZmon ZgZj CETTE 4 14 Iz ZgZmontZgZjustZmonZ jus Pode se no entanto referir Zmon como a imped ncia total da linha menos a imped ncia da linha a jusante que igual a Z us ent o es Zimon ZF Zinon Z so Zi Limon Zp Z1 m Zjus 4 15 Substituindo Zmon na Equa o 4 14 vem n ZgZf Zg2Z1 E E O 4 16 Iz ZgZf ZgZ ZfZjustZ ZjustZjus Neste ponto a express o deixou de depender de Zmon passou apenas a depender de Zjus Considerando agora tal como no caso anterior que as imped ncias do gerador Z da linha Z e da imped ncia a jusante da produ o Z podem ser referidas como um fator multiplicador da imped ncia da fonte Z da seguinte forma 45 46 Redes A reas de M dia Tens o com Gera o Revis o da Coordena o das Prote es Zg aly Z bZ 4 17 Zjus CZr Substituindo estes valores na Equa o 4 16 obt m se a seguinte express o 1 a ab E So 4 18 Iz atabt c bc c2 g Fixando o valor b no pior caso que como foi visto na Figura 4 9 o maior poss vel representando um
226. udo de qualidade de servi o numa linha MT a rea portuguesa real 7 4 5 Automa o da Rede A rea MT utilizando OCR 3 Uma das grandes vantagens n o tratadas neste trabalho que o uso de OCR 3 revela o grande grau de automa o que proporciona s redes onde est inserido 21 fazendo uso das suas capacidades de telecomando conjugadas com as fun es de prote o Este tipo de dispositivos permite complementado pelos outros tipos de OCR fazer uma reconfigura o de uma rede a rea MT para repor o servi o maior parte dos clientes poss vel em caso de defeito de uma forma r pida e aut noma Em 23 55 56 s o apresentados alguns exemplos desta automa o proporcionada por este tipo de dispositivos Assim um trabalho que pode ser realizado utilizando n o s OCR 3 mas tamb m todos os tipos de dispositivos a execu o de estudos para que sejam aplicados automatismos avan ados de reposi o de servi o em caso de defeito nas redes MT portuguesas 113 Refer ncias 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 R Santos J Martins and P Marques Metodologia de Localiza o de OCR s in Semin rio T cnico Linhas A reas de AT e MT ed EDP Distribui o Relat rio de Qualidade de Servi o 2011 EDP Distribui o Maio 2012 R E Brown Electric power distribution reliability 2nd ed New York Marcel Dekker 2009 IEEE Standard D
227. uito da rede AT m nima MIH Para defeitos terra comprovou se que n o existem grandes altera es nas correntes de defeito devido presen a da imped ncia de neutro ou devido ao neutro estar isolado depende do tipo de neutro utilizado na subesta o Assim as correntes de arranque n o devem ser alteradas em rela o ao utilizado na prote o de sa da da linha A principal diferen a a inserir no OCR 3 em rela o s prote es presentes nas sa das MT que n o pode existir a prote o PTR com curva de tempo inverso para que n o se perca a coordena o entre o OCR 3 e as restantes sa das da subesta o na ocorr ncia de defeitos muito resistivos nas mesmas A substitui o desta prote o com uma prote o direcional j utilizada para o segundo n vel de atua o resolve este problema sem se perder sensibilidade de dete o deste tipo de defeitos No caso de redes em anel aberto as principais conclus es retiradas segundo o tipo de prote o s o as seguintes MIF Neste caso a nica diferen a a considerar em rela o ao caso radial no ltimo n vel de atua o em que a corrente m nima de defeito trif sico sim trico tem de ser determinada considerando todas as configura es que a linha pode tomar Provou se que esta corrente se verifica para defeitos no ponto de maior imped ncia da linha e quando a configura o faz com que seja a subesta o com menor pot ncia de curto circuito s
228. ula o de Monte Carlo n o Cronol gica aplicada ao estudo de Qualidade de Servi o em Redes A reas MT A designa o de m todo de Monte Carlo MC habitualmente utilizada para designar simula es de fiabilidade baseadas em sorteio de n meros aleat rios computacionalmente Existem dois tipos de simula es de MC a cronol gica e a n o cronol gica A cronol gica efetua uma simula o baseada em intervalos de tempo previamente definidos por ordem cronol gica A n o cronol gica utiliza uma simula o que escolhe os intervalos de tempo de uma forma aleat ria 62 Neste trabalho foi utilizado a simula o de MC n o cronol gica O padr o de comportamento de v rios sistemas reais id nticos a funcionar em tempo real ir ser distinto em v rios pontos incluindo o n mero de defeitos o intervalo entre defeitos o tempo de reposi o de servi o entre outros Este facto ocorre devido natureza aleat ria dos processos envolvidos A simula o de MC usada para determinar e prever estes padr es de comportamento dos sistemas num tempo simulado para estimar o valor esperado ou a m dia de v rios ndices de fiabilidade 62 E T Aplica o An lise de Qualidade de Servi o Efetuada A an lise de qualidade de servi o efetuada no Cap tulo 6 utiliza uma simula o de MC n o sequencial seguindo os seguintes passos gerais i Defini o dos par metros de todo o sistema Estes par metros incluem o comprimento
229. veis com tempos de atua es mais reduzidos medida que estes v o igualando os n veis com tempos de atua o superiores e inferiores correntes de arranque Refira se que o tempo de atua o maxima da prote o de sa da MT de 1 s para que esta se coordene com a prote o MIF do transformador AT MT presente na subesta o ver Sec o 3 2 1 No limite poder o ser colocados quatro OCR 3 em s rie apenas com o escal o de prote o I gt com uma corrente de arranque de 1 4 x In e tempos de atua o descritos na Figura 5 5 Para esta corrente de arranque n o deve existir atua o instant nea devido coordena o entre os dispositivos de prote o presentes na rede MT e os fus veis de prote o dos transformadores MT BT dos postos de transforma o I gt 1 4xIN 1 gt 1 4xn gt 1 4xIn gt 1 4xIn I gt 1 4xIn AT MT Top 1s Top 0 8s Top 0 6s Top 0 4s Top 0 2s pata Prot MT Q TE TE TE TE 1 2 3 4 Figura 5 5 Correntes e tempos de opera o para coloca o de quatro OCR 3 em s rie Com o aumento do n mero de OCR 3 em s rie verifica se o aparecimento dos seguintes problemas i Aumento progressivo do tempo de atua o medida que se v o considerando os dispositivos mais pr ximos do barramento MT No caso limite da Figura 5 5 o tempo de atua o do painel de sa da MT de 1 s qualquer que seja a corrente de defeito 61 62 Coordena o entre o OCR de 3 Gera o e o Painel de Sa da
230. xIn NS gt 1 4xIn Top 0 45s BA Top 0 6 s I gt 1 4xIn NB gt 1 4xin Top 0 6s Top 0 4 s K Subesta o 2 gt 1 4xln I gt 1 4xIn Top 15 Top 0 8 s placa Prot MT 2 gt Rede AT 40 X OCR lt I gt 1 4xln Top 0 2s Figura 5 11 Exemplo de coordena o de 4 OCR 3 em s rie numa linha em anel aberto Os problemas da coloca o de v rios OCR 3 em s rie continuam presentes neste caso Ou seja o n mero m ximo de OCR 3 colocados em s rie limitado e o tempo de atua o para os dispositivos mais pr ximos da subesta o relativamente elevado 5 2 2 Prote es para Defeitos Terra Na Sec o 5 1 2 provou se que a corrente de defeito para defeitos entre uma fase e a terra para os regimes de neutro habitualmente utilizados em Portugal depende muito pouco da pot ncia de curto circuito da rede AT a montante e da localiza o do defeito Por isso tamb m neste caso a corrente de defeito n o sofrer grandes altera es com a modifica o destes par metros i Prote es Presentes no OCR 3 As prote es presentes num OCR 3 numa rede radial s o e MIHD M ximo de Intensidade Homopolar Direcional e MIH M ximo de Intensidade Homopolar A prote o MIH pode se coordenar corretamente com as duas subesta es utilizando as mesmas parametriza es definidas para o caso radial partindo do princ pio que ambas as subesta es da linha t m parametriza es semelhantes
231. za o deste trabalho ser mais importante definir as prote es de m xima intensidade e de presen a de tens o sendo que para as restantes apenas ser realizada uma pequena explica o do modo de funcionamento 3 1 1 M xima Intensidade de Fase 50 A prote o de m xima intensidade de fase utilizada para detetar curto circuitos entre fases e sobrecargas da linha A corrente medida por meio de um transformador de corrente em cada uma das fases Se a corrente for superior a um valor predeterminado o rel envia uma ordem de abertura para o disjuntor e o circuito el trico abre interrompendo o defeito ou a sobrecarga A corrente a que o rel inicia a sua opera o denominada corrente de arranque que deve ser parametrizada tendo em conta a corrente nominal do transformador ou a corrente prevista para a carga m xima verificada na linha In Assim a corrente de arranque de um rel deste tipo dever ser sempre superior a ln para n o se verificarem disparos intempestivos sem a ocorr ncia de defeitos ou sobrecargas 29 O funcionamento deste tipo de fun es de prote o pode ser de tr s tipos 9 17 31 e Corrente definida Se a corrente detetada pelo rel foi superior sua corrente de opera o este ir atuar instantaneamente e Tempo definido A opera o do rel vai ter um atraso de um determinado intervalo de tempo predefinido Neste caso poss vel escolher n o s a corrente de arranque da

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