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UNIVERSIDADE DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO - UERJ

FACULDADE DE ENGENHARIA

ÊNFASE EM SISTEMAS DE POTÊNCIA

Disciplina:Transmissão de Corrente Contínua

Filtros DC

Alunos:

Rodrigo Luz MarquesMaloni SobralLuciana Matos

Professor: Pós-DSc. José Eduardo Telles Villas

2013.2Professor: Pós DSc. José Eduardo Telles VillasProfessor: Pós DSc. José Eduardo Telles Villas

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Índice

• Introdução

• Problemas dos Harmônicos nas LT’s CCAT

• Topologia da Rede

• Tipos de Filtros

• Estudo de Dimensionamento de Filtros DC

• Normas

• Especificação dos Filtros em Editais de LT’s CCAT

• Referências

Transmissão de Corrente Contínua

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Introdução

• Energia Elétrica de Boa Qualidade: entregue de forma ininterrupta e com Frequência estável;

• Modernização dos Processos Industriais e utilização Intensiva da Eletrônica de Potência → aumento significativo nos Distúrbios gerados na Rede de Energia;

• Mitigação dos Harmônicos → uso de Filtros.

Transmissão de Corrente Contínua

Efeito dos Harmônicos nos Componentes Elétricos

• Motores e Geradores: Sobreaquecimento, Ruídos;

• Transformadores: Perdas devido ao Efeito Joule nos enrolamentos, perdas por Histerese e Correntes Parasitas nos Circuitos Magnéticos;

• Cabos de Alimentação: restringe a Secção Condutora (frequência elevada), aumento na Resistência do Condutor;

• Capacitores: Ressonâncias produzindo Altos Níveis de Corrente ou Tensão;

• Aparelhos de Medição: as Distorções de Tensão e Corrente podem resultar em degradação da Exatidão de Medidores.

Transmissão de Corrente Contínua

Topologia da RedeTransmissão de Corrente Contínua

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Harmônicos na LT CCAT

• Conversores com Capacitores de Comutação (CCC)

• Conversor de Comutação Natural (NCC)

• Conversor de Comutação Forçada (FCC)

Obs1.: Lado CC dessas Estações- Conversor é o principal responsável pela Geração de Harmônicos;

Obs2.: Filtros Passivos e Capacitores podem também Amplificar de forma desastrosa a Propagação de Harmônicos.

Transmissão de Corrente Contínua

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Problemas dos Harmônicos na LT’s CCAT

• Interferências em Circuitos de Controle

• Interferências em Sistemas de Telecomunicações

• nas vizinhanças das LT’s CCAT

Transmissão de Corrente Contínua

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Filtros PassivosTransmissão de Corrente Contínua

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Filtro de Ressonância Série

Filtro Passa-Alta Filtro de Dupla Sintonia

Filtros HíbridosTransmissão de Corrente Contínua

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Filtro Híbrido Paralelo Filtro Híbrido

Filtros Ativos

• Paralelo:

Transmissão de Corrente Contínua

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Filtros Ativos• Série:

Transmissão de Corrente Contínua

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Dimensionamento de Filtros DCTransmissão de Corrente Contínua

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InA e InB - n-ésimas Correntes Harmônicas nas LT’s A e B, respectivamente;

C - Fator de Mensagem para o n-ésimo harmônico;

ZnA e ZnB - Impedâncias acopladas entre a Linha de Comunicação e a LT A e B, respectivamente;

Calculadas com os Parâmetros da LT (ver Figura);

Z(ω) - assume a Linha de Telefone sendo o Terceiro Condutor 1000 metros afastado.

Transmissão de Corrente Contínua

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Dimensionamento de Filtros DC

Transmissão de Corrente Contínua

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Valor do 1º Pico de Frequência da Admitância Y(ω) em função da Capacitância do Filtro para um determinado Valor de Reator de Alisamento

Dimensionamento de Filtros DC

Admitância Y(ω) do Sistema de CC vista pelo Conversor

Transmissão de Corrente Contínua

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Dimensionamento de Filtros DC

Transmissão de Corrente Contínua

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Dimensionamento de Filtros DC

Tensões induzidas em Linhas de Comunicação (Operação Monopolar)

Tensões Induzidas em Linhas de Comunicação (Operação Bipolar)

Transmissão de Corrente Contínua

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Dimensionamento de Filtros DC

IEEE 519-1992

• Norma estabelece Limites para Tensões Harmônicas no Sistema de Transmissão e Distribuição bem como para as Correntes Harmônicas nos Sistemas de Distribuição Industriais;

• Recomendar Limites para Distorção Harmônica segundo 2 Critérios:

→ Limitar a (%) de Corrente Harmônica Injetada por um Consumidor na Rede Elétrica;

→ Limitação colocada no Nível de Tensão Harmônica que um Utilitário pode fornecer a um Consumidor.

Transmissão de Corrente Contínua

Icc/Icarga h<11 11<h<17 17<h<23 23<h<35 35<h DDT

<20 4 2 1.5 0.6 0.3 5

20<50 7 3.5 2.5 1 0.5 8

50<100 10 4.5 4 1.5 0.7 12

100<1000 12 5.5 5 2 1 15

>1000 15 7 6 2.5 1.4 20

Definições:

Valores em (%) da Corrente Nominal

h - Ordem da Harmônica.

Icc - Corrente de Curto-Circuito.

DDT - Distorção de Demanda Total (= DHT/Imáx).

Transmissão de Corrente Contínua

Limites de Distorção da Corrente para Consumidores (Sistemas de Distribuição de 120 V a 69 kV)

IEEE 519-1992

Icc/Icarga h <11 11< h<17 17 <h<23 23 <h<35 35<h DDT

<20 2 1 0,75 0,3 0,15 2,5

20 <50 3,5 1,75 1,25 0,5 0,25 4

50 <100 5 2,25 2 0,75 0,35 6

100 <1000 6 2,75 2,5 1 0,5 7.5

> 1000 7.5 3,5 3 1,25 0,7 10

Transmissão de Corrente Contínua

Limites de Distorção da Corrente (Sistemas 69 kV a 161 kV)

Definições:Valores em (%) da Corrente Nominalh - Ordem da Harmônica.Icc - Corrente de Curto-Circuito.DDT - Distorção de Demanda Total (= DHT/Imáx).

IEEE 519-1992

Limites de Distorção de Tensão para o Sistema

Nível de Tensão Máximo Individual Máxima DHT

< 69 kV 3,0 % 5,0 %

69kV < 138 kV 1.5 % 2.5 %

> 138kV 1,0 % 1.5 %

Transmissão de Corrente Contínua

Norma 519 recomenda para as Concessionárias os seguintes Limites Harmônicos de Tensão:

IEEE 519-1992

Filtros de HarmônicosTransmissão de Corrente Contínua

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Fonte: ANEEL (Edital de Leilão / Lote AB-Bipolo HVDC Xingu-Estreito

Requisitos GeraisTransmissão de Corrente Contínua

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Fonte: ANEEL (Edital de Leilão / Lote AB-Bipolo HVDC Xingu-Estreito

Requisitos para o Cálculo de DesempenhoTransmissão de Corrente Contínua

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Fonte: ANEEL (Edital de Leilão / Lote AB-Bipolo HVDC Xingu-Estreito

Transmissão de Corrente Contínua

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Requisitos para o Cálculo de Desempenho

Fonte: ANEEL (Edital de Leilão / Lote AB-Bipolo HVDC Xingu-Estreito

Requisitos para o Cálculo de Dimensionamento dos Componentes dos Filtros

Transmissão de Corrente Contínua

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Fonte: ANEEL (Edital de Leilão / Lote AB-Bipolo HVDC Xingu-Estreito

Referências

[1] CIGRÉ Task Force 14.03.02, "DC Side Harmonics and Filtering in HVDC Transmission Systems.“ Technical Brochure 92 , April 1995.

[2] IEEE Std 1124 –2003, “IEEE Guide for Analysis and Definition of dc Side Harmonic Performance of HVDC Transmission Systems”.

[3] Zhang et al, “Active dc Filter for HVDC Systems”, IEEE Computer Applications in Power, vol 7 no.1 January 1994.

[4] Feasibility Study of AC- and DC-side Sctivate Filters for HVDC Converter Terminals – IEEE.

[5] Activate Filters in HVDC Transmission (ABB Power Technologies) – Steffan Gunnarson / Lin Jiang / Anders Petersson.

[6] Filtros Ativos para Estações Conversoras de Corrente Contínua em aAlta Tensão (Tese de Mestrado) – Alexandre Guimarães Merçon.

Transmissão de Corrente Contínua

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