Objetivo: avaliar os impactos nas instalações elétricas, mais especificamente
nas máquinas do PI, mediante a aplicação deste curto.
Análise de resultados:
Os estudos aqui realizados estão embasados nas recomendações técnicas estabelecidas na referência [52], no que se refere ao tempo de retirada da falta. Essa norma relata que para a ocorrência de uma falta nas instalações elétricas do PI, este será responsável por abrir o disjuntor de interconexão, isolando assim seus geradores e transformador de acoplamento, em 6 ciclos após a ocorrência da falta.
Pretende-se observar como as instalações elétricas do PI se comportaram durante os 6 ciclos (100ms) em que a falta permanecerá no
Capítulo 5 – Estudos de caso
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sistema. A referida contingência, objeto de estudo deste caso, foi aplicada à barra 5, figura 5.1, no tempo t = 6,0s e retirada t = 6,1s.
A figura 5.12 retrata o comportamento da tensão na barra 4, barra de geração do produtor independente, mediante a aplicação da contingência.
Figura 5.12- Tensão na barra 4 mediante a aplicação de uma falta trifásica no PI
Vislumbra-se um afundamento de tensão para 0,4 pu na barra de geração do PI. Portanto, se seus equipamentos eletrônicos de controle e automação, computadores e controladores de velocidade de motores não estiverem aptos a suportar tal variação de tensão de curta duração, VTCD, esses serão reiniciados afetando de forma importante todo o processo industrial do produtor independente de energia elétrica, [64,65] e [66].
Após a retirada da contingência, a tensão volta a se restabelecer, em 1,0 pu. Contudo, evidencia-se uma pequena elevação da tensão durante o período transitório. A tensão chega a atingir 1,05 pu, ou seja, Uff =6930V . Isso se deve a atuação do regulador de tensão das máquinas do PI.
A figura 5.13 apresenta a resposta dos reguladores de tensão das máquinas síncronas da geração independente de energia elétrica.
Tese de Doutorado 115 Figura 5.13- Resposta dos reguladores de tensão das máquinas do PI
Os reguladores de tensão das máquinas do PI, ao perceberem a redução na magnitude da tensão na barra de geração, atuam aumentando a excitação de campo das mesmas de forma rápida e precisa. As máquinas do PI chegam a ficar sobre-excitadas em 27%. Após a extinção da contingência, há uma redução brusca na excitação dos geradores, pois a tensão na barra 4, figura 5.1, excede o valor previamente ajustado em seus controles, 1,0 pu. Dessa forma, os reguladores oscilam de forma transitória amortecida até que o novo ponto de operação seja alcançado.
Prosseguindo as análises, a figura 5.14 ilustra a resposta em velocidade dos geradores síncronos do produtor independente mediante a contingência aqui aplicada, bem como a atuação dos reguladores de velocidade dessas máquinas.
Capítulo 5 – Estudos de caso
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(a) (b)
Figura 5.14- Resposta das variáveis mecânicas dos geradores síncronos do PI (a): Velocidade dos geradores; (b) Atuação dos reguladores de velocidade
No instante imediatamente após a aplicação da falta os geradores apresentam uma redução na velocidade de operação, figura 5.14 (a), pois há o aumento imediato na magnitude da corrente fornecida pelas máquinas a fim de atender ao curto-circuito. Isto faz corresponder, para o gerador, a um aumento imediato de carga. Contudo, a tensão de terminal se reduz de forma veemente contrabalanceando assim o efeito do acréscimo na magnitude da corrente. Entretanto, alguns ciclos após a aplicação da falta, os geradores apresentam uma sobre-elevação na velocidade de operação, figura 5.14 (a). Aquela chega a atingir um máximo de ω = 190,42 rad/s, o que equivale a uma frequência f = 60,61 Hz.
Ressalta-se, de acordo com o estabelecido na referência [52], que o produtor independente de energia deve prover meios para desconectar seus geradores do sistema da concessionária local (quando da interconexão dos sistemas) mediante situações de sobre ou subfrequência. A proteção deve desconectar as máquinas da geração independente de energia elétrica dentro de 0,5s para frequência de 60,5Hz. Dessa forma, se houvesse o paralelismo dos sistemas, a proteção deveria atuar sobre o disjuntor de interconexão.
No que se refere às limitações técnicas estabelecidas em [62], para as variações de frequência, constata-se o atendimento ao que nesta foi especificado, pois há disponibilidade de geração apta a permitir o equilíbrio
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carga-geração. A frequência retorna para a faixa compreendida entre 59,5 Hz e 60,5 Hz em um tempo t inferior a 30 (trinta) segundos após o instante em que aquela saiu destes limites. Porém, para casos de novos acessos em que há necessidade de um desempenho superior ao estabelecido nesta referência, o acessante deverá consultar o ONS – Operador Nacional do Sistema – de maneira a identificar os locais e sob que condições tal desempenho será alcançado.
No instante imediatamente após a aplicação da contingência os reguladores de velocidade das máquinas atuam, mitigando assim a aquisição de potência mecânica com o intuito de assegurar a velocidade das máquinas do PI em torno da velocidade síncrona, figura 5.14 (b). Os mesmos reduzem de 90% para 84% a aquisição de vapor pelas turbinas. Com a extinção da falta, os reguladores apresentam uma pequena oscilação até que o novo regime permanente seja estabelecido. Portanto, fica evidenciada a correta e eficaz atuação desses reguladores, regulador de velocidade, mediante as solicitações que lhes são impostas.
Mediante a aplicação da contingência, falta trifásica na barra 5 do PI, há uma demanda de potência reativa pelo sistema para que se estabeleça a corrente de curto-circuito. Dessa forma, há uma redução acentuada na geração de potência ativa pelas máquinas síncronas da geração independente de energia. Contudo, com a extinção da falta há o restabelecimento do equilíbrio carga-geração assegurando assim a geração de potência ativa ao seu valor pré- falta pelos geradores da geração independente.
CASO 8: Partida de motor de indução trifásico, tipo gaiola de esquilo, a