QE Sobretensoes Transitorias

7/29/2019 QE Sobretensoes Transitorias

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MEEC - Qualidade de Energia 1

Qualidade de EnergiaSobretenses Transitrias

Variaes de tenso de longa durao

Humberto Jorge

Mestrado em Engenharia Electrotcnica e de Computadores


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Introduo

Sobretenses transitrias

Causas principais da sua ocorrncia

Sobretenses com origem em manobras

Sobretenses de origem atmosfrica

Princpios de proteco contra sobretenses


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Sobretenses

transitrias

Sobretenso, oscilatria ou no, de curta

durao e em geral fortemente amortecida e

com uma durao mxima de alguns

milissegundos. Tm geralmente origem nas descargas atmosfricas,

nas manobras na rede e na fuso de fusveis


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Transitrio - comutao de um banco decondensadores na rede de 34,5 kV


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Sobretenses transitrias

Origem de sobretenses

Comutao de baterias de condensadores

Comutao de linhas e cargas

Descargas atmosfricas


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Comutao de baterias de condensadores

C1

C2

L1

L2Consumidor

Existem condies de ressonncia

que amplificam a tenso de

oscilao quando

CLCL 2211 2

1

2

1


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Comutao de bateria de condensadores

As solues para evitar a amplificao da sobretenso emcaso de manobra de condensadores, passa pela alterao da

impedncia L2 ou caso isso seja impossvel pela insero de

resistncias em srie com a bateria de condensadores. Caso

haja equipamento electrnico sensvel conveniente colocar

dispositivos de proteco contra sobretenses

C2

L1

L2Consumidor


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Proteco contra descargas atmosfricas

1 - Interligao das massas metlicas

2 - Ligao terra com cabos curtos

3 - Colocao de dispositivos de proteco contra

sobretenses


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Fontes de Sobretenses Transitrias

No Sistema Elctrico (utility)

Comutao de Condensadores (MF)

muito comuns na compensao do factor de potncia (mais

baratos e com custos de manuteno mais reduzidos que os

compensadores electrnicos ou as mquinas rotativas)

Amplificao devido a fenmenos de ressonncia no SE

Descargas Atmosfricas (HF)

Nas instalaes do utilizador final

Dispositivos de electrnica de potncia

Iluminao (HF)

Fenmenos de comutao de cargas (HF)


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Comutao de Condensadores

Ocorrem na mesma altura do dia A sua comutao induz aparecimento de transitrios(1.3 a 1.4pu)

Afectam cargas controladas electronicamente

No so detectadas pelas cargas convencionais

No danificam o isolamento Passam para alm dos transformadores do SE

Corrente sofre aumentos da ordem dos 4pu, pelo que o sistema de

terras muito importante

Comutao controlada por variveis como:

tempo, tenso, corrente, potncia reactiva

Em linhas de distribuio que alimentam cargas industriais, os condensadores

so geralmente comutados por tempo, antecipando a actividade laboral da

fbrica


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Onda da tenso no local da carga


Onda da corrente no alimentador


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comutao em avano (poucos minutos) com o incio dum

turno

pr-insero duma resistncia no circuito

pr-insero de bobinas

limita as componentes de HF do transitrio

fecho sncrono com a passagem por zero da tenso

controlado electronicamente, reduz Vtransitria para 1.1pu

escolha adequada da localizao do condensador

em simultneo com tcnicas de comutao suave ou

comutao em tempos no crticos



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Fenmenos Ressonantes de Amplificao

Amplificao das sobretenses transitrias na linha doutilizador final (f1f2) 3.0 a 4.0pu

transitrio vindo da rede depende da reactncia do transformador

possvel danificao dos equipamentos do utilizador

22

2

11

1

CL2

1f

CL2

1f


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Condies que aumentam o impacto do transitrio nainstalao Condensadores de baixa tenso na instalao

Alguns transformadores redutores

Opes para reduzir estes transitrios Controlo da sobretenso transitria da rede

synchronous closing breakers ( na passagem por zero)

interruptores com pr-insero de carga resistiva(V)/indutiva(I)

descarregador de sobretenses na instalao do utilizador reduza amplitude do transitrio at 1.8 pu

Converter as baterias de condensadores do utilizador em

filtros de harmnicos

Fenmenos ressonantes de Amplificao


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Fonte poderosa de transitrios impulsivos

Resultam em correntes de descarga pelo neutro do SE

Locais do SE sujeitos a descargas A) condutores de terra (primria ou secundria)

B) directamente numa fase (primria ou secundria)

C) estrutura das instalaes

Descargas Atmosfricas


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Caminhos de fuga Pelo condutor de terra mais prximo da descarga

Correntes de descarga em outros condutores de terra

Contornamento do transformador

cria impulso mais longo, por vezes oscilante

cria sobretenses nos cabos por onde passa at terra melhor

sobreintensidade no secundrio

falhas no transformador

Aumenta o potencial da terra local

Descargas Atmosfricas


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Princpios Fundamentais de Proteco

Limitar a tenso em isolamentos sensveis

Desviar a sobretenso para longe da carga

Impedir a chegada da sobretenso carga Ligar conjuntamente as terras nos aparelhos

Reduzir ou evitar que a sobretenso circule entre as massas

Criar filtros LP utilizando princpios de bloqueio e reduo


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Dispositivos para proteco contra sobretenses

TVSS (Transient Voltage Surge Supressors)

Dispositivo de entrada da

instalao

Blocos de MOV (Metal-

oxide-varistors)

ou dodos Zener

Dispositivo utilizado no equipamento a proteger

para alm de arresters tem outros elementos

limitadores de sobretenses

Arrester


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Blindagem

Em linhas fortemente expostas a descargas atmosfricas

subestaes

linhas areas de transmisso (os custos geralmente no o justificam nadistribuio)

Realizar estudo de viabilidade

necessrio aumentar os postes para introduzir a blindagem

os arresters so geralmente mais econmicos e eficazes


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Line arresters

Inseridos ao longo da linha (de 2 em 2 ou 3 em 3 postes)

favorecem o escoamento das sobretenses

protegem os isoladores contra contornamentos

a sua eficcia depende da resistncia da terra

situaes de terra deficiente ou cargas sensveis, obrigam

a colocarline arresters em cada poste



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Proteco contra descargas atmosfricascontornamento do transformador

Medidas de proteco Colocar descarregadores de sobretenses no secundrio dos transformadores

melhorar a resistncia de terra dos postes comparativamente terra das cargas

Proteger as instalaes do consumidor

Nota: quer a descarga se d nosistema de transporte e

distribuio ou na

instalao do utilizador, osfenmenos observados so

os mesmos


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Proteco de cabos


Problema: Envelhecimento dos cabos (UD) isolamento enfraquece transitrios favorecem falha & rotura

substituio muito cara

Soluo:

introduo de arresters injeco dum liquido restaurador no cabo

utilizarscout arrester scheme no primrio

cNVD

15][10,empricacc

impulsosdosamplitudeV

impulsosdenmeroN

cabooparaDanos

te

D


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Princpio

colocararresters nos postes de ambos os lados da baixada

grande parte da energia do transitrio escoa-se nos escudeiros

melhorado c/ blindagem dos arcos prximos da baixada do cabo vantagens

reduz a velocidade de subida das sobretenses no cabo

reduz a tenso de descarga no arresterdo cabo

Scout Arrester Scheme - Mais

dispendioso que o esquema de

proteco normal, o que limita o seu

uso, mas muito eficaz na proteco

de cabos e de transformadores em

situaes de open-point



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Problemas devido a Transitrios

VEV - Circuito de controlo sensvel a sobretenses de 1.17pu reduo dos problemas isolando-os do sistema de potncia

Solues aumentar o comprimento do cabo

Alterar a frequncia de comutao da PWM

filtros que suprimam a sobretenso transitria


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Variaes de tenso de longa durao


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Compensao srie

Reactncia liquida da linha = X - XC


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Compensao paralela (shunt)


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Compensao paralela (shunt)


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Compensao paralela(SVCs - Static Var Compensators)


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Compensao paralela(SVCs - Static Var Compensators)


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Transformadores com tomadas(Load tap Changers)


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Transformadores com tomadas(Load tap Changers)

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