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GERAÇÃO DISTRIBUÍDA NO PARANÁ: ANÁLISE DA OPERAÇÃO EM PARALELO COM O SISTEMA

GERAÇÃO DISTRIBUÍDA NO PARANÁ: ANÁLISE DA OPERAÇÃO EM PARALELO COM O SISTEMA. AUTORES: Leo Mikami, ITAI/Power Solution Eng. Ltda. Júlio Henrique Dreher, ITAI Diógenes da Cunha Marques, COPEL Francisco J. A. de Oliveira, COPEL.

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GERAÇÃO DISTRIBUÍDA NO PARANÁ: ANÁLISE DA OPERAÇÃO EM PARALELO COM O SISTEMA

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Presentation Transcript

  1. GERAÇÃO DISTRIBUÍDA NO PARANÁ: ANÁLISE DA OPERAÇÃO EM PARALELO COM O SISTEMA • AUTORES: • Leo Mikami, ITAI/Power Solution Eng. Ltda. • Júlio Henrique Dreher, ITAI • Diógenes da Cunha Marques, COPEL • Francisco J. A. de Oliveira, COPEL

  2. GERAÇÃO DISTRIBUÍDA: ANÁLISE DA OPERAÇÃO EM PARALELO COM O SISTEMA • INTRODUÇÃO • CLASSIFICAÇÃO DAS FALHAS • AJUSTES DAS PROTEÇÕES • RESULTADOS E DISCUSSÃO

  3. INTRODUÇÃO • OPERAÇÃO EXPERIMENTAL NA GRANJA COLOMBARI (50kVA) • PAINEL COMPOSTO DE CONTROLADOR WOODWARD GCP-32 E RELÉ 78 EXTERNO • OPERAÇÃO EM PARALELO COM A CONCESSIONÁRIA -> GD

  4. Y ARRANJO GERAL Contactor/disjuntor do gerador Contactor/disjuntor do gerador lado da rede 220V ou 380V Motor Concessionária do biodigestor Reg Veloc Reg Tensão Carga local Partida e parada T. terminal ref. de tensão ref. de freqüência freqüência Controlador Digital e Proteção PAINEL DE SUPERVISÃO, CONTROLE E PROTEÇÃO

  5. kW Y Y Y 25 59 27 32 81o 27 51 59 78 81o 81u 46 81u 78TX 78 ESQUEMA DE PROTEÇÃO Rede Copel Transf. Copel 34,5/0,22kV Consumidor Disj. Termomagnético Contactor c/bob. comando e contatos de status Cargas Abertura e fechamento KC Status contactor relés externos 0,22kV KG Status contactor Relés do gerador Relés da rede CONTROLADOR DIGITAL Abertura e fechamento

  6. CARACTERÍSTICAS DA REDE DE DISTRIBUIÇÃO - ALIMENTADORES • SISTEMA RADIAL • FONTE DE CURTO-CIRCUITO: CONCESSIONÁRIA • FONTE UNIDIRECIONAL • RELIGADORES AUTOMÁTICOS • RELIGADORES EM CASCATA • CHAVES RELIGADORAS (REPETIDORAS)

  7. COORDENAÇÃO DAS PROTEÇÕES • QUANDO DE FALTA NO TRONCO DO ALIMENTADOR , O GERADOR DEVERÁ SER DESLIGADO • ANTES DO RELIGAMENTO DO ALIMENTADOR. O GERADOR É DESCONETADO EM MENOS DE • 150ms. • - SELETIVIDADE: POUCA • DESLIGAMENTOS PARA CURTOS-CIRCUITOS EM OUTROS RAMAIS OU ALIMENTADORES • OCASIONA ELEVADO NÚMERO DE DESLIGAMENTO DO GERADOR • GD: OPERAÇÃO DE NATUREZA ENERGÉTICA SEM SUPORTE À OPERAÇÃO ELÉTRICA

  8. TIPO DE GERADOR • SÍNCRONO, CONEXÃO ESTRELA COM NEUTRO ATERRADO • ASSÍNCRONO (INDUÇÃO): FORA DE ESCOPO

  9. TIPO DE CONEXÃO DO TRANSFORMADOR ELEVADOR (ABAIXADOR) • 220/13200V: ESTRELA ATERRADA NA BAIXA E DELTA NA ALTA TENSÃO • 220/33000V: ESTRELA ATERRADA NA BAIXA E NA ALTA TENSÃO • GERADOR: ESTRELA COM NEUTRO ATERRADO VIA HASTE (EM GERAL OS NEUTROS • DO GERADOR E DO TRANSFORMADOR ELEVADOR SÃO CONECTADOS METALICAMENTE)

  10. CORRENTES DE 3a. HARMÔNICA • GERADORES CONSTRUÍDOS P/FABR. BRASILEIROS ANTES DE 2006: FATOR • DE RANHURA: 5/6 -> FONTE DE TENSÃO DE 3a. HARMÔNICA • PARA REDUZIR ESSE EFEITO: FATOR DE RANHURA 2/3

  11. FATOR DE RANHURA 5/6

  12. FATOR DE RANHURA 2/3

  13. CHAVES (FUSÍVEIS) RELIGADORA/REPETIDORA • TEMPO DE RELIGAMENTO ENTRE 0,4 A 1,0s (DADOS DE DOIS • FABRICANTES NACIONAIS) • TEMPO MÍNIMO DE RELIGAMENTO DE 0,4s – TESTES NO CEPEL DE ALGUMAS CHAVES • RELIGADORAS • O TEMPO MÍNIMO DEVERIA SER MAIOR QUE 0,2s • ENTRETANTO, É PRUDENTE VERIFICAR SE A INFORMAÇÃO ACIMA SERVE PARA • QUAISQUER CHAVES RELIGADORAS

  14. CARACTERÍSTICA DO RELÉ 78 • DEFINIÇÃO ASA: Relé que atua em função de um ângulo de fase predeterminado • entre duas tensões ou entre duas correntes ou entre uma corrente e uma tensão • O RELÉ 78 É TAMBÉM CONHECIDO COMO SALTO DE VETOR, PHASE SHIFT, ETC • POSSIBILITA RESTRIÇÃO DE TENSÃO • PROBLEMA DE TECNOLOGIA: ZONA DE NÃO ATUAÇÃO/DETECÇÃO (ZND) • HÁ TAMBÉM RELÉ 78 (78TX) BASEADO EM TAXA DE VARIAÇÃO DA FREQÜÊNCIA • O 78TX POSSUI ZND MENOR QUE 78!

  15. ZONA DE NÃO DETECÇÃO DE ILHAMENTO • TODAS AS PROTEÇÕES INDICADAS POSSUEM ZONA DE NÃO DETECÇÃO • O RELÉ 78 E 78TX POSSUEM OS MENORES ZND P (kW) Zona de detecção Zona de não detecção Q (kVAr) P – Diferença entre a potencia ativa total da carga e dos GD da área ilhada Q – Idem para potência reativa

  16. SOLUÇÃO PARA O PROBLEMA DE ZONA DE NÃO DETECÇÃO • O TOTAL DE POTÊNCIA ATIVA DOS GDs (ÍNDICE DE PENETRAÇÃO) • NÃO DEVERÁ ULTRAPASSAR 50% DA CARGA MÍNIMA DO SEGMENTO POSSÍVEL • DE ILHAMENTO • FATOR DE POTÊNCIA PRÓXIMO DA UNIDADE (CASO NÃO HAJA PROBLEMA DE • PERFIL DE TENSÃO ELEVADO) • HABILITAR/INCLUIR BLOQUEIO DE RELIGAMENTO AOS RELIGADORES DAS • CONCESSIONÁRIAS EM CASO DE LINHA VIVA

  17. CLASSIFICAÇÃO DAS FALHAS • CURTO-CIRCUITO COM ABERTURA, COM E SEM RELIGAMENTO DO TRONCO • - CURTO-CIRCUITOS FORA DO TRONCO • ABERTURA DO TRONCO SEM FALTA • POTÊNCIA REVERSA • DESBALANÇO DE CARGA • OSCILAÇÃO DE POTÊNCIA

  18. MODO DE FALHA INTERNO AO GCP-32 • CLASSE 0: ADVERTÊNCIA, SEM INTERRUPÇÃO DO GER, MSG NO PAINEL. • - CLASSE 1: IDEM CLASSE 0, ALARME SONORO, PARADA PARCIAL (GER À VAZIO) • CLASSE 2: PARADA TOTAL ANTECEDIDO DE RESFRIAMENTO • CLASSE 3: PARADA TOTAL E IMEDIATA

  19. AJUSTES DAS PROTEÇÕES

  20. AJUSTES DAS PROTEÇÕES Ajuste Proteções da rede Pick - up temporizacao Salto de vetor interno (78) Monofásico:6 graus instantâneo OBS: restrição de tensão de < 70% Trifásico:8graus instantâneo Salto de vetor extern o (78) Monofásico :6graus instantâneo restrição de tensão  20% - - 101,6% 0,06s Sobrefreqüência (81Sob) 92% 0,06s Subfreqüência (81Sub) 110% 0,1s Sobretensão (59) 90% 0,06s Subtensão (27)

  21. RESULTADOS E DISCUSSÃO • CURTO-CIRCUITO NO TRONCO COM RELIGAMENTO RÁPIDO • TRES DESLIGAMENTOS • O GERADOR FOI DESLIGADO PELAS ATUAÇÕES DO 78 INTERNO E EXTERNO • DESLIGAMENTO DO KC POR DROP-OUT

  22. RESULTADOS E DISCUSSÃO • CURTO-CIRCUITO NO TRONCO COM RELIGAMENTO RÁPIDO

  23. RESULTADOS E DISCUSSÃO • ABERTURA DO TRONCO SEM FALTA • QUATRO ABERTURAS • ATUAÇÃO DO RELÉ DE SOBRECORRENTE (I>200% & t > 60ms) APÓS AB. DO RELIGADOR • ATUAÇÕES DOS SALTO DE VETORES INTERNO E EXTERNO

  24. RESULTADOS E DISCUSSÃO • ABERTURA DO TRONCO SEM FALTA

  25. RESULTADOS E DISCUSSÃO • ABERTURA DO TRONCO SEM FALTA (REGISTRO DE CURTA DURAÇÃO)

  26. RESULTADOS E DISCUSSÃO • DESEMPENHO DOS REGULADORES DE TENSÃO E DE VELOCIDADE

  27. RESULTADOS E DISCUSSÃO • CURTO-CIRCUITOS EM OUTROS ALIMENTADORES OU RAMAIS • 129 DESLIGAMENTOS COM E SEM PARADA TOTAL • ATUAÇÃO DOS RELÉS 51 E 78

  28. RESULTADOS E DISCUSSÃO • CURTO-CIRCUITOS EM OUTROS ALIMENTADORES OU RAMAIS

  29. RESULTADOS E DISCUSSÃO • CURTO-CIRCUITOS EM OUTROS ALIMENTADORES OU RAMAIS (CLASSE 1)

  30. RESULTADOS E DISCUSSÃO • DESLIGAMENTO DURANTE OSCILAÇÃO DE POTÊNCIA • QUINZE DESLIGAMENTOS DO GERADOR • ATUAÇÃO DO RELES 78 EXTERNO • SUSPEITA DA SEÇÃO TRANSVERSAL DO TUBO DE ADUÇÃO

  31. RESULTADOS E DISCUSSÃO • POTÊNCIA REVERSA • 47 DESLIGAMENTOS DO GERADOR • ATUAÇÃO DO RELE 32

  32. RESULTADOS E DISCUSSÃO • DESBALANÇO DE CARGA • UM DESLIGAMENTO DO GERADOR • ATUAÇÃO DO RELE 46

  33. CONCLUSÕES • ATUAÇÃO COORDENADA DO GERADOR E RELIGADOR • REDUNDÂNCIA DE PELO MENOS DOIS RELÉS • FALTA DE SELETIVIDADE • BAIXO NÍVEL DE 3a. HARMÔNICA PARA GERADORES COM FATOR DE PASSO 2/3 • PENDÊNCIAS: ELIMINAÇÃO DAS OSCILAÇÕES DE POTÊNCIA, • POTÊNCIA REVERSA -> SERIA PROBLEMA DE QUALIDADE DE GÁS?

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