qe sobretensoes transitorias
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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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Descargas atmosfricas
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Descargas atmosfricas
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
Comutao de Condensadores
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
Comutao de Condensadores
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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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Proteco contra descargas atmosfricas
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
Proteco contra descargas atmosfricas
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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
Proteco contra descargas atmosfricas
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
Proteco contra descargas atmosfricas
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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)