Artigo Internacional, Nacional e do XXI SNPTEE 68_capa.pdf · ESTADO DA ARTE Em TECNOLOgIAS PARA mONITORAmENTO DE LINHAS DE TRANSmISSãO – b2 maio 19 a 23 – Foz do Iguaçu –

Revista ISSN 1806-1877 nº 68 - Setembro de 2012

Artigo Internacional, Nacional e do XXI SNPTEE

LT HVDC ±600kV de Furnas Centrais Elétricas

Foto: José Lins

Para mais informaçõ[email protected] • Tel.: (21) 2556-5929

Outubro02 a 04 – Rio de Janeiro – RJ WORkSHOP SObRE TRANSmISSãO Em CORRENTE CONTíNuA Em uLTRA-ALTA TENSãO – PANORAmA ATuAL E PERSPECTIVAS FuTuRAS NO bRASIL – b4

21 a 24 – Angra dos Reis – RJ V ENAm – ENCONTRO NACIONAL DE máquINAS ROTATIVAS – A1

Novembro18 a 21 – Florianópolis – SC XI STPC – SEmINáRIO TéCNICO DE PROTEçãO E CONTROLE – b5

26 a 29 – Brasília – DF XII EDAO – ENCONTRO PARA DEbATES DE ASSuNTOS DA OPERAçãO – C2

Dezembro05 e 06 – Campinas – SP ESTADO DA ARTE Em TECNOLOgIAS PARA mONITORAmENTO DE LINHAS DE TRANSmISSãO – b2

maio19 a 23 – Foz do Iguaçu – PR XV ERIAC

Setembro22 a 29 – Belo Horizonte – MG X SImPASE E COLóquIO INTERNACIONAL DO b5

26 a 29 – Brasília – DF XII EDAO – ENCONTRO PARA DEbATES DE ASSuNTOS DA OPERAçãO – C2

Setembro/Outubro28/09 a 04/10 – Brasília - DF REuNIãO ANuAL – b4

Outubro20 a 23 – Brasília - DF XXII SNPTEE – CIgRé

Calendário de eventos

2012 2013

Revista do CIGRÉ-Brasil de publicação trimestral nos

meses de Março, Junho, Setembro e Dezembro para

profissionais que atuam em Sistemas Elétricos de

Potência. A Revista publica artigos de alta qualidade,

apresentados em eventos nacionais e internacionais

do CIGRÉ e do CIGRÉ-Brasil, artigos escritos por Grupos

de Trabalho e Comitês Técnicos do CIGRÉ-Brasil,

além de artigos convidados. A revista tem circulação

nacional e no âmbito do Mercosul. Tem uma tiragem

de 1.000 exemplares e está disponível para download

pelos associados. Os seus leitores estão espalhados

por cerca de 60 empresas e universidades e mais

de 600 especialistas do setor. A data para envio de

Anúncios é até o primeiro dia do mês anterior ao da

publicação. Os custos para publicação de anúncios

em 4 cores na Revista EletroEvolução são os seguintes:

Página Inteira (220mmx307mm) R$ 4.000,00

Meia página (210 mmx 50,5mm) R$ 3.000,00

Contracapa R$ 5.000,00

Verso Capa R$ 4.500,00

Verso Contracapa R$ 4.300,00

Data para envio:

Até o primeiro dia do mês anterior

ao da publicação.

[email protected]

PubLICAçãO DE ANÚNCIOS NA ELETROEVOLuçãO – Sistemas de Potência

EletroEvolução - Sistemas de potência

ISSN 1806-1877 - nº 68 - Setembro de 2012

Conselho editorial:Saulo José Nascimento Cisneiros (PR) - CIGRÉ/ONSJosé Henrique Machado Fernandes - ELETRONORTE

João Guedes de Campos Barros - CEPELJerzy Zbigniew Leopold Lepecki - CIGRÉDourival de Souza Carvalho Junior - EPE

Paulo Gomes - ONSJosé Sidnei Colombo Martini - USP/POLIJosé Wanderley Marangon Lima - UNIFEIHélio Moreira Valgas - ENERGY CHOICE

João Batista Guimarães Ferreira da Silva - DAMP ELECTRICPaulo Cesar Fernandez - CEs A/ELETROBRÁS

José Antonio Jardini - CEs B/USP/POLILuiz Augusto Barroso - CEs C/PSR

Orsino Oliveira Filho - CEs D/CEPELRicardo Cavalcanti Furtado - CONSULTOR

Evanise Neves de Mesquita - CONSULTORA

projeto gráfiCo e edição:Flávia Guimarães

impressão:Rona Editora

tiragem:1.000 exemplares

eletroevolução – sistemas de potênCiaé publicada pelo Comitê Nacional Brasileiro de Produção e

Transmissão de Energia Elétrica (CIGRÉ-Brasil)

diretoria Cigré-brasil:Antônio Varejão de Godoy

Diretor PresidenteJosias Matos de Araújo

Diretor 1º Vice-presidenteSaulo José Nascimento Cisneiros

Diretor 2º Vice-presidenteAntonio Simões Pires

Diretor FinanceiroSérgio do Espírito SantoDiretor Administrativo

endereço:CiGrÉ-Brasil

Praia do Flamengo, 66 – Bloco B – Sala 408 – FlamengoRio de Janeiro – RJ – CEP 22210-903 – Tel: (21) 2556.5929

[email protected]

sum

ário

75 lista dos Comitês de estudoRepresentantes Brasileiros

4 editorial

19 BroChuras tÉCniCas

6 visão estratÉGiCa

8 notíCias

14 relatórios de atividades dos Comitês de estudo

22 artiGo internaCionalApplication and Feasibility of FaultCurrent Limiters in Power Systems

26 artiGo naCionalAnálise das Sistemáticas dos Leilões Promovidos pelos Agentes de Mercado Livre do Sistema Elétrico Brasileiro

34 XXi snPteeUma Análise Tridimensional da Eficiência da Blindagem dos Sistemas de Proteção Contra Descargas Atmosféricas em Subestações

39 XXi snPteeCálculo de Campos Elétricos TridimensionaisTípicos em Linhas de Transmissão

46 XXi snPteeMétodos Quantitativos Aplicados na Otimização da Manutenção Realizando Previsão Orçamentária para Troca de Componentes Buscando Confiabilidade, Mantenabilidade e Disponibilidade de Equipamentos

53 XXi snPteeAvaliação dos Impactos das Características de Operação a Fio D’água das Novas UHES da Região Amazônica na Definição dos Níveis de Segurança para Operação do SIN

62 XXi snPteeInvestigação do Funcionamento do Barramento de Processos (IEC 61850-9-2) Uma Abordagem Prática

68 XXi snPteeMelhoria do Desempenho de Isoladores Utilizados em Subestações Classe 800 kV sob Chuva Intensa

Revista ISSN 1806-1877 nº 68 - Setembro de 2012

Artigo Internacional, Nacional e do XXI SNPTEE

LT HVDC ±600kV de Furnas Centrais Elétricas

Foto: José Lins

4 ELETROEVOLUÇÃO SETEMBRO 2012

editorial

Em maio de 2012, a atual Gestão do Cigré Brasil completou um ano de condução de nossa Entidade. Em particular, o ano de 2011 foi um marco importante para o CIGRÉ no Brasil, pois foram comemorados seus 40 anos de existência no país, um diferencial, pois, são poucas as entidades e empresas que atingem esta idade no país.

No dia 26 de novembro de 2011, o CIGRÉ-Brasil realizou um jantar de comemoração de seus 40 anos no Iate Clube do Rio de Janeiro, na Praia Vermelha. Todos os sócios foram convidados e o jantar foi um momento importante de confraternização e reencontros. Compareceram cerca de 200 convidados e, na ocasião, foi entregue uma placa comemorativa aos ex-presidentes em homenagem a sua contribuição para o fortalecimento do CIGRÉ-Brasil.

No ano de 2011 realizamos com grande êxito dois importantes eventos do CIGRÉ-Brasil: o XXI SNPTEE, que foi

realizado em Florianópolis, coordenado pela Eletrosul e que contou com a participação de mais de 1540 especialistas; e o IX SIMPASE, que foi realizado em Curitiba, coordenado pela COPEL e que contou com a presença de cerca de 350 profissionais. Além de termos tido uma expressiva representatividade no XIV ERIAC, que foi realizado pelo CIGRÉ-Paraguai, no qual tivemos uma delegação de 148 brasileiros. É importante destacar que mesmo em um ambiente com recursos de patrocínios mais escassos, com regras de captação de patrocínio muito mais rígidas, e em um momento de transição entre duas gestões, o CIGRÉ Brasil conseguiu manter a história destes eventos com resultados excelentes para a Organização.

Além desses dois grandes eventos, foram organizados outros 10 específicos em 2011, pelos Comitês de Estudos, sendo: International Symposium – Assessing and Improving Power System Security, Reliability and Performance in Light of Changing Energy Sources, realizado no Brasil pelos SCs C1, C2 e C4, Workshop sobre Planejamento de Elos de Corrente Contínua (B4), Curso de Aterramento de Subestações (B3), Workshop Internacional sobre Cabos Elétricos (B1), Curso sobre Dinâmica de Sistemas de Potência (C2), II SIGAMT – Seminário Internacional de Gerenciamento de Ativos, Manutenção da Transmissão e Desempenho do Sistema Elétrico (C4), Workshop sobre Campos Elétricos e

Correntes Iônicas em Linhas HVDC (B4), Workshop – Superação de Disjuntores por Tensão de restabelecimento Transitória – TRT (A3), Curso Sobre Linhas de Transmissão em Corrente Contínua – HVDC (B2) e Desafios e Oportunidades da Geração Distribuída em Baixa Tensão no Brasil (C6). Em 2012, foram mais quatro eventos dos Comitês A3, C1, C2, além da realização de mais uma Edição do V SMARS – Seminário de Meio Ambiente e Responsabilidade Social do Setor Elétrico, do Comitê C3.

Em 2012, entre 20 e 23 de Maio, o Cigré-Brasil organizou mais uma Edição do SEPOPE, coordenada pelo CEPEL, no qual foram discutidos temas de grande relevância para o Setor Elétrico Brasileiro, como a transmissão de Belo Monte e a sustentabilidade. Sucesso técnico e de público, com mais de 300 participantes, ficou caracterizado que este Evento, marcado no calendário internacional do Cigré, é uma referência no elenco de grandes eventos técnicos do Comitê Nacional Brasileiro do Cigré. Ainda em 2012, a Diretoria do Cigré submeterá ao Conselho de Administração o Regulamento do SEPOPE, que será o marco institucional da continuidade deste Evento do Comitê Nacional Brasileiro. Este marco, a aceitação do convite para coordenar o próximo SEPOPE por Furnas, e a organização do DVD com todos os artigos do SEPOPE representarão o fechamento do ciclo passado, presente e futuro que sustentará a

Um ano de gestão da nova diretoria

ELETROEVOLUÇÃO SETEMBRO 2012 5

editorial

perenidade deste grande Evento do Comitê Nacional Brasileiro.

Ressalta-se que o CIGRÉ-Brasil é uma associação civil que tem como ideal o desenvolvimento, o compartilhamento e a disseminação do conhecimento no campo da energia elétrica, baseada no trabalho voluntário de seus associados e que vem, ao longo de sua história, organizando eventos técnicos por acreditar que essa é uma das mais eficazes formas para alcançar os seus objetivos.

Neste ano de 2012, foi lançado o primeiro livro do CIGRÉ-Brasil em parceria com a Editora Interciência, que já está nas livrarias. Este livro abordando o tema “Mercados e Regulação de Energia Elétrica” for organizado pelo Comitê C5 sob a coordenação do ex Presidente do CIGRÉ-Brasil Eduardo Nery. Trata-se de um importante marco para o desenvolvimento da ciência e da técnica nesta área emergente da eletricidade.

No que se refere às questões administrativas e organizacionais, em 2011, foi dada continuidade a elaboração do Programa Anual de Atividades do CIGRÉ-Brasil, cujo objetivo é apresentar o elenco de atividades a serem realizadas e os documentos programados para serem emitidos no ano, e que serve como um eficaz instrumento de planejamento das atividades e das metas a serem alcançadas por nossa Entidade, a cada ano.

Adicionalmente, o CIGRÉ-

Brasil, em 2011, deu continuidade à organização e à consolidação das atividades de nossa secretaria de modo à melhor atender e apoiar não só a realização dos eventos, como as demandas de nossos associados, bem como revitalizando as instalações de nosso Escritório Central. Em complementação, foram continuadas diversas ações visando ampliar o relacionamento com as Universidades e com os Sócios Estudantes. Estas mudanças permitirão ainda em 2012, o estabelecimento da meta de 1200 sócios equivalentes neste ano.

As edições da revista EletroEvolução durante os anos de 2011 e 2012 foram realizadas rigorosamente em dia, fato este que vem sendo perseguido há muito tempo. Além disso, foi implantada a versão eletrônica da revista desde o número de setembro de 2011. Finalmente, o CIGRÉ está em conjunto com o mundo acadêmico efetuando ações para criar uma Revista Científica, que será titulada Eletroevolução – Tecnologia e Inovação. Como marco inicial deste objetivo, já instituiu a edição de artigos científicos na atual Revista Eletroevolução – Sistemas de Potência.

No campo financeiro em 2011, em função da realização de eventos não só com grande sucesso técnico, mas com superávit importantes, tivemos também um significativo aumento em nossas

disponibilidades a despeito da grande ampliação da utilização dos recursos financeiros. Também fica garantida a sustentabilidade financeira no ano de 2012, que é o ano par de realização da Sessão Bienal do CIGRÉ em Paris, onde o Comitê Brasileiro se faz representar com uma delegação a altura de sua relevância no cenário internacional. Em complementação, tiveram prosseguimento as ações de organização dos processos contábeis do CIGRÉ-Brasil, como a elaboração do Relatório Financeiro estabelecendo indicadores e metas que permitirão o adequado entendimento e acompanhamento da obtenção e aplicação dos recursos financeiros de nossa Entidade.

Destacamos também neste exercício um forte empenho do Cigré-Brasil de aproximação com diversos agentes, como ONS, EPE, Eletrobrás, CTEEP, e outros buscando, no dia a dia, sintonia com o Setor Elétrico Brasileiro.

Assim, após um ano de profícuo trabalho e com inúmeras realizações, iniciamos o segundo ano de Gestão com renovado entusiasmo visando à conclusão das metas de nossa gestão, por meio do trabalho voluntário e participativo e contando com a colaboração de todos os associados, e cada vez mais, do próprio Setor Elétrico Brasileiro.

Antonio Varejão de godoy, Presidente do Cigré-brasil


visão estratÉGiCa

É imprescindível, em uma análise do Setor Elétrico Brasileiro, reafirmar que o atual modelo do Setor Elétrico estruturado pela Presidente da República, quando esteve à frente do Ministério de Minas e Energia deu certo. Os pilares da segurança do atendimento ao mercado, da universalização, da modicidade tarifária e da sustentabilidade estão consolidados. O Programa Luz Para Todos é exitoso; a palavra racionamento não faz parte do nosso dia a dia; os Leilões de Geração e Transmissão propiciaram a perpetuação dos investimentos necessários para o atendimento ao mercado; a participação das Empresas Estatais nos processos de leilão propiciou um aumento dos deságios e o crescimento com modicidade tarifária.

Neste contexto, o Sistema Interligado Nacional cresceu e aumentou sua confiabilidade. O Sistema Interligado Nacional atingiu 98,6 mil km de Linhas de 230 kV a 750 kV, CA e CC. A malha de transmissão funciona como uma usina virtual, que aumenta a

confiabilidade e a segurança do Sistema, otimizando os recursos energéticos. Neste contexto a Chesf tem uma participação de 19% da rede e de 20% da capacidade de transformação, teve uma participação significativa nos últimos anos e continuará a ser um Agente importante neste segmento, atuando de forma corporativa ou através de participações em Sociedades de Propósito Específico.

O novo cenário energético internacional parece apontar para o Brasil um papel de protagonista no aproveitamento de fontes alternativas, considerando o potencial de expansão do nosso país nesta área. Cabe ressaltar que a expansão não é o único desafio, sendo apenas uma face da moeda. É preciso avançar tecnologicamente na integração das diversas fontes energéticas, de forma a possibilitar a construção, em longo prazo, de uma matriz cuja tendência é de ter mais componentes com participação significativa. A geração distribuída e capilaridade do nosso sistema de transmissão garantem um crescimento sustentável.

No caso específico da energia elétrica, a matriz brasileira hoje apresenta uma capacidade instalada de perto de 85 mil MW de hidroelétricas, equivalendo a 75% do total. As termoelétricas representam 16%, e o restante são de pequenas plantas. O potencial de hidroeletricidade disponível é de cerca de 170 mil MW, mas as restrições ambientais podem reduzir este potencial substancialmente. Pode-se afirmar que haverá hidroeletricidade a ser explorada por mais 40 ou 50 anos. Na verdade, quando se considera horizonte até o final do século, vê-se claramente a necessidade de perseguir outros caminhos.

A opção de geração de eletricidade a partir de usinas nucleares não pode ser descartada, apesar do “efeito Fukushima”, que está levando alguns países a estacionar ou mesmo reduzir esta parcela nas suas matrizes eletro energéticas. Neste contexto, é fundamental reafirmar que os especialistas

João bosco de Almeida, Presidente da Chesf

Fontes de Energia Integradas – as Perspectivas de Médio e Longo Prazo


visão estratÉGiCa

entendem que a geração nuclear é segura, e a Chesf, com certeza contribuirá com o país na inserção desta fonte na Região Nordeste.

As fontes alternativas renováveis, portanto, terão suas participações, como fontes complementares e não estruturantes, incrementadas, e os próximos dez anos serão fundamentais para ditar os rumos do século.

A capacidade instalada de energia eólica tem hoje uma perspectiva de crescimento de duas a três vezes na próxima década, em termos mundiais. A corrida hoje é liderada pela China, seguida de Estados Unidos, Alemanha e Espanha. No Brasil, o Plano Decenal 2020 prevê um aumento de 1,3GW para 11,3GW entre 2011 de 2020, com um aumento da participação de 6 vezes na sua parcela na matriz eletro energética. Os custos por MWh já foram bastante reduzidos, se aproximando dos empreendimentos hidroelétricos. O potencial brasileiro é enorme, e destaca-se aqui o papel dos estados nordestinos, que hoje detêm 60% da potência instalada, e se considerarmos as plantas em construção ou outorgadas, chegará a mais de 75% do total no curto prazo.

A biomassa pode responder por uma parte destas energias complementares, particularmente na Região Sudeste (São Paulo), aproveitando o bagaço de cana das usinas. A capacidade atual é de 7 GW, com a perspectiva de se tornar 25 GW em 2019.

As plantas solares fotovoltaicas hoje representam parcela de 1% em termos mundiais, mas constituem a principal promessa para as décadas seguintes. Os custos ainda não são competitivos, mas decrescerão significativamente nos próximos dez anos, e a evolução tem sido exponencial nos últimos anos. Os níveis de irradiação solar no Brasil se aproximam daqueles observados em países do Oriente Médio, e o avanço tecnológico permitirá uma integração adequada destas fontes com características intermitentes com as demais fontes tradicionais. As dúvidas hoje existentes quanto à participação de fontes solares serão dirimidas, em especial aquelas relativas a plantas de maior porte. Para as centrais de microgeração (até 100 kW) e minigeração (até 1 MW) distribuídas baseadas em fontes renováveis,

o caminho já está aberto e regulamentado por meio da Resolução Normativa nº 482 da ANEEL, recentemente publicada, que institui, entre outros aspectos, o sistema de compensação de energia elétrica, no qual a energia gerada pelas unidades consumidoras com microgeração ou mininigeração distribuídas compensa a energia consumida.

Mesmo sendo o atual modelo exitoso, é fundamental que sejam feitos pequenos ajustes: na viabilidade inicial da fonte solar, na integração dos prazos de implantação planejados para os sistemas de Transmissão e Geração e principalmente, em uma caracterização mais realista dos prazos de licenciamento na implantação de sistemas de transmissão pelos Editais da ANEEL.

A integração inteligente de um conjunto cada vez mais diversificado e distribuído de fontes de geração de energia e deste com a rede de transmissão é fundamental neste cenário a se desenhar em um futuro próximo. As tecnologias que darão suporte a esta integração também serão multidisciplinares, passando pela constituição de sistemas informatizados inteligentes, previsões meteorológicas, previsões de carga, etc. No plano das oportunidades de trabalho, é possível imaginar o quanto se alargará a perspectiva dos profissionais que serão necessários para fazer funcionar esta rede. Tecnologia da Informação, Engenharia, Comunicação, Estatística, Meteorologia, e outras tantas ciências terão que evoluir de mãos dadas. Já há um novo desafio, e o Brasil saberá executar esta reinvenção da energia elétrica, talvez tão importante quanto a que possibilitou, há mais de 100 anos, a sua utilização nos meios de produção e no quotidiano das pessoas.


notíCias

Foi realizado no período de 28 a 30 de março de 2012, no auditório de Furnas Centrais Elétricas no Rio de Janeiro, o Tutorial sobre Experiência Adquirida com a Integração de Parques Eólicos. Este tutorial forneceu uma visão completa dos aspectos de integração das usinas eólicas aos Sistemas de Potência. Foram abordados aspectos referentes à conexão das usinas, requisitos mínimos dos geradores, procedimentos de rede, previsão da geração, despacho, controladores, desempenho quando de distúrbios na rede, determinação e alocação da reserva de potência, influência do grau de penetração da geração eólica.

Os palestrantes foram o Dr. Rui Pestana, que é Subdirector da REN - Rede Eléctrica Nacional, S/A, sendo responsável pelo Departamento de Sistemas e Desenvolvimento da Direção da Gestão do Sistema, e o Dr. Miguel de la Torre Rodriguez, que é o Coordenador da Área de Suporte Operacional do Centro Nacional de Controle de Energias Renováveis (CECRE) da Red Elétrica de España.

Programação do Tutorial

Palestrante: Miguel de la Torre - 28 e 29/03/2012 (manhã)• A utilização de geração eólica na Espanha:• Aspectos relacionados a requisitos dos Procedimentos de

Rede• Principais tópicos associados à integração das usinas

eólicas, lições aprendidas• Observabilidade: Acompanhamento da produção em

tempo real• Aspectos operativos associados com os controles dos

geradores

Palestrante: Rui Pestana - 29 (tarde) e 30/03/2012• A utilização da energia eólica em Portugal:• Análise das séries temporais de produção:• Perspectivas de evolução da potência instalada• Previsão da produção eólica• Certificação da produção eólica relativo aos requisitos do

código da rede:• Desempenho dos parques eólicos frente a incidentes na

rede• Necessidades de reserva adicionais devido à produção

eólica• Novos requisitos à produção eólica

A realização do Tutorial sobre experiência adquirida com a integração de parques eólicos foi uma oportunidade ímpar

para uma discussão de alto nível de tópicos relacionados à inserção de grandes blocos de geração eólica em redes de transmissão. Eventos como esse tutorial são de fundamental importância para os profissionais brasileiros e é uma oportunidade para aquisição de conhecimento, relacionado a um assunto que irá se tornar cada vez mais importante e complexo no futuro, que é a integração de fontes alternativas de energia na matriz energética nacional.

A elevada penetração de geração eólica nos países dos palestrantes permitiu aos participantes anteciparem e discutirem futuros problemas que possam ocorrer no Sistema Interligado Nacional (SIN), quando da integração de grandes blocos de energia eólica. Além disso, foram abordados problemas que ocorreram em seus países e as soluções que foram adotadas, como, por exemplo, na questão relacionada ao Under Voltage Ride Through (UVRT), em que o Grid Code europeu, que entrará em vigor ainda esse ano, estabelece que os aerogeradores devem suportar um valor nulo de tensão por 50 ms durante distúrbios na rede.

Comitê de Estudo C2 realiza Tutorial sobre Experiência Adquiridacom a Integração de Parques Eólicos


notíCias

O Tutorial foi realizado de 06 a 08 de março de 2012, em São Paulo, numa promoção conjunta da CTEEP e do Cigré-Brasil. Este tutorial teve por objetivo oferecer uma visão completa dos problemas de estabilidade e controle de sistemas de potência. Isto incluiu os conceitos básicos, aspectos físicos dos fenômenos, métodos de análise, exemplos de ocorrências de instabilidade em sistemas reais, desafios para a operação segura de sistemas de potência modernos, e uma extensa abordagem para melhoria da estabilidade e segurança do sistema.

O palestrante foi o Dr. Phraba Kundur, que é PhD em engenharia elétrica pela Toronto University e tem mais de 40 anos de experiência na área de eletricidade. Atualmente é presidente da Kundur Power System Solutions Inc., em Toronto, Ontario. Foi presidente e CEO da Powertech Labs Inc., subsidiária de pesquisa e tecnologia da BC Hydro, de 1994 até 2006. Antes de ingressar na Powertech, trabalhou na Ontario Hydro por aproximadamente 25 anos como técnico e gerente na área de planejamento de sistemas elétricos.

Conteúdo do CursoThis three-day course provided a comprehensive overview

of power system stability and control problems. This includes the basic concepts, physical aspects of the phenomena,

methods of analysis, examples of incidents of system instability, challenges to the secure operation of present-day power systems, and comprehensive approach to enhancing system stability and security. The book Power System Stability and Control by Prabha Kundur, McGraw-Hill, Inc., 1994 will be used as reference for the course.

1º dia• Introduction to Power System Stability• Review of Equipment Characteristics and Modeling• Control of Active Power and Frequency• Control of Reactive Power and Voltage• Transient (angle) Stability

2º dia• Small-Signal (angle) Stability• Subsynchronous Oscillations• Voltage Stability

3º dia• Frequency Stability• Wind Turbine Generators• Major Power Grid Blackouts in 2003• Comprehensive Approach to Power System Security

Comitê de Estudo C2 realiza Tutorial sobre Power SystemDynamics and Control


XXI SNPTEEnotíCias


notíCias


notíCias


notíCias


relatórios de atividades dos Comitês de estudo

1. Relatório Anual de Atividades - 2011a. Coordenação e Secretaria

• Coordenador: Raul Balbi Sollero – E-mail: [email protected] – Fones: 21-2598.6386/ 9116.2026.

• Secretário: Jorge Miguel Ordacgi Filho – E-mail: [email protected] – Fones: 21-2203.9816/9112.6374.

b. Escopo Técnico do Comitê de Estudos b5O Comitê de Estudos B5 cobre os princípios, projetos,

Comitê de Estudo B5 - Proteção e AutomaçãoRelatório Anual de Atividades de 2011 e Plano de Metas para 2012

1. Relatório Anual de Atividades de 2011a. Coordenação e Secretaria

Coordenador: Ricardo de Oliveira Melo – E-mail: [email protected] – Fones: 81-3229.2420 . Secretário: Fábio Nepomuceno – E-mail: [email protected] – Fones: 81-3229.3042.

b. Escopo Técnico do Comitê de EstudoProjeto, construção e manutenção de subestações e

instalações elétricas de usinas, excluindo os geradores. O CE conta com 13 membros regulares atuantes.

c. grupos de Trabalho em Andamento c.1. Coordenação das Áreas de Aconselhamento Nacionais e

Grupos de Trabalho em Andamento - Coordenadores• AA-01 - Concepção de Subestações - Fábio Nepomuceno Fraga

• AA-02 - Subestações Isoladas a SF6 - Atualmente sem coordenador

• AA-03 - Subestações Isoladas a Ar - Antonio Varejão de Godoy

• AA-04 - Sistemas Secundários - Atualmente sem coordenador

• AA-05 - Gerenciamento de Subestações - Atualmente sem coordenador

c.2. GTs Internacionais – Representantes brasileiros • AA-01- Consepts and Developmentsn - Fábio Nepomuceno Fraga

• AA-02 - Gas Insulated Substation - Atualmente sem representante

• AA-03 - Air Insulated Substation - Antonio Varejão de Godoy• AA-04 - Substation Manegement - Atualmente sem representante

d. Atividades do CE em 2011d.1. Atividades Nacionais

• Realizado curso de Aterramento de Subestações em Recife, de 27 a 29/04/2011.

• Participação da relatoria do GSE no XXI SNPTEE e no XIV ERIAC.

• Primeira colocação no grupo GSE do XXI SNPTEE com o artigo: Desafios para o projeto de uma subestação de 4800MVA de potência instalada e 63kA de corrente de curto-circuito no setor 230kV.

• Indicado o novo coordenador para o biênio 2012-2014, Eng. Fábio Nepomuceno Fraga, atual secretário do CE-B3.

d.2. Atividades InternacionaisParticipação em reuniões • Sessão Administrativa do SC-B3, em Chicago, Antônio Varejão de Godoy.

• WG B3.23 - Guidelines for uprating and upgrading of substations, Fábio Fraga.

• WG B3.21 - Turn-Key Substations, Antonio Varejão de Godoy.• JWG B3.31 - Ricardo de Oliveira Melo.

Assuntos gerais do SC b3 tratados na reunião administrativa em 18/05/2011, em Chicago, Illinois

Foram informados os novos Grupos de Trabalho:• WG B3.29 - Testes em UHV Subestações em construção e operação.

• WG B3.30 - Guia para minimizar o uso do SF6.• WG B3.31 - Subestações AIS em condições climáticas severas

• WGB3.32 - Economia através da otimização da manutenção.• WGB3.34 - Impacto esperado no Gerenciamento de SE.• JWG B3/B1.27 - Aspectos Econômicos de GIL

Agenda das próximas reuniões:• Reunião do SC B3 2012, Paris, de 27 a 30 de agosto de 2012.• Reunião do SCB3 2013, Brisbane, Austrália, em conjunto com o SC-D1, entre 7 e 13 de setembro.

2. Plano de metas para 2012Reuniões (nacionais e internacionais)• Reunião Nacional: CE-B3, Rio de Janeiro, novembro de 2012.• Reunião Internacional: SC-B3, Paris, em agosto 2012.

Plano de Ação 2012:• Viabilizar a participação ativa dos Coordenadores dos GTs nacionais e dos novos representantes nos WG e TF internacionais.

• Traduzir duas brochuras publicadas no SC-B3.• Traduzir o material sobre barramentos de subestações divulgado na África do Sul.

• Organizar a FT sobre o livro de Subestações.• Organizar a 2ª edição do curso sobre aterramento de subestações.

• Organizar curso sobre dimensionamento de barramento de subestações.

• Aumentar a representatividade do CE-B3 com a participação de outros agentes do setor elétrico.

Comitê de Estudo B3 - Subestações

Relatório Anual de Atividades de 2011 e Plano de Ação para 2012



aplicações, coordenação, desempenho e gerenciamento de:• Sistemas de proteção• Controle e automação de subestações• Equipamentos e sistemas para controle remoto• Equipamentos e sistemas de mediçãoTodos os aspectos técnicos, organizacionais e econômicos

são considerados, incluindo a formação e treinamento de pessoal. É dada ênfase ao projeto e aplicações de tecnologias digitais e a uma abordagem moderna para sistemas integrados, incluindo o hardware e software para a aquisição de informações de estado do sistema, comunicação de dados locais e remotos e execução de comandos de controle. O CE-B5 contou com 34 membros regulares ativos e 53 membros observadores ativos em 2011.

c. grupos de Trabalho em Andamento - Representantes brasileiros

• WG-B5.14 - Wide Area Protection & Control Technologies - Roberto Campos de Lima.

• WG-B5.24 - Protection Requirements on Transient Response of Voltage and Current Digital Acquisition Chain - Marco Antonio Rodrigues.

• WG B5.27 - Implications and Benefits of Standardized Protection Schemes - Denys Lellys.

• JWG B5/D2.30 - Communications for HV Substation Protection & Wide Area Protection Applications - Ubiratan Alves do Carmo.

• WG B5.31 - Life-time Management of Relay Settings (encerrado em 2011) - Júlio César Marques de Lima.

• WG B5.36 - Applications for Protection Schemes Based on 61850 - Rui Menezes de Moraes até dez/2011.

• WG B5.37 - Protection, Control and Monitoring of Shunt Reactors - Antônio Carlos da Rocha Duarte.

• WG B5.39 - Documentation requirements from design to operation to maintenance for DSAS - Marcelo Paulino.

• WG B5.40 - Education, Qualification and Continuing Professional Development of Engineers in Protection and Control Allan Cascaes Pereira.

• WG B5.42 - Experience concerning availability and reliability of DSAS - Mário Roberto Bastos.

• WG B5.43 - Coordination of protection and control of future network - Jorge Miguel Ordacgi Filho.

• WG B5.45 - Acceptance, Commissioning and Field Testing Techniques for Protection and Automation Systems - Pablo Humeres Flores.

• WG B5.46 - Application and management of cyber security measures for P&C systems - Ubiratan Alves do Carmo.

• WG B5.47 - Network Protection Performance Audits - Júlio César Marques de Lima.

• WG B5.49 - Protection & Automation of Shunt Capacitors - Jayme Silva.

d. Atividades do CE em 2011d.1. Reuniões no Brasil

Foram realizadas duas reuniões de caráter administrativo em 2011, em 28/03/2011 e 05/12/2011, cujas atas podem ser consultadas, respectivamente, nos seguintes endereços: http://www.ceb5.cepel.br/arquivos/atas_e_relatorios/Ata_11a_Reuniao_CE-B5_20110328-APROVADA.pdf e http://

www.ceb5.cepel.br/arquivos/atas_e_relatorios/Ata_12a_Reuniao_CE-B5_20111205-MINUTAv02.pdf .

Adicionalmente, foi realizada uma reunião de caráter técnico, em 01-02/08/2011, de preparação para participação no Colóquio do SC B5 em Lausanne.

d.2. Reuniões no exteriorEm 2011 o CE-B5 teve a oportunidade de se fazer

representar no Study Committee B5Annual Meeting and Colloquium, realizado em Lausanne na Suíça entre 12 e 17 de setembro de 2011 por uma delegação composta por 10 representantes, todos com apoio do Cigré-Brasil. Todos os membros participaram de reuniões dos seus respectivos Working Groups, incluindo o Eng. Fernando Viotti, que representou o Eng. Antônio Carlos Duarte, membro do WG B5.37.

d.3. Eventos no BrasilEm 2011, o CE B5 atuou como comitê de apoio ao Cigré-

Brasil na coordenação técnica do IX Simpósio de Automação de Sistemas Elétricos. Esta nona edição do IX SIMPASE, organizada pela COPEL e realizada em Curitiba, de 14 a 20 de agosto de 2011, apresentou a inovação de discutir, além de sua pauta tradicional, dois assuntos especialmente atuais:

Construindo o Futuro• Impacto da geração distribuída conectada à rede de

distribuição na segurança elétrica do sistema. Aspectos Regulatórios. Desempenho das ferramentas de avaliação

• Novas tendências e tecnologias de Sistemas de Supervisão e Controle aplicados na automação e no telecontrole de instalações e sistemas elétricos de G, T e D.

Vivenciando o Presente • Automação e digitalização de usinas, subestações, redes

de distribuição e instalações de grandes consumidores• Automação de Centros de Operação e de Atendimento • Integração de Sistemas de Supervisão e Controle

Local de Instalações e de Centros de Operação com os Sistemas Corporativos

• Aspectos econômicos, financeiros e de desempenho associados à automação.

d.4. Eventos no exteriorA participação brasileira no exterior em 2011 foi focada

no Colóquio de Lausanne, tendo a destacar a participação do Brasil como Special Reporter do Tema Preferencial 3, Performance of protection systems whilst the network is under stress,além da apresentação de várias contribuições técnicas.

e. DestaquesDestaca-se em 2011 a consolidação da escolha do Brasil

para organizar o Colóquio e sediar a reunião de 2013 do Study Committee B5 em evento associado ao X SIMPASE. Este assunto foi tratado especialmente, em16/09/2011, na Reunião Anual do SC-B5, com a apresentação pelo representante brasileiro das primeiras informações à respeito da organização do Colóquio 2013 em Belo Horizonte com a CEMIG como empresa anfitriã.




Coordenador: Ailton Ricaldoni Lobo – E-mail: [email protected]

Secretário: Alexandre Rasi Aoki – E-mail: [email protected] – Fones: 41-3361.6012/8416.8517.

b. Escopo Técnico do Comitê de EstudoAvaliação do impacto técnico de novas características

de distribuição sobre a estrutura e operação do sistema: desenvolvimento da geração distribuída, dispositivos para armazenamento de energia, gerenciamento pelo lado da demanda e eletrificação rural. O CE-C6 contou com 12 membros atuantes em 2011.

c. grupos de Trabalho em Andamento c.1. Nacionais - Coordenadores

• TF-C6.04.01 - Critérios de conexão de geração distribuída na rede de distribuição - Jorge Luiz Teixeira.

c.2. InternacionaisRepresentantes brasileiros• WG-06.04 - Planning and Optimization Tools for Distributed Generation - Alexandre Rasi Aoki.

• WG-C6.15 - Sistemas de Armazenamento para o Setor Elétrico - Antônia Sônia Alves Cardoso Diniz.

Em fase de definição de representantes brasileiros nos seguintes WG

• WG-C6.11 - Development and operation of active distribution networks.

• JWG-C3.05/C6.14 - Environmental impact of Dispersed Generation.

• WG-C6.16 - Technologies employed in rural electrification. • JWG-C1/C2/C6.18 - Coping with limits for very high

penetrations of renewable energy. • WG-C6.19 - Planning and optimization methods for active distribution systems.

• WG-C6.20 - Integration of electric vehicles in electric power systems.

• WG-C6.21 - Smart Metering - state of the art, regulation, standards and future requirements.

• WG-C6.22 - Microgrids Evolution Roadmap.

d. Atividades do CE em 2011d.1. Reuniões no Brasil (Grupo de Apoio à Gestão do CE-C6)

• 22/02/2011, Belo Horizonte, 8 participantes.• 27/04/2011, Belo Horizonte, 8 participantes.• 10/08/2011, Organização de evento sobre Geração

Distribuída, Campinas, 6 participantes.• 01/09/2011, Belo Horizonte, 6 participantes.• 02/12/2011, Campinas, 9 participantes.

Comitê de Estudo C6 - Sistemas de Distribuição e Geração DistribuídaRelatório Anual de Atividades de 2011 e Plano de Metas para 2012

2. Plano de metas para 2012a. Reuniões

Estão previstas 3 reuniões em 2012, respectivamente, em março, em meados do ano onde será feito um Seminário Interno de Preparação para a Bienal, e no final do ano. Será mantida a prática recente em que a segunda reunião terá uma parte inicial destinada à consolidação da participação no evento anual do CE-B5, quando os membros da Delegação Brasileira prestarão contas técnicas e debaterão os assuntos tratados e os destaques com os demais participantes do CE-B5.

Está sendo estudada a realização em Florianópolis de reunião do WG B5.43 - Coordination of Protection and Automation for Future Networks, coordenado por Mark Adamiak (US) e que tem o colega Jorge Miguel Ordacgi Filho como membro correspondente, por ocasião da realização do XI STPC. Também se encontra em cogitação a participação do Brasil como membro regular neste WG, dado o seu valor estratégico.

b. EventosA Sessão Bienal do Cigré está prevista para ser

realizada em agosto de 2012. Mais uma vez está prevista a participação de vários membros do CE-B5. Para sua preparação, será realização um Seminário Interno assim que os artigos estiverem disponíveis, cabendo a um grupo seleto de participantes do CE-B5 o estudo e a apresentação dos artigos mais relevantes para enriquecer nossa participação. O Seminário Interno deverá ter lugar na Sede do CIGRÉ-Brasil no Rio de Janeiro.

Destaca-se para esta Bienal a formalização do colega Iony

Patriota de Siqueira, da CHESF, como o novo Chairman do SC-B5, que é motivo de orgulho para nós e, principalmente, trazendo oportunidades ainda maior para o crescimento e participação internacional de profissionais brasileiros.

Os dois artigos do CE B5 aprovados para a Bienal 2012 são: Data and Information Structure to Cope with Sharing and Allocation of PAC Functions, de J.M. Ordacgi F., H.C. Toledo S., I.P. Siqueira, M.A. Rodrigues, F.A. Viotti, A.C. Esteves, U.A. Carmo, R.B. Sollero, R.M. Moraes, O.F. Riccieri, A.T.A. Pereira; e Digital Fault Recordings: practices and perspectives for automated data retrieval, information management and analysis in a large Brazilian utility, de M.A.M. Rodrigues, M.A.F. Ramos, D.A.M. Villela, R. Farizele, J.E.Silva Fo.

A 10ª edição do Seminário Técnico de Proteção e Controle (X STPC), promovido pelo CE-B5, será organizado pela ELETROSUL, em Florianópolis, de 18 a 21 de novembro de 2012, no Costão do Santinho Resort. Nesta edição serão discutidos tanto os temas mais atuais quanto aqueles tradicionais da área de proteção e automação local. Esta edição do STPC será especial, uma vez que, em seguida, de 21 a 23/11/12, será realizada a 1ª edição da PAC World Latin American Conference, ampliando o alcance do seminário ao propiciar a troca de experiências com os renomados especialistas internacionais que contribuem com este evento, promovido pela prestigiosa revista PAC World Magazine.

c. metas adicionaisA principal meta do CE-B5 para 2012 será a organização

conjunta do Colóquio do SC-B5 e do X SIMPASE, que será realizado em 2013 e terá a CEMIG como empresa anfitriã.


d.2. Reuniões no exterior• WG-C6.19: 14/09/2011 em Bologna, Itália.• SC-C6: 16/09/2011 em Bologna, Itália.

d.3. Eventos no BrasilRealização do evento “Desafios e Oportunidades da

Geração Distribuída em Baixa Tensão no Brasil” em 05 de Outubro de 2011 na Cemig em Belo Horizonte.

d.4. Eventos no exteriorXIV ERIAC no Paraguai. Artigo apresentado: Análise do

controle de fontes de GDS e seus impactos na rede da CPFL.CIGRÉ Symposium Electric Power System of the Future

- Integrating supergrids and microgrids, 13-15 September 2011, Bologna, Italy. Apresentação do artigo “Evaluation of integration of distributed generation and determination of its optimal location in the circuits of distribution networks of

electricity, from a technical standpoint and economically”.

2. Plano de metas para 2012a. Reuniões (nacionais e internacionais)

Reuniões de discussão das atividades do CE-C6.Participação nas reuniões dos WG e SC na Bienal 2012.

b. EventosOrganização de Evento Sobre Geração Distribuída.

c. Metas adicionais• Captação de novos membros para o CE-C6• Organização de curso relacionado à Geração Distribuída.• Participação na Sessão Bienal 2012.• Elaboração de Brochura Técnica sobre tópicos com

experiências internacionais de Geração Distribuída em Baixa Tensão.

• Atualização de documentos no Portal do Cigré.



Coordenador: Orsino Oliveira Filho – E-mail: [email protected] – Fones: 21-2598.6020/9644.0979.

Secretário: Jayme Leite Nunes Jr. – E-mail: [email protected] - Fones: 11-3074.4045/8368.9961.

b. Escopo Técnico do Comitê de EstudoAs atividades do CE-D1 estão relacionadas com o

monitoramento e avaliação de:• materiais novos e existentes aplicados em tecnologia

elétrica.• técnicas de ensaio e medição em alta tensão.• técnicas de diagnóstico.• tecnologias emergentes com expectativas de ter

impactos significativos nos Sistemas Elétricos de Potência em médio e longo prazos.

As atividades do CE-D1 são focalizadas, principalmente, em sistemas de transmissão e distribuição de energia elétrica, mas tecnologias emergentes aplicadas à geração de energia elétrica são especificamente consideradas. Dentro desse escopo, o trabalho do CE-D1 é científico, por natureza, e tem como objetivo maior a pronta provisão de informações sobre novos desenvolvimentos e tendências para outros comitês de estudo do CIGRÉ-Brasil. Por meio do seu trabalho, o CE-D1 procura manter o CIGRÉ-Brasil totalmente ciente da evolução de materiais e tecnologias relevantes para as suas atividades. Nos casos em que o escopo das atividades do CE-D1 se sobrepõe ao de outros CEs, são feitos esforços para uma boa comunicação e cooperação, coordenação das atividades e, onde apropriado, a realização de atividades conjuntas.

c. grupos de Trabalho em Andamento c.1. Nacionais - Coordenadores

• GT-D1.01 - Líquidos Isolantes - Djalma Gomes da Silva Jr.• GT-D1.02 - Avaliação das Metodologias para Análise de

Bifenilas Policloradas em Óleo - André Sá. • GT-D1.34 - Técnicas PDC e LCM para Diagnóstico da

Condição da Isolação Sólida e do Óleo Isolante (OVI-OMI)

- Humberto A. P. Silva e Helena M. Wilhelm. • GT-D1.35 - Aplicação e Interpretação do Ensaio de

Resposta em Frequência em Transformadores de Potência e Reatores - Helvio J. Martins.

• Grupo de Apoio à Gestão do CE-D1 - Orsino Oliveira Filho e Jayme Leite Nunes Jr.

c.2. Internacionais - Representantes brasileiros • WG-D1.38 - Emerging Test Techniques Common to High Temperature Superconducting (HTS) Power Applications - Alexander Polasek.

• JWG-A2-D1.46 - Field experience with transformer solid insulating ageing markers - André Sá.

• WG-D1.36 - Special requirements for dielectric testing of UHV equipment - Darcy R. de Mello, Ricardo Wesley S. Garcia e Orsino Oliveira Filho.

• WG-D1.27 - Material Properties for New and Non-ceramic Insulation - Eliane Guerra C. Gonzalez e Darcy R. de Mello.

• JWG -1-A2-47 - New frontiers of Dissolved Gas Analysis (DGA) interpretation for power transformers and their accessories - Jayme Leite Nunes Junior e Adriana de Castro Passos Martins.

• AG D1.01 - Liquid and Liquid Impregnated Insulation Systems - Orsino Oliveira Filho.

• WG D1.40 - Functional Nanomaterials for Electric Power Industry - Tarik Mohallem.

• WG D1.30 - Oxidation Stability of Transformer Insulating Fluids - Ivanka Atanasova-Höhlein e Helena Wilhelm.

d. Atividades do CE em 2011d.1. Reuniões no Brasil

• Grupo de Apoio à Gestão do CE-D1: 14/03/2011, 3ª Reunião, Nynas, São Paulo, 8 participantes.

• GT-D1.01: 16/03/2011, 31ª Reunião, Metro, São Paulo, 31 participantes.

• GT-D1.02: 28/04/2011, 3ª Reunião, Celg, Goiânia, 18 participantes - 30/06/2011, 4ª Reunião, MGM, Campinas, SP, 19 participantes.

• GT-D1/A2.35: 18/03/2011, 1ª Reunião, Cepel, Rio de Janeiro, 10 participantes.

Comitê de Estudo D1 - Materiais e Tecnologias Emergentes de EnsaiosRelatório Anual de Atividades de 2011 e Plano de Metas para 2012



• GT-D1.34: 27/09/11, 1ª Reunião, IEE-USP, São Paulo, 06 participantes - 17/10/11, 2ª Reunião, IEE-USP, São Paulo, 05 participantes - 16/11/11, 3ª Reunião, IEE-USP, São Paulo, 04 participantes.

d.2. Reuniões no exterior - Participantes• SC-D1: Kyoto, September15th - Orsino Oliveira Filho

(Proposta de Joint Colloquium D1/B1 no Brasil em 2015)• AG-D1.01: Kyoto, September 11th - Orsino Oliveira Filho.• WG-D1.38: September 23rd, Holanda - Alexander Polasek (Técnicas de ensaio em SCFCL / Limitadores de Corrente de Falta Supercondutores; Especificações de SCFCL´s do tipo resistivo; Proposta sobre terminologia e discussão sobre a estrutura de tópicos da brochura técnica).

• WG-D1.36: Stralsund, August 28-29 - Ricardo Wesley Garcia (Participação no TG07 Wet testing & Pollution; Proposta de Reunião do WG em 2013 no Brasil).

• WG-D1.27: Islândia, July 5 - Ricardo Wesley Garcia e Eliane Guerra (Contribuição Técnica sobre Application of thermogravimetric analysis (TGA) as fingerprinting/quality control for final users of silicone or EPDM rubber insulation products de Eliane Guerra e Luiz Alberto Silva).

d.3. Eventos no BrasilArtigos apresentados no XXI SNPTEE

• GTM 13: Avaliação do Processo de Regeneração de Óleo Vegetal Isolante - Estudo em Escala Laboratorial, Silas Batista Gomes Junior; Guilherme Barrachina Stocco; Roberto Jasinski; Helena Maria Wilhelm.

• GTM 17: Reciclagem de óleo Mineral Isolante Contaminado por PCB, Paulo O. Fernandes; Claudio A. Galdeano.

• GTM 18: Avaliação da Extensão da Vida Útil do Papel Kraft Isolante em Ésteres Naturais (Óleo Vegetal Isolante), Helena Maria Wilhelm; Claudio A. Galdeano; Milton M. da Silva Junior; Luiz Alexandre Campos dos Santos; Adriano Cabrino; Paulo O. Fernandes.

• GTM 26: A Técnica de SFRA sua Avaliação Prática – Um Estudo Baseado em Medições e Modelos, Daniel Carrijo P. Araújo; Marcos Eduardo Guerra Alves.

• GTM 34: Avaliação de Isoladores Naturalmente Envelhecidos: Caracterização de Isoladores Poliméricos de Alta Tensão com mais de 5 Anos de Serviço em Ambientes Agressivos; Ricardo Horacio Corral; Rodolfo Cardoso de Jesus; Silvio Luiz Miranda Brito; Adriano Aparecido Dellallibera; Paulo Roberto Anderson; Ricardo Borges de Oliveira.

Artigos apresentados no XIV ERIAC • D1-01: Avaliação de acidente com isolador polimérico

para 500 kV com 14 anos de instalação, Darcy R. Mello.• D1-02: Avaliação de desempenho e otimização energética

de um sistema de geração de energia com células a combustível, José Geraldo de Melo Furtado.

• D1-03: Desempeño de Compuestos de Caucho de Silicona HTV en Ensayos de Encaminamiento Eléctrico y Erosión en Corriente Alternada y en Corriente Contínua, Rodolfo C. de Jesús, Ana Cláudia Balestro e Darcy Ramalho de Mello.

• D1-06: Geração de energia elétrica a partir de resíduos sólidos urbanos (RSU): Uma Avaliação Conceitual das Tecnologias, José Geraldo de Melo Furtado.

• D1-09: Simulação do Comportamento do Supercondutor Bi-2212 para Limitação de Corrente de Curto-Circuito,

Wescley Tiago B. de Sousa .• D1-10: Software para a predição do comportamento de

transformadores de distribuição durante o seu ciclo de trabalho, Victor Telles.

d.4. Eventos no exteriorCIGRE SCs-A2/D1 Joint Colloquium 2011, Kyoto, Japão.

Artigo apresentado: Identifying Interaction between Electric Power System and Autotransformers by Analyzing Transient Voltages Measured Using Bushing Capacitive Taps, Helvio Martins, Walter Cerqueira, C. Vasques, M. Michalski, C. Carraro, I. Foradini, Orsino B. Filho, CEPEL, Rio de Janeiro.

e. Destaques • Total de 70 membros que participaram das atividades em algum ou mais de um grupo do CE-D1 em 2011, totalizando 47 instituições diferentes com um ou mais representantes.

• Crescente participação de membros do CE D1 em Grupos de Trabalho internacionais.

• Criação do WG-D1.44 - Testing of naturally polluted insulators, sugerido pelo Brasil durante a revisão da IEC 60507, com primeira reunião agendada para 08/02/2012, em Praga, com a participação do membro do CE-D1 Darcy R. de Mello.

• Criação do WG-D1.45 - Evaluation of insulator performance under non-standardized environmental conditions, sugerido pelo Brasil, com primeira reunião agendada para 09/02/2012, em Praga, com a participação do membro do CE-D1 Darcy R. de Mello.

• Participação com cinco Informes Técnicos no GTM do XXI SNPTEE.

• Participação com seis Artigos Técnicos no XIV ERIAC.• Resumo aprovado na Bienal 2012: Dielectric performance

and aging of insulation materials: “Influence of low molecular acids from oxidative and thermal degradation cellulose and insulating oil on total oil acidity”, P. Wiklund, A. Biverstål, B. Pahlavanpour and J. Nunes.

2. Plano de metas para 2012a. Reuniões (nacionais e internacionais)

• SC-D1, AG-D1.01 e WG-D1.38 na Bienal Cigre 2012, Paris.• WG-D1.27, em 14/02/2012, na cidade de Braunschweig, Alemanha.

• WG-D1.44 e WG-D1.45, 1ª reunião em 09/02/2012 em Praga.

• WG-D1.36, 15 e 16/03/2012, Madri, Espanha.• WG-D1.38, June 4 - 6th, 2012, Schenectady, NY, USA e na Applied Superconductivity Conference (ASC 2012), October, Portland, USA.

• Grupo de Apoio à Gestão do CE-D1, 24/01/2012, 4ª Reunião, Cepel, Rio de Janeiro.

b. Eventos• V ENAM, 21 à 25/10/2012, em Angra dos Reis, incluindo temas do CE-D1.

c. metas adicionais• Realizar o I CMDT - Colóquio Sobre Materiais Dielétricos e

Técnicas Emergentes de Ensaios e Diagnóstico.• Criação de GT sobre análise de gases dissolvidos em óleo

vegetal isolante por meio de Termo de Referência.• Criar Grupos Espelhos no CE-D1.


BroChuras tÉCniCas

COmITÊ: CE-C3 – Desempenho Ambiental de Sistemas

AuTORES: GABRIEL, ARILDE S. (1); BENJAMIN, ALEXANDRE (2); SOARES, DANIELA F.,(2); MESQUITA, EVANISE N. (3); GARCIA, MÁRCIA (2); MILAZZO, MARIA LUIZA (2); PIRES, SILVIA HELENA (4)

INSTITuIçÕES: (1) COPEL – [email protected](2) ELETROBRAS – [email protected](3) Terna Participações – [email protected](4) CEPEL – [email protected]

O objetivo desta brochura é divulgar o resultado do trabalho elaborado pelo GT C3-02–Indicadores de Sustentabilidade, com o intuito de desenvolver proposta de um conjunto de indicadores de sustentabilidade aplicáveis na avaliação de empreendimentos de transmissão e de distribuição de energia, de forma a auxiliar às empresas de energia elétrica a medirem a abrangência e a eficiência de suas práticas ambientais.

O desenvolvimento sustentável visa assegurar a satisfação das necessidades do presente sem comprometer a capacidade de gerações futuras satisfazerem as suas próprias. Quanto mais os principais problemas socioambientais de nossa época são estudados, mais se percebe que eles não podem ser entendidos isoladamente, pois são problemas sistêmicos, o que significa que estão interligados e são interdependentes. A partir do ponto de vista sistêmico, as únicas soluções viáveis são as “sustentáveis”.

Os indicadores surgem a partir da necessidade de medição e monitoramento de sistemas complexos. Eles medem e sinalizam uma determinada situação da realidade podendo ser qualitativos ou quantitativos, sendo que alguns autores sinalizam que os qualitativos são os mais adequados para medir as ações de desenvolvimento sustentável.

Os indicadores de sustentabilidade são um conjunto de indicadores relevantes, construídos a partir de informações estatísticas e dados qualitativos, que possibilitam fazer uma avaliação do desenvolvimento sustentável. A adoção destes indicadores torna possível: i) Melhorar a avaliação e documentação do estado atual do meio ambiente e também medir o progresso de iniciativas que visam alcançar metas de qualidade ambiental; ii) Entender as relações entre os agentes impactantes no ambiente e seus efeitos na ecologia e na saúde humana; iii) Direcionar os recursos de proteção ambiental em áreas de maior necessidade e preocupação; iv) Comunicar à comunidade a dinâmica do processo ou ação implementada, e como melhor salvaguardar a saúde humana e o ambiente, garantindo o desenvolvimento.

A publicação internacional de referência para elaboração de relatórios de sustentabilidade baseados em indicadores é o GRI – Global Report Initiative, que foi considerada no desenvolvimento deste trabalho. Como referência nacional temos o ISE-Bovespa – Índice de Sustentabilidade Empresarial da Bolsa de Valores do

Estado de São Paulo.O processo de seleção de indicadores abrange três estágios:

i) preparatório, que consiste na definição dos indicadores; iii) estabelecimento de objetivos e cronogramas; e iii) institucionalização do grupo de indicadores. Também no processo de seleção, são duas as abordagens dominantes: i) Botton-up – processo participativo (diversos atores sociais são envolvidos); ii) Top-down – especialistas e pesquisadores definem os indicadores. O trabalho do GT compreendeu a fase preparatória e utilizou a abordagem top-down, ou seja, análise e seleção de indicadores julgados aplicáveis na gestão de Sistemas de Transmissão por um grupo de especialistas.

Um sistema de transmissão (ST) é composto por linhas de transmissão (LT) e subestações (SE). As LTs são empreendimentos de infraestrutura de vida útil prolongada e, dependendo da sua extensão, podem atravessar uma grande diversidade de ambientes. As faixas de segurança estabelecidas são sujeitas, por exemplo, a restrições de uso do solo, assim como sua largura vai depender da tensão de operação, dentre outros fatores técnicos. As LTs são consideradas projetos de desenvolvimento do tipo linear e são conectadas às SEs, que dispõe de equipamentos como transformadores, e disjuntores que controlam e reduzem e as tensões disponibilizando a energia para a distribuição. As SEs convencionais normalmente são projetadas, sob o aspecto construtivo, com dois setores principais: pátio de manobras, onde se situam os equipamentos de alta tensão, e sala de controle, onde se localizam os Sistemas de Supervisão, Proteção e Controle da subestação.

No Brasil, as LTs integram o sistema de produção de energia. Não são simplesmente acopladas a ele para fazer a eletricidade escoar até o consumidor. Ligando grande parte do território nacional, elas ajudam a fazer com que a capacidade de geração hidrelétrica brasileira, vista como um todo, seja cerca de 20% superior à soma da capacidade das usinas, vistas isoladamente.

Para descrever um meio, e como nele se processará a implantação de um empreendimento de um ST podem ser usados dois enfoques: um é o qualitativo, em que se examina o ambiente e revisam-se as características do empreendimento, procurando identificar as áreas sensíveis e críticas à ação prevista, e o outro é o quantitativo, em que, medindo, encontram-se valores e índices dos elementos que compõem o ambiente. Essas mensurações destinam-se a conhecer a escala dos impactos sobre os fatores antes qualificados.

Utilizam-se, então, indicadores socioeconômicos e ambientais relacionados aos aspectos sensíveis às intervenções que permitem estimar as mudanças que ali ocorrem provocadas pela intervenção conhecida. Considerando a amplitude dos elementos socioambientais, os indicadores serão igualmente medidos tanto nos meios biofísicos como nos antrópicos, com procedimentos padronizados de registros, documentos e depoimentos orais. Os indicadores ambientais e sociais informam sobre as pressões exercidas pelo homem sobre o meio, assim como a sua eficiência para transformar os recursos naturais em seu benefício, operar seus

BT 009 - Proposta de Indicadores de Sustentabilidadepara avaliação de Sistemas de Transmissão

de Energia Elétrica em Operação


BroChuras tÉCniCas

sistemas econômicos e de relações sociais, promover os ajustes comportamentais para suprir suas necessidades de nutrição, saúde e habitação e satisfazer as aspirações emocionais.

Os indicadores podem evidenciar impactos ambientais, sociais e econômicos, negativos (custo) e positivos (benefício) e a avaliação e solução dos efeitos socioambientais da implantação de um sistema ou empreendimento de transmissão. A sustentabilidade de um ST poderá ser medida a partir de indicadores que mostrem como está sendo a interação das LTs e SEs com o meio ambiente e a sociedade. O empreendimento deve ser abordado como instalação física, considerando as ações de gestão e manutenção da empresa concessionária responsável. Neste trabalho são abordadas apenas as dimensões ambiental e social da sustentabilidade, considerando-se indicadores quantitativos e qualitativos.

Os indicadores ambientais buscam retratar a forma como a empresa responsável pela gestão e manutenção do empreendimento de LT lida com as questões relativas às interferências provocadas pelo empreendimento com o meio ambiente ao longo da faixa de servidão das LTs e da área do entorno das SEs. Estão incluídas informações referentes à forma como a empresa compensa e mitiga os impactos gerados na implantação da linha (ações previstas no EIA-RIMA) e como a empresa vem lidando com os impactos gerados na etapa de operação da LT e SE. Desta forma, os indicadores ambientais procuram atestar a sustentabilidade do empreendimento sobre o meio ambiente, enfatizando os aspectos físicos e bióticos nas diferentes fases do empreendimento.

Os indicadores socioeconômicos visam informar o tratamento que a empresa gestora do ST vem dando às questões relativas aos impactos envolvendo os aspectos sociais econômicos na região atravessada pela LT, nas comunidades próximas e na área de influência das SEs. Desta forma, as informações devem indicar se a presença do empreendimento na região tem contribuído para o desenvolvimento sustentável, isto é, para a melhoria das condições de vida das localidades atravessadas pela LT ou onde estão localizadas as SEs.

A metodologia de trabalho baseou-se em reuniões de análise do material pesquisado onde o grupo de especialistas que participam do GT, com formação multidisciplinar, definiu os critérios a serem adotados na seleção dos indicadores, quais sejam: i) Aplicabilidade dos indicadores na avaliação da sustentabilidade de ST; ii) Importância (qualitativa) do indicador considerando a aplicabilidade: sistema de transmissão e empresarial e fase de construção ou operação; iii) Indicador faz parte de grupo de indicadores sugeridos por manuais de referência de elaboração de relatórios de sustentabilidade (GRI, ISE Bovespa, ETHOS, ANNEL) ou foi escolhido pelo GT Internacional; iv) Viabilidade de obtenção de valor (medição e monitoramento) para o indicador; v) O indicador permite comparar entre si diferentes sistemas e diferentes empresas.

A seleção dos indicadores foi realizada de forma interativa entre os participantes, tendo sido utilizado o instrumento metodológico de valoração qualitativa do indicador, buscando-se identificar os critérios mais importantes para a definição dos aspectos ambientais e sociais de maior significância na definição dos indicadores.

O GRI - Global Report Initiative foi utilizado como referência internacional para a seleção dos indicadores de sustentabilidade.

O relatório preliminar elaborado pelo WG C3.02 “Sustainable Development Performance Indicators - Transmission System Operators”, também foi uma referência importante para este trabalho.

Como referência nacional, além do documento do ISE Bovespa cujos indicadores já são adotados por muitas empresas do Setor Elétrico, foi utilizado o “Manual de Elaboração do Relatório Anual de Responsabilidade Socioambiental das Empresas de Energia Elétrica” (MERARS), editado pela ANNEL em 2006, que sugere um rol bastante extenso de indicadores a serem considerados pelas empresas na elaboração de seus Relatórios de Sustentabilidade.

Para análise e seleção dos indicadores foi construída uma tabela tomando por base as tabelas do manual (MERARS) editado pela ANEEL, comparados com os grupos de indicadores GRI, ISE Bovespa e indicadores selecionados pelo GT Internacional. Os indicadores foram selecionados considerando os critérios citados anteriormente seguindo uma linha de priorização em função da importância dos impactos e aspectos socioambientais já conhecidos e sua aplicabilidade.

Todo processo de produção e uso de energia modifica o meio ambiente e traz impactos indesejáveis, por isso, todo empreendimento de eletricidade exige uma avaliação apropriada que envolve um estudo e negociação de “custo x benefício” além de uma compreensão correta dos impactos e adoção de medidas mitigadoras e compensatórias adequadas com o objetivo de fornecer serviços de suprimento de energia sustentáveis. Uma metodologia aplicável para mensuração e monitoramento dos impactos reais e potenciais causados pelos empreendimentos do setor elétrico é a adoção dos indicadores de sustentabilidade descritos neste trabalho.

A utilização de indicadores de sustentabilidade ambiental, associados a indicadores sociais e econômicos, pode ser útil para as empresas de geração, contribuindo não só para a melhoria do desempenho ambiental de seus empreendimentos, mas também para subsidiar as decisões sobre seus negócios e futuros projetos.

Vale salientar que, para as empresas que têm se preocupado com o desempenho ambiental de seu negócio e pretendem mensurá-lo, a utilização de indicadores é uma estratégia bastante apropriada. Ressalta-se, ainda, a importância de se obter séries históricas dos indicadores mencionados, para que seja possível acompanhar a evolução dos mesmos no tempo, permitindo a elaboração de uma estratégia futura de melhoria contínua do processo de gestão socioambiental da empresa.

ELAbORAçãO: GT C3-02 – Indicadores de Sustentabilidade, criado em 2005 e

composto por:Arilde Sutil Gabriel COPEL (coordenadora)Alexandre Benjamim ELETROBRASDaniela Feteira Soares ELETROBRASEvanise Neves de Mesquita Terna ParticipaçõesMárcia Garcia ELETROBRASMaria Luiza Milazzo ELETROBRASSilvia Helena Pires CEPEL


BroChuras tÉCniCas

CE D1 - COmITÊ DE ESTuDOS DE mATERIAIS E TECNOLOgIAS EmERgENTES

AuTORES: SIHVENGER, JOÃO CARLOS (1); SOUZA, ALEXANDRE (2); NUNES, JAYME (3); TRINDADE, EDUARDO (4); QUADROS, ALZETE M. (5); CHANAS, LILIAM T. (6).

INSTITuIçÕES:(1) JS Isolub Consultoria – [email protected](2) AES Eletropaulo – [email protected](3) Nynas – [email protected] (4) Oilflex – [email protected](5) Eletrobrás Eletrosul – [email protected](6) WEG TD – [email protected]

ESCOPO:O documento foi elaborado diante da necessidade do setor

elétrico brasileiro, especialmente os usuários do gás isolante hexafluoreto de enxofre (SF6), de atualizar informações a respeito do MANUSEIO, SEGURANÇA E MANUTENÇÃO DO SF6 EM EQUIPAMENTOS ELÉTRICOS, visto que as últimas publicações sobre o assunto no setor elétrico brasileiro ocorreram há muitos anos. Como a utilização do gás hexafluoreto de enxofre (SF6) em equipamentos elétricos, pelas empresas de energia elétrica do Brasil, continua sendo muito ampla, vários procedimentos de manutenção específicos foram introduzidos, ou aprimorados em relação aos já existentes. Este fato contribuiu para elaboração deste documento, através da participação das empresas no CIGRÉ – Brasil.

Para elaboração deste trabalho foram coletadas informações existentes em literaturas, tanto no Brasil como no exterior, nas experiências das empresas usuárias, concessionárias de energia, laboratórios de pesquisa, centros de pesquisa de energia elétrica do Brasil, fabricantes de gás SF6 e fabricantes de equipamentos elétricos isolados a SF6.

São abordados conhecimentos mais amplos sobre este gás, suas propriedades físico-químicas e elétricas, ensaios e valores limites para o gás novo e usado, produtos de decomposição gerados por descargas elétricas (arcos), métodos e equipamentos para tratamento do gás usado, sua aplicação no setor elétrico, conseqüência de seu uso com relação ao homem e sobre os equipamentos, além dos aspectos de meio ambiente e segurança envolvidos.

Portanto, trata-se de um documento didático que inclui aspectos técnicos de manuseio e segurança do SF6, preparado principalmente para dar subsídios à engenharia e execução da manutenção de subestações blindadas, disjuntores e compartimentos de subestações convencionais, como também a prestadores de serviço.

CONTEÚDO: O conteúdo de cada Seção é resumido a seguir:• Seção 1 – Introdução • Seção 2 – Características gerais do SF6 – Propriedades físico-

químicas e elétricas do SF6, com indicações de valores de cada propriedade.

• Seção 3 –Campos de aplicação do SF6 – Histórico do uso industrial do SF6 e informações sobre equipamentos que utilizam o gás, no setor elétrico.

• Seção 4 – Gás SF6 novo –Características do gás SF6 novo, técnicas de amostragem, bem como os ensaios de aceitação.

• Seção 5 – Gás usado e produtos sólidos de decomposição – Contaminantes normalmente encontrados no gás usado, bem como sua provável origem e técnicas de amostragem e ensaios executados.

• Seção 6 – Armazenagem do gás –Armazenamento do gás, tipos de container utilizados, local e condições de armazenagem.

• Seção 7 – Recuperação do gás –Métodos de recuperação de gás contaminado, materiais e equipamentos utilizados e orientações quanto ao descarte.

• Seção 8 – Aspectos de segurança nos serviços de manutenção – Aspectos relacionados ao manuseio e segurança. Sugestões de equipamentos de segurança a serem utilizados (EPI’s). Valores máximos de contaminantes do SF6 usado, no ar para uma jornada de trabalho de 8 horas.

• Seção 9 – Considerações sobre manutenção de equipamentos isolados a SF6 – Cuidados sobre os procedimentos durante os serviços de instalação e manutenção de equipamentos isolados a SF6.

ELAbORAçãO:FT CE-D1.01 (Força tarefa 05) – Hexafluoreto de enxofre, criada

em setembro de 2007 e finalizada em dezembro de 2008, com a publicação dessa Brochura Técnica, tendo sido composta por:

João Carlos Sihvenger (Coordenador) Isolub JS consultoriaAlexandre Souza Machado AES EletropauloAlzete Martins Quadros Eletrobrás EletrosulEduardo Marques Trindade OilflexJayme Leite Nunes NynasLilian Tatiana Chanas Vacca WEG TD

BT 010 – MANUSEIO, SEGURANÇA E MANUTENÇÃODE HEXAFLUORETO DE ENXOFRE (SF6)

EM EQUIPAMENTOS ELÉTRICOS


artiGo internaCional

Application and Feasibility of FaultCurrent Limiters in Power Systems

AbSTRACT - Many investigations in the field of Fault Current Limiters (FCL) have been carried out in the past and several demonstrators and prototypes have been installed in medium voltage systems. Superconducting FCLs, as well as other FCL technologies like saturable core solutions, are installed in actual system conditions and solid state devices have been developed. The installations show the technical feasibility of such devices based on different technologies. Nevertheless the FCL community is still waiting on its break through. There is still a need for this technology but up to now, none of the novel approaches have led to an economically viable solution for a fault current limiter for medium voltage or high voltage networks.

Taking into account the needs and the benefits of such FCL equipment and considering the system requirements, it will be the task in the future to determine appropriate applications, to convince possible users and increase the acceptance level for potential applications in medium and high voltage systems.

This paper introduces the Technical Brochure of Cigre WG A3.23 which summarizes the current status of work in the field of fault current limiting devices and presents useful information for interested people who are active in the field of FCLs. The Technical Brochure is also addressed to all those readers who are so far not familiar with fault current limiting and fault current limiters but interested in more information about the fascinating possibility to reduce the amplitude of fault currents with increasing short circuit levels and strengthened electrical systems.

keywords - Short circuit current limitation, Fault Current Limiter (FCL), FCL application, transient stability.

1.0 INTRODUCTION

Cigre SC A3 has been engaged in the study of fault current limiting and R&D efforts of the different fault current limiter (FCL) technologies for many years. In consequence, Cigre Working Group WG A3.23 was established in 2008 to continue and summarize the work of two previous Cigre working groups (WG A3.10 [1] and WG A3.16 [2]) and draws to a close A3’s investigations into FCLs. The working group makes use of the results of the previous working groups and investigates and summarizes the following topics:

• location of FCL installation• different types of FCL and their limiting behaviour

and drawbacks• experience from former and new pilot projects in

order to provide a realistic picture• feasibility of the application of conventional and

novel FCL technologies• acceptance issues and how to overcome them• customer system requirements• interactions with protection and other control and

power devicesUtilities all over the world are feeling the ever

increasing need for fault current limitation in MV and HV systems as evident in the responses to surveys carried out by CIGRE and EPRI. An overview of fault current limiting measures is given in Fig. 1. “Passive” measures make use of higher impedance under all the conditions, whereas “Active” measures introduce higher impedance only under fault conditions. The measures may also be classified as “Topological” and “Apparatus” measures. Further, some measures have been identified as “Novel” depending on the technology used.

H. Schmitt (DE - Convenor) l J. Amon Filho (BR) l R. Adapa (US) l D. Braun (CH),Y. Brissette (CA) l G. Buchs (CH) l D. Cvoric (NL) l F. Darmann (US) l K. Edwards (US) l P. Fernandez (BR) l D. Folts (US) l K.H. Hartung (DE) l O. Hyun (KO) l J. Jäger (DE)

l D. Iioka (JP) l H. Kameda (JP) l Y. Kim (KO) l M. Kleimaier (DE) l F. Lambert (US) l L. Martini (IT) l M. Noe (DE) l K. Park (KO) l J. L. Rasolonjanahary (UK) l M. Steurer (US) l J. van der Burgt (NL) CiGre WG a3.23:



3.0 IMPACT AND INTERACTIONS OF FCL

The basic physical effect of FCL applications is the increase of impedance in series with the line. Therefore grid impacts and interactions have to be considered when applying FCLs. Generally FCL impacts can be divided into two groups as shown in Fig. 3.

Fault current management represents primarily the intended impact of an FCL application; implication management comprises physical impacts or site effects of FCL applications. The main subjects of impacts and interactions can be structured as follows:

• Transient stability (Rotor angle stability)• Protection system• Transient response (TRV)• Power quality (Voltage drop – fault recovery,

Harmonics, Ferroresonance)• Thermal lossesBelow some basic considerations on transient

stability are introduced. The detailed survey about other issues is reported in the Technical Brochure “Application and Feasibility of Fault Current Limiters in Power Systems” by WG A3.23.

Transient stability with respect to the rotor angle stability of generators is a well known subject. In

2.0 GENERAL CASE STUDIES

The Technical Brochure “Application and Feasibility of Fault Current Limiters in Power Systems” by WG A3.23 reports a description of the most relevant worldwide applications of FCL devices. For what concerns the distribution level, it is worthy mentioning the 10 kV saturated core FCL developed within the Dutch cooperative research project “Grid-Con” a 10 kV magnetic FCL for single wind parks, the Italian 9 kV SFCL for outgoing and incoming feeder applications, the German 12 kV resistive SFCL installed in Boxberg, the 12 kV iron core type SFCL installed in California and the English DC biased iron core SFCL installed in North Lincolnshire.

Some examples are available also at the sub-transmission level and the high voltage level corresponding to the transmission level in the aforesaid Technical Brochure. Fig. 2 shows the typical wave shape of an unlimited fault current and the typical effect of a FCL device with and without fault current interruption capability on that wave shape. Furthermore, the characterizing data of an FCL, as described in the Technical Brochure No 239 by CIGRE WG A3.10 [1], which can be used to specify a FCL device, are also presented in Fig. 2.



and d3 the resulting line impedance X is increased and the feeding power P of the generator is decreased in comparison with the former case.

The transient stability is decreased consequently. The application of superconducting inductive FCLs can increase the transient stability in definite cases. In contrast to superconducting FCLs, conventional methods such as linear limiting reactors lead to an increase of the interconnecting impedance and therefore to a decrease of the transient stability in general.

Fig.5. Power diagram of transient satability at a three-phase

fault in A, when FCL recorves at d3

4.0 ACCEPTANCE ISSUES

The need and benefits of FCLs have been investigated for many years. Many different FCL options and types have been developed, but at present there is still no commercial FCL solution. It can be assumed that the main reasons are acceptance issues of the user. From the user point of view important acceptance issues are:

• Technical performance• Cost versus benefits• Safety, risks, hazards• Reliability• Availability• KnowledgeA compromise has to be found between high short-

circuit capacity at normal operation and low or at least limited short-circuit capacity during fault conditions for power systems. High short-circuit capacity at normal operation results in low voltage drops, high steady state and transient stability and low system perturbations while low short-circuit capacity during fault conditions is favorable in terms of low thermal and mechanical stress on components and devices.

FCLs offer an optimal solution for this compromise (Fig. 6) and therefore offer superior technical

the past it was mostly applicable to transmission and industrial networks. In the course of the future transition to smart grid structures, public distribution systems become also susceptible to transient stability phenomena. Micro turbines as one of the new typical devices of smart grids introduce inertia constants H below one second into the grid and make it highly sensitive against power swing effects.

On the other hand the application of FCLs in the smart grid becomes more and more necessary. The permissible short-circuit ratings of these devices are endangered to be exceeded. The application of a FCL is solving this problem mostly more economic as retrofitting the switchgear. A FCL can improve or degrade the transient stability of the network. It depends on the FCL parameters (e.g., type, nominal current, limiting factor, recovery time) or FCL installation site and fault location.

The dependency on the recovery time will be illustrated in the following scenario [3]. A block of a generator and a transformer is connected by a single line to an infinite bus IB as shown in Fig. 4.

A FCL is assumed to be installed in the generator feeder between transformer and station. In the case of a three-phase fault at A, the feeding power of the generator is nearly zero, the mechanical turbine power is assumed to be constant and the generator speed accelerates consequently. The transient stability is kept if the acceleration area AA, which is determined by the fault inception and dead time period, is equal or less the deceleration area DA, which is determined by the post fault conditions (Fig. 5). The FCL influence on the transient stability is determined by the comparison of the ratio of these areas with and without a FCL.

If the FCL recovers, that means it comes back into the initial state before reclosing of circuit breaker S1, both areas AA and DA do not change in comparison with those situation when FCL is not installed in the circuit as shown in Fig. 5. In this case the FCL has no impact on the transient stability.

If the FCL recovers after reclosing the breaker S1, the acceleration area AA remains equal but the damping area DA becomes less, as shown in Fig. 5. Between d2


summarizes the current status of work in the field of fault current limiting devices and presents useful information for interested people who are active in the field of FCLs.

6.0 LITERATURE

[1] Cigre WG A3.10: “Fault Current Limiters in Electrical Medium and High Voltage Systems”, CIGRE Technical Brochure, No. 239, 2003.

[2] Cigre WG A3.16: “Guideline on the Impacts of Fault Current Limiting Devices on Protection Systems”, CIGRE Technical Brochure, No. 339, 2008.

[3] M. Yagami; S. Shibata, T. Murata; J. Tamura, “Improvement of Power System Transient Stability by Superconducting Fault Current Limiters”, IEEE /PES Transmission and Distribution Conference and Exhibition: Asia Pacific, 2002.

performance in comparison to other short-circuit limitation methods. There are no other methods that offer negligible impedance at normal operation, fast and effective short-circuit current limitation within the first half cycle and fast and automatic recovery.

5.0 CONCLUSIONS

The field of fault current limiting devices has continued to advance over the past few years including new R&D, pilot and field demonstration projects. FCL demonstrators and prototypes have been installed in medium voltage systems to gather field testing experience. Significant efforts have been made and respectable results achieved because of the industrial availability of advanced materials and a new generation of conductors, especially for superconducting fault current limiters.

Nevertheless, none of these novel approaches have led to an economical solution for a fault current limiter for either medium voltage or high voltage networks. The tasks for the next few years will be to determine the most profitable FCL applications, to educate potential users and to increase the acceptance levels for potential applications in medium and high voltage systems taking into account the benefits of FCL equipment, rapidly changing technology and electrical system needs.

Fault current limiters based on novel technologies, such as solid-state and superconductivity, have the potential to be highly effective and efficient. But these FCL technologies are not sufficiently mature for grid deployment. Once ready for use, these next generation FCLs are expected to find widespread applications in transmission and distribution systems all over the world.

The Technical Brochure of Cigre WG A3.23



artiGo naCional

Análise das Sistemáticas dos Leilões Promovidos pelos Agentes de Mercado Livre do Sistema Elétrico Brasileiro

RESumO - Este trabalho tem como objetivo avaliar a evolução das configurações aplicadas às sistemáticas dos leilões de energia elétrica, realizados no Ambiente de Contratação Livre (ACL) do Sistema Elétrico Brasileiro. Para tanto, foi reunida uma extensa quantidade de informações sobre a sistemática dos leilões promovidos no ACL. A partir da análise destas informações foi possível levantar variáveis importantes que compõem as características das formatações utilizadas nos certames, possibilitando avaliar o comportamento de cada agente de mercado com relação à maneira de promover leilões. Dessa forma, o trabalho possibilita a definição de uma tendência a uma uniformização das características de formatação desses leilões.

PALAVRAS-CHAVES - Leilão de Energia, Cliente Livre, ACL, Sistemática de Leilão, Agentes de Mercado.

1.0 INTRODUÇÃO

No atual marco regulatório do setor de energia elétrica no Brasil, as negociações de compra e venda se dão em dois ambientes:

• Ambiente de Contratação Regulada (ACR) - compreende a contratação de energia para o atendimento aos consumidores de tarifas reguladas (consumo dos distribuidores) por meio de contratos regulados;

• Ambiente de Contratação Livre (ACL) - compreende a contratação de energia para o atendimento aos consumidores livres, por intermédio de contratos livremente negociados.

A legislação determina que as compras de energia pelas distribuidoras no ACR sejam feitas através de leilões, com o objetivo de aumentar a competição entre os vendedores, promover transparência ao processo e reduzir os custos com vistas à modicidade tarifária. A frequência e a sistemática desses leilões são determinadas pela ANEEL e não serão avaliadas nesse trabalho.

Com relação às negociações no ACL, das quais participam as comercializadoras, produtores independentes e consumidores livres, os contratos

podem ser livremente pactuados entre os agentes, definindo-se preços, prazos e volumes a critério dos próprios interessados. Os geradores sob controle estatal também podem atuar no ACL, mas devem fazê-lo através de processos de oferta pública. Assim, no ACL predominam negociações privadas, nas quais apenas as partes envolvidas participam.

Contudo, os participantes do ACL também podem optar por fazer leilões para compra e venda de energia. Nesse caso, cada agente tem liberdade para definir o formato, as condições de participação e demais parâmetros do processo. Como a definição dessas condições de contorno pode ser decisiva para o resultado do leilão, surgiu o interesse em verificar como têm evoluído os leilões propostos no ACL. Para tanto, foi feito um levantamento com base em informações disponíveis na internet sobre os editais dos leilões a partir de 2007. Esse trabalho se desenvolveu desde 2008, e é interessante notar que, ainda que os dados estivessem acessíveis no momento de realização dos leilões, eles geralmente não ficam armazenados nos sítios das empresas promotoras por muito tempo após a sua finalização. Por essa razão não foi possível obter dados anteriores a 2007. A seguir, será apresentada uma introdução à teoria de leilões que permitirá avaliar os dados coletados.

2.0 TEORIA DOS LEILÕES – ALGUNS CONCEITOS

2.1. Tipos de Leilões Leilões são processos bastante antigos para realizar

compras e vendas em ambientes de mercado. Embora as aplicações com vendas de obras de arte sejam exemplos bem conhecidos de negociação através de leilão, nas últimas décadas aumentou bastante o uso desse mecanismo em diversos mercados desregulamentados, e isso também aconteceu nos mercados de energia elétrica. Concomitantemente, aumentou o estudo teórico sobre os leilões e hoje existe uma extensa literatura que discute os tipos, características e analisa formatos adequados para determinado objetivo de uma negociação. A seguir são apresentados alguns conceitos utilizados na classificação de formatos de leilões.

Irley Aparecido da Costa Cemig


artiGo naCional

leilão. Também é o mais comum e seus lances aumentam continuamente até que apenas um participante esteja interessado no objeto que está sendo leiloado. Neste formato, o participante que ofereceu o último lance será o vencedor do certame e pagará pelo objeto o preço do último lance. No leilão inglês, o comprador deve saber o valor do objeto para si mesmo, ou seja, sua estratégia dominante, que consiste em dar lances no leilão até que o preço alcance o valor da sua avaliação.

O Leilão Holandês foi criado na Holanda para a venda de lote de flores. Neste leilão aberto com preços descendentes, o primeiro que se manifestar leva o produto que está sendo leiloado. O leiloeiro inicia o certame com um preço máximo de venda e, o preço é decrementado sistematicamente até que um participante se manifeste. Dessa forma, o primeiro comprador que fizer o lance vence o leilão e paga o valor correspondente ao seu lance. Apesar de ser aberto, durante a execução do leilão não há a possibilidade de aprendizado, pois há um único lance vencedor, o que impede a verificação do comportamento dos outros participantes. No leilão holandês a estratégia dominante do comprador é fazer a avaliação do objeto para si mesmo, determinando o preço ao qual irá realizar o seu lance.

O Leilão de Vickrey é um leilão com lances fechados, no qual o vencedor paga o segundo maior preço de lance dado no certame. A estratégia dominante para cada participante deste formato de leilão é oferecer o lance que corresponde à sua avaliação, pois, se ele ganhar o leilão, pagará o valor correspondente ao segundo melhor preço.

No Leilão Clock os lances são submetidos a uma série de rodadas. Os proponentes ofertam lances em quantidade. Em cada rodada, o leiloeiro reduz os preços por um decremento para aqueles produtos para os quais existe excesso de oferta. O preço é determinado quando a demanda for maior ou igual à oferta. Todos os vencedores pagam o mesmo preço.

3.0 FORMATAÇÃO DE UM LEILÃO

3.1. Considerações IniciaisOs aspectos que mais importam no formato de

um leilão são os mecanismos que desencorajam a colusão, aumentam a entrada de participantes e evitam o comportamento predatório dos licitantes. Nas próximas seções serão apresentados os principais pontos que devem ser observados na formatação de um leilão.

2.2. Conceitos2.2.1. Leilão abertoNeste tipo de leilão, o objeto é negociado através

de uma competição aberta entre seus participantes, possibilitando um aprendizado durante a execução do certame. Desta maneira, os participantes podem analisar suas próprias avaliações sobre o valor objeto que está sendo leiloado, durante a realização do leilão. No leilão aberto, a estratégia dos participantes é dar lances até que a sua percepção de valor do objeto seja atingida, incentivando a participação e promovendo a eficiência do leilão. Entretanto, quando há assimetria entre os participantes, um leilão aberto pode desencorajar a participação dos compradores com as avaliações menores. Uma das vantagens do leilão aberto é que seu processo é menos vulnerável à corrupção que os lances fechados, uma vez que os lances ofertados são revelados entre os participantes. Os leilões abertos mais conhecidos são o leilão inglês e o leilão holandês.

2.2.2. Leilão fechadoNo leilão fechado os participantes fazem suposições

dos prováveis lances dos demais jogadores antes de decidir o lance e, então, enviam seus lances em um envelope fechado. Neste tipo de leilão não há a possibilidade de aprendizado durante a realização do certame, uma vez que o objeto é negociado através de uma competição fechada entre todos os participantes. Os leilões fechados mais conhecidos são o Leilão Fechado de Primeiro Preço e o Leilão Fechado de Segundo Preço (Leilão de Vickrey).

2.2.3. Preço de fechamentoO resultado dos leilões é diretamente influenciado

pela metodologia adotada para formação de preço do leilão. Os dois tipos de fechamento de preço de um leilão são o uniforme e o discriminatório. Nos leilões com preço de fechamento uniforme os participantes vencedores pagam o mesmo preço pelos objetos leiloados, que corresponde geralmente ao menor lance ganhador, independente dos lances efetuados. No leilão discriminatório cada participante vencedor paga o valor correspondente ao seu lance.

2.2.4. Formatos de leilãoEsta seção apresenta os formatos de leilões mais

tradicionais e os aplicados na negociação de um ou de vários objetos.

O Leilão Inglês, também denominado leilão aberto com preços ascendentes, é o mais antigo formato de


artiGo naCional

Este trabalho reuniu uma extensa quantidade de informações sobre a sistemática dos leilões promovidos no Ambiente de Contratação Livre. A partir da análise destas informações foi possível levantar variáveis importantes que compõem as características das formatações utilizadas nos certames, possibilitando assim avaliar o comportamento de cada agente de mercado com relação à maneira de promover leilões.

Os resultados dos leilões não foram objeto de análise deste trabalho, mesmo porque este tipo de informação tem caráter sigiloso por parte dos agentes de mercado. Para realizar o levantamento dos dados, o estudo foi baseado na análise das Sistemáticas de Leilão de trinta e uma empresas que atuam no setor elétrico brasileiro. Estas informações foram divulgadas em editais de leilões de energia referentes ao período de abril/2007 a julho/2010. É importante ressaltar que nem todos os editais foram estudados devido a não disponibilização destes na época da pesquisa. De qualquer modo, o conjunto de editais considerados é capaz de fornecer subsídios para o estudo em questão.

4.1. EstatísticasAntes de entrar na análise da sistemática dos leilões,

são mostrados dois aspectos importantes avaliados nestes certames:

• Ocorrência• Características dos ProdutosEste último aspecto ainda é dividido da seguinte

forma:• Duração• Volume de Energia• Flexibilidades• Ponto de Entrega

4.1.1. OcorrênciaA Figura 1 mostra a ocorrência de leilões no

Ambiente de Contratação Livre desde abril de 2007. Percebe-se que estes eventos foram ocorrendo com mais frequência à medida que se avança na linha do tempo. É natural que isso tenha acontecido, visto que este mercado ainda está passando por uma fase de amadurecimento. Assim, observamos que os certames tornam-se mais freqüentes à medida que vamos nos aproximando aos dias de hoje. Vale destacar que não foram considerados os leilões de curto prazo (duração máxima de um mês) nesta figura.

3.2. Pontos fortes do leilão ascendenteO leilão ascendente é muito criticado pela sua

vulnerabilidade à colusão e ao comportamento predatório dos participantes. Entretanto, o leilão ascendente possui muitas virtudes, a saber:

• Costuma alocar o objeto leiloado ao participante que possuir a melhor avaliação, uma vez que este sempre tem a oportunidade de ofertar novos lances para superar um lance de outro participante;

• Permite o aprendizado durante a realização do leilão, deixando os participantes mais confortáveis com suas próprias avaliações e menos cuidadosos, o que geralmente aumenta a receita do leiloeiro.

3.3. Pontos fortes do leilão fechadoEm um leilão fechado de primeiro preço, cada

participante oferta um único lance de forma fechada. Desta maneira, a colusão neste tipo de leilão é mais difícil que em um leilão ascendente devido à dificuldade de sinalização de lances, uma vez que este é realizado de forma fechada.

Por outro lado, em um leilão ascendente de segundo preço uniforme, a melhor estratégia de um participante é dar um lance um pouco acima da sua avaliação, pois o pagamento será determinado pelo lance dos perdedores.

3.4. Leilão Anglo-DutchA solução para o dilema da escolha entre o formato

ascendente, geralmente denominado leilão inglês, e o leilão fechado, é combinar os dois formatos em um formato híbrido denominado Anglo-Dutch, que geralmente captura as melhores características dos dois e primeiramente foi descrito por Klemperer (2004).

No leilão Anglo-Dutch, o leilão é executado como um leilão ascendente, no qual o preço aumenta continuamente até que apenas dois participantes continuem na competição. Para os dois participantes restantes é solicitado que enviem um lance fechado, que deve ser maior que o lance definido na fase anterior, sendo que o vencedor paga o seu próprio lance.

4.0 ANÁLISE DOS LEILÕES DO ACL

No ACL há uma diversificação no que diz respeito aos formatos utilizados nos seus leilões de compra e venda. Assim, a partir da visão sobre o mercado e da percepção da teoria de leilões, os agentes privados têm proposto leilões que variam em diversos aspectos, como Tipo, Formato, Quantidade de fases e Preço de Fechamento.


artiGo naCional

4.1.2. Características dos Produtos4.1.2.1. DuraçãoUm aspecto importante que deve ser abordado é

o que diz respeito à duração dos produtos oferecidos nos leilões. Um produto pode ter desde a duração de um mês, o qual é chamado de leilão de curto prazo ou fechamento, até vários anos de permanência. A Figura 2 resume os produtos ofertados pelas diversas empresas pesquisadas, no que diz respeito a sua duração.

Figura 2 – Resumo dos produtos ofertados em

termos de duração

4.1.2.2. Volume de EnergiaOutro componente dos leilões no mercado livre

que poderia ser abordado seria o volume ofertado. Entretanto, este tipo de informação nem sempre é disponibilizado nos editais de leilão, cabendo somente aos efetivos participantes do certame conhecer esses números.

4.1.2.3. FlexibilidadesUma característica relevante que se observa em

um produto ofertado é a flexibilidade. Esta variável é importante do ponto de vista do comprador, pois como o próprio nome diz, permite uma flexibilidade no uso da energia fazendo com que se possa adequá-lo ao processo produtivo do consumidor.

Essa variável também nem sempre é divulgada no edital de leilão. Como se pode ver na Figura 4, aproximadamente vinte e oito por cento dos editais não dispunham dessa informação. Dentre os números divulgados, percebe-se que a grande maioria é ofertada sem flexibilidade, ou seja, flat. O que influencia diretamente neste perfil são os produtos ofertados pelos vendedores de energia, pois não os interessa oferecer produto com flexibilidade, uma vez que este mecanismo encarece a energia oferecida. A pequena parcela de produtos que são associados à flexibilidade do uso da energia está diretamente relacionada aos leilões de compra.

Figura 1 - Ocorrência de leilões no Ambiente de Contratação Livre


artiGo naCional

Figura 3 – Área de atuação

Figura 4 – Flexibilidade nos editais

4.1.2.4. Ponto de EntregaO ponto de entrega da energia é outro detalhe

avaliado no conteúdo dos editais dos leilões propostos. A Figura 5 aponta as parcelas destinadas a cada submercado com relação ao total dos produtos ofertados nos leilões estudados. O submercado Sudeste é o destino de mais de um terço da entrega dos produtos dos leilões. Em seguida estão os submercados Sul e o Nordeste. Uma particularidade é a opção “Escolha do Proponente”, a qual foi observada somente nos leilões onde a modalidade é de Compra. Ao se dar aos participantes do certame a liberdade de escolha do ponto de entrega, faz-se com que se amplie a quantidade de ofertantes no leilão, aumentando a competitividade e, consequentemente, a eficiência do resultado final. Isto porque os ofertantes não assumiriam o risco da diferença de preços entre submercados, pois este é transferido ao comprador.

4.1.3. Sistemática dos LeilõesComo já foi discutida anteriormente, a escolha da

sistemática é um item fundamental para se alcançar o objetivo do leilão. O comportamento dos leilões estudados será mostrado em seguida, seguindo quatro abordagens:

• Tipo• Formatos• Quantidade de Fases• Preço Fechamento

4.1.3.1. TipoUm número importante a ser mostrado é relativo aos

tipos de leilões ocorridos. Eles são divididos em Compra, Venda e, no caso de leilão duplo, Compra e Venda. A Figura 6 ilustra a participação de cada tipo nos dados analisados. O destaque fica por conta da predominância dos Leilões de Venda, com dois terços do total estudado. O outro terço é praticamente relativo aos Leilões de Compra. A ocorrência de Leilões Duplos de Compra e Venda de energia, ainda tem participação muito tímida diante dos demais tipos. Logo, devido a essa reduzida participação e também pelo fato da sua sistemática ser peculiar, os números apresentados nas próximas abordagens não levaram em conta as ocorrências do Leilão Duplo.

Figura 5 – Ponto de Entrega nos Submercados

Figura 6 – Tipo de Leilão


artiGo naCional

4.1.3.2. FormatosImportante ressaltar que nesta parte da análise não

se distingue quantas fases possui cada leilão. Assim, os resultados apresentados na Figura 7 são relativos à primeira fase, caso o certame possua mais de uma etapa. O formato Inglês é o mais utilizado nos certames propostos, com três quartos das ocorrências. Em seguida está o formato de Envelope de Primeiro Preço com praticamente o quarto remanescente.

A Figura 8 mostra o ambiente de realização dos leilões. O ambiente Virtual é aquele que faz uso de plataformas eletrônicas, normalmente via internet, para a execução dos certames. A correlação dos números da Figura 8 com os da Figura 7 fica evidente, uma vez que em leilões de energia o formato inglês na prática somente se realiza via plataforma virtual.

A parcela da plataforma de uso de Fax é para aplicação nos leilões cujo formato é o de Envelope de Primeiro Preço. A insegurança de alguns agentes de utilizarem plataformas virtuais, e também o custo para implementá-las, demonstram talvez a opção pelo uso do fax e, consequentemente, pelo formato de Envelope de Primeiro Preço.

Figura 7

Figura 8

4.1.3.3. quantidade de FasesEm virtude do formato de Envelope de Primeiro

Preço possuir apenas uma fase, será abordado o assunto de quantidade de fases somente para o formato Inglês.

Alguns agentes optam por definir seus leilões no formato Inglês somente com uma fase, como mostra a parcela de quinze por cento da Figura 9. O gráfico comprova a predominância no uso de duas fases nos certames e, que para este caso, a segunda fase é compreendida por lance único por parte do ofertante. Esta forma também é conhecida como formato Anglo-Dutch.

Figura 9

Figura 10

4.1.3.4. Preço de FechamentoNesta abordagem, o estudo aponta para um preço

de fechamento dominado pelo tipo Discriminatório, onde o vencedor do leilão paga pelo produto o preço do seu último lance.

4.1.3.5. Outros aspectosNão se restringindo aos tópicos já explicados, é

muito importante também citar mais dois aspectos que também foram levados em conta neste estudo: Preço de Reserva e Ofertas de quantidade/ preço.

O preço de reserva para os leilões que fazem uso do formato inglês na primeira fase, como se pode observar na Figura 11, foi introduzido em quarenta e um por cento dos casos estudados. Na prática, isto demonstra


artiGo naCional

que ainda é muito dividida a decisão de se utilizar ou não este mecanismo nos leilões de energia.

Para os leilões de formato Envelope Primeiro Preço, o uso do preço de reserva foi observado somente em cinco por cento dos casos.

Figura 11

Figura 12

Durante a formatação da sistemática de leilão, outro ponto importante tratado é a oferta quantidade/ preço. A forma de se fazer o bid pode ser por preço ou pela quantidade associada ao preço. Na Figura 13 observa-se o domínio pela oferta de “quantidade e preço”. Somente em três por cento dos casos se verificou o uso de oferta “somente por preço”, com quantidade pré-definida.

Ao se admitir o bid por quantidade, a sistemática pode permitir que esta seja fixa ou variável. Neste último caso, a permissão pode ser dada para ofertas livres, variando para mais ou para menos, ou a sistemática força o uso de bid por quantidade somente em um determinado sentido, crescente ou decrescente. A limitação do sentido da variação de quantidades objetiva inibir o participante do leilão de fazer algum de tipo de manipulação que visasse prejudicar o resultado do certame. Por exemplo, quando se define que a quantidade seja variável decrescente o leiloeiro pretende proibir que o ofertante pratique o chamado “Movimento da Serpente”.

Esta estratégia é adotada pelo participante do leilão visando estudar os concorrentes durante o certame. A princípio o participante começa com um bid muito pequeno enquanto acompanha e analisa a dinâmica do leilão. Próximo ao encerramento do certame, durante os últimos instantes, este participante então dá o lance com a quantidade realmente desejada, não havendo tempo de reação por parte dos demais ofertantes, e se tornando assim vencedor do certame. Este tipo de resultado não leva ao valor esperado pelo leiloeiro, em função da restrição de reação dos outros participantes. Para evitar este tipo de ação, alguns certames permitem que o leiloeiro, à sua vontade e ao final do tempo normal decorrido, prorrogue o período de duração do leilão.

Na Figura 14 observa-se que, nos leilões do tipo inglês na primeira fase, é muito equilibrada a utilização de ofertas variável crescente e decrescente. Existem ainda aqueles leilões onde não há este tipo de restrição, cuja parcela nos dados observados ficou em dezesseis por cento. De qualquer forma, a maior parcela individual ficou com a sistemática que adota uma quantidade firme de energia a ser ofertada durante todo o leilão.

Figura 13

Figura 14


artiGo naCional

- Preço de fechamento “Discriminatório” da segunda fase

Conforme já abordadas nas seções anteriores, as características mais importantes que um leilão deve possuir são a robustez contra a colusão e sua capacidade para atrair potenciais participantes. Falhas para atender a estas características podem levar a um resultado indesejado do certame. Dessa forma, a convergência apresentada nesta seção, com relação ao uso de mecanismos na formatação de um leilão, demonstra um contínuo aprimoramento do mercado de leilões de energia elétrica visando atingir a eficácia nos seus resultados.

6.0 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

1. Ausubel, Lawrence M. (2004), “An Efficient Ascending-Bid Auction for Multiple Objects,” American Economic Review, 94:5, 1452-1475.

2. Azevedo, Erick M. (2004) Modelo computacional de Teoria dos Jogos aplicado aos leilões brasileiros de energia elétrica. Tese de Doutorado, FEM, PSE Unicamp.

3. CCEE, (2007). Leilões realizados na CCEE. Disponíveis em http://www.ccee.com.br/. Acesso em 01/06/2007.

4. Costa, Irley Aparecido (2010). Análise das Sistemáticas dos Leilões Praticados pelos Agentes de Mercado do Sistema Elétrico Brasileiro, 2010. 117 p., Dissertação de Mestrado - Universidade Federal de Itajubá, UNIFEI.

5. Cramton, P. (2004) Competitive Bidding Behavior in Uniform-Price Auction Markets. Proceedings of the Hawaii International Conference on System Sciences.

6. Editais de Leilão do Mercado Livre de Energia Elétrica7. Klemperer, Paul. Auctions Theory and Practice,

Toulouse Lectures and economics, Princenton University Press, EUA, 2004.

8. Krishna, Vijay. Auction Theory, Publisher: Academic Press, EUA, 2002.

9. Milgrom, Paul. Putting Auction Theory to Work, Churchill Lectures in Economics, Cambridge University Press, 2004.

10. Vickrey, William (1961), “Counterspeculation, Auctions, and Competitive Sealed Tenders,” Journal of Finance, 16, 8-37.

5.0 CONCLUSÕES

É sabido que os montantes de energia elétrica negociados em leilões no ACL ainda são inferiores ao total comercializado no Ambiente de Contratação Regulada (ACR). Entretanto, mesmo não podendo aferir os resultados efetivos dos leilões do ACL, devido à manutenção do sigilo dessas informações, é fato que está havendo um aumento consistente no uso deste mecanismo para as transações de energia elétrica.

Além disso, com o estudo e resultados apresentados, pode-se concluir que há uma relativa convergência para o uso de um tipo de Sistemática, seja para leilões de compra ou de venda no ACL.

Em seguida são apresentadas as características principais de um leilão chamado de “Leilão Tipo”, o qual agrega as características mais freqüentes apresentadas nas estatísticas da seção anterior. Dessa forma, se tivéssemos que escolher um modelo de leilão que melhor representasse o que hoje está sendo praticado no mercado livre de energia elétrica, esse leilão teria em sua sistemática as seguintes características:

- Leilão dividido em duas fases, do tipo Anglo-Dutch:

3 Primeira Fase: Formato Aberto do tipo “Inglês” com rodadas livres, limitadas por um tempo pré-determinado. As ofertas são por Quantidade e Preço. • Nota: Com essas características oferecidas

na primeira fase, segundo a teoria de leilões discutida anteriormente, haveria:

• Oportunidade de aprendizagem dos participantes

• Avaliações Interdependentes• Busca pelo Preço de Mercado• Preço de Fechamento igual ao segundo maior

valor ofertado3 Segunda Fase: Formato Fechado do tipo “Lance

Único de Preço”. • Nota: Pela teoria de leilões, tais características

resultariam:• Ausência de aprendizagem dos participantes• Preço de Fechamento igual ao maior valor

ofertado- Realização do Leilão em Ambiente Virtual

(plataforma eletrônica)- Definição de Preço Mínimo- Sem definição de Preço de Reserva


Uma Análise Tridimensional da Eficiência da Blindagem dos Sistemas de Proteção Contra

Descargas Atmosféricas em Subestações

RESumO - Este artigo busca realizar uma análise da eficiência das blindagens dos sistemas de proteção contra descargas atmosféricas de subestações de distribuição de 138 kV (SEs) através de uma análise tridimensional, verificando a eficiência dos mesmos contra descargas atmosféricas que possam provocar desligamentos ou danos aos equipamentos presentes na SE. Para isto é apresentado um exemplo do cálculo da eficácia do sistema de proteção contra descargas atmosféricas de uma subestação da CEMIG DISTRIBUIÇÃO, indicando os ganhos de tempo de projeto e execução de obra, bem como otimização de recursos financeiros que podem advir de uma análise tridimensional.

PALAVRAS-CHAVE - Blindagem, Subestações, Sistemas de proteção contra descargas atmosféricas, Análise tridimensional.

1.0 INTRODUÇÃO

Os equipamentos de um sistema de potência podem ser submetidos a elevados valores de tensão em função da ocorrência de descargas atmosféricas originadas tanto por descargas diretas na subestação como por descargas diretas ou indiretas nas linhas de transmissão que chegam à subestação.

Neste artigo trataremos das descargas incidentes nas subestações. Devido à baixa resistência de aterramento das malhas da SEs, a ocorrência de falhas de isolação causadas por descargas atmosféricas que atingem o sistema de proteção destas - cabos para-raios e mastros - é praticamente nula. Por causa desta baixa resistência de aterramento, o potencial no topo dos pórticos é reduzido de maneira rápida, impedindo a ocorrência de disrupção elétrica através dos isoladores.

Para sistemas de proteção contra descargas atmosféricas de SEs adequadamente projetados, a ocorrência de descargas atmosféricas atingindo diretamente os condutores/barramentos no interior das subestações deve ser um evento extremamente raro. No projeto da blindagem contra descargas atmosféricas das SEs deve ser verificada a altura dos mastros e dos cabos para-raios em relação ao solo e dos elementos protegidos, quantitativo a ser instalado, bem como a qualidade do material e estética.

Considerando as características volumétricas de uma subestação, que possui limites dimensionais nos eixos x, y e z do plano cartesiano, fica evidenciada a necessidade de uma análise tridimensional. Esta análise tridimensional possibilita:

Adequação das alturas e quantitativo dos mastros utilizados no sistema de blindagem de SEs;

Um melhor posicionamento dos elementos protetores, tendo em vista descargas críticas incidentes;

Verificação da eficiência de sistemas existentes.No item 2.0 são apresentadas as características da

modelagem considerada.

2.0 MODELAGEM CONSIDERADA

2.1 modelo eletrogeométricoPara determinar a eficiência da blindagem dos

sistemas de proteção contra descargas atmosféricas em subestações é necessário realizar estudos através do modelo eletrogeométrico [1].

Um conceito fundamental para a descrição do modelo eletrogeométrico é o de distância crítica. A distância crítica é definida como a distância entre o precursor da descarga e um objeto sobre o solo (ou o próprio solo) a qual, uma vez atingida, define este objeto como ponto de impacto do precursor. Esta

Sandro de Castro Assis l Roberto Márcio Coutinho CemiG distriBuiÇão l Elilson Eustáquio Ribeiro nsa Consultoria

XXi snPtee


à distância crítica. Estas esferas, definidas para cada amplitude da corrente de descarga incidente, se superpõem, definindo áreas dos elementos a serem protegidos contra descargas atmosféricas que estão blindadas eficazmente ou expostas.

No programa SE_SPDA, a especificação da geometria a ser analisada, composta pelos elementos protetores e protegidos, pode ser feita definindo-se segmentos lineares com coordenadas iniciais e finais (x, y, z), bem como os seus respectivos raios (definindo um cilindro) ou através da importação de ambiente CAD. A Figura 1 ilustra uma vista de uma SE da CEMIG DISTRIBUIÇÃO.

Na geração das descargas atmosféricas para verificação do sistema de blindagens é possível:

• Gerar descargas com amplitudes aleatórias, de acordo com curvas de probabilidade definidas pelo usuário;

• Gerar descargas com ângulos de incidências aleatórios, de acordo com curvas de probabilidade definidas pelo usuário;

• Definir limites mínimos e máximos da amplitude da descarga, normalizando a distribuição existente (uma vez que descargas de amplitude elevada serão blindadas pelo sistema de proteção existente, devido às elevadas distâncias críticas);

• Gerar descargas com amplitude fixa, avaliando a eficiência do sistema de proteção para determinada amplitude de descarga, podendo esta possuir ângulo de incidência aleatório ou fixo;

• Gerar uma descarga específica, para avaliação de um local definido no projeto.

FIGURA 1 – Vista em perspectiva da SE

distância crítica é função da amplitude da corrente da descarga atmosférica. Na bibliográfica específica do tema, algumas equações vêm sendo propostas para a determinação desta distância crítica. A referência [3] sugere que, para análises de blindagens de SEs, seja adotada a equação (1) na determinação da distância crítica.

S=8I(0,65) (1)Onde:S distância crítica (m)I amplitude da corrente de retorno da descarga

atmosférica (kA)

2.2 método de monte CarloDevido à natureza probabilística das amplitudes das

correntes e dos ângulos de incidência das descargas atmosféricas, foi implementado o método de Monte Carlo. Este método está baseado no sorteio aleatório dos parâmetros que interferem em determinados processos.

Basicamente, para cada parâmetro sorteia-se um número entre 0 e 1, que representa a probabilidade acumulada de ocorrência do parâmetro. A partir desta probabilidade estima-se o valor do parâmetro sob análise. Quanto maior o número de amostras geradas (neste caso descargas atmosféricas), maior a precisão dos resultados obtidos, pois estará sorteando mais pontos dentro das curvas de probabilidades dos parâmetros envolvidos.

2.3 Programa implementadoCom o objetivo de verificar a eficiência da

blindagem dos sistemas de proteção contra descargas atmosféricas que possam provocar desligamentos ou danos aos equipamentos presentes nas SEs da CEMIG, foi utilizado o programa SE_SPDA desenvolvido pela NSA CONSULTORIA. Este programa foi desenvolvido após interação entre a CEMIG DISTRIBUIÇÃO e a NSA CONSULTORIA. Com auxílio do programa foi possível realizar uma análise dos padrões de blindagem utilizados nas SEs, através de simulação tridimensional das subestações.

O programa utiliza o método eletrogeométrico com enfoque tridimensional, onde cada parte dos elementos protetores, que compõem o sistema de proteção contra descargas atmosféricas das SEs (mastros e cabos para-raios) ou protegidos, compostos pelos condutores e barramentos, representa o centro de uma esfera com raio igual

XXi snPtee


a incidência de uma descarga direta em uma SE, ela irá gerar uma onda de tensão que se propagará dentro da subestação. Caso a onda de tensão, ao atingir determinado equipamento, possua amplitude superior ao TSIA do equipamento, ocorrerá uma falha no isolamento do mesmo, que poderá danificá-lo permanentemente e/ou provocar um curto-circuito interno à SE. A impedância de surto dos barramentos pode ser calculada através da seguinte expressão:

Z = 60 ln 2hr

onde: Z impedância de surto (Ω)h altura do condutor (m)r raio do condutor (m)

A máxima corrente que pode incidir nos barramentos de 138 kV da SE, considerada de forma a não provocar danos aos equipamentos, pode ser avaliada como:

Idesc =2xTSIAZ

onde: Idesc amplitude da corrente de descarga (kA)Z impedância de surto (Ω)TSIA tensão suportável de impulso atmosférico (kV)

Uma maneira de avaliar a eficiência do sistema de blindagem contra descargas atmosféricas que possam provocar danos é através de uma análise determinística. Neste caso é assumido que somente descargas com amplitudes inferiores aos valores de descargas críticas podem atingir os barramentos e equipamentos. O arranjo do sistema de proteção é dimensionado considerando este valor.

As Figuras 3 e 4 apresentam detalhes de projeto da SE simulada. Os barramentos flexíveis da SE possuem os seguintes dados: Altura: 10,7 m e Raio: 9,14 mm. Os barramentos rígidos possuem: Altura: 4,3 m e Raio: 38,10 mm. A TSIA dos equipamentos de 138 kV é de 550 kV. As menores amplitudes de correntes de descarga capazes de gerar valores de sobretensões maiores que a TSIA dos equipamentos são:

• Barramentos flexíveis: Z = 465 Ω Idesc = 2,36 kA• Barramentos rígidos: Z = 325 Ω Idesc = 3,38 kA

A Figura 2 apresenta uma tela que sintetiza as possibilidades de geração de descargas existentes.

FIGURA 2 – Opções de geração de descargas existentes

Em cada simulação, de forma a não gerar descargas que não possam vir a ser interceptadas pelos elementos protetores e/ou protegidos, define-se uma área quadrada limite de incidência. Nesta área limite todas as descargas geradas pelo programa incidiriam caso não houvesse elementos para “atrair” as descargas incidentes. Como principais saídas do programa, temos:

• Apresentação visual dos locais de incidência das descargas nos elementos protetores.

• Apresentação visual dos locais de incidência das descargas nos elementos protegidos.

• Gráfico indicando distribuição das amplitudes das descargas que incidiram nos elementos (protetores e/ou protegidos) selecionados;

• Relatório contendo amplitudes mínima e máximas de corrente de descarga e quantitativo incidente em cada elemento simulado.

Estas informações fornecem subsídios ao projetista para correção/adequação do sistema de proteção contra descargas atmosféricas, caso seja necessário.

Exemplo de cálculo Existe uma amplitude máxima de corrente que

pode atingir os barramentos e os componentes de uma determinada SE sem que haja danos para os equipamentos da mesma. Este valor depende, basicamente, da Tensão Suportável a Impulso Atmosférico (TSIA) dos equipamentos. Considerando

XXi snPtee


totalmente eficiente. Desta forma, não foi avaliada a eficiência da blindagem para a corrente de 3,38 kA, uma vez que esta amplitude resulta em um raio de atração maior.

FIGURA 5 – Identificação da área de incidência de descargas e caracterização do pátio modelado.

Buscando uma otimização do sistema de proteção contra descargas atmosféricas originalmente proposto, foram realizadas diversas simulações buscando uma economia de material, porém sem permitir falha de blindagens para correntes com amplitudes acima dos valores críticos.

Na Figura 6 é apresentada a geometria da nova configuração proposta. Esta possui uma redução de 3 mastros captores e 28% de cabos. Para a obtenção desta geometria foi necessário o rearranjo dos cabos para-raios e relocação de mastros. O sistema de proteção contra descargas proposto mantém a necessária eficiência da proteção contra descargas atmosféricas no pátio de 138 kV.

FIGURA 6 – Geometria proposta. Utilização de 5 mastros captores.

A Figura 7 apresenta os locais de incidência das descargas atmosféricas, para a geometria proposta. Nesta análise foram geradas 50.000 descargas com amplitudes de acordo com curva de probabilidade da Cemig e curvas de probabilidade de ângulo de incidência de acordo com [1]. Cada ponto marcado indica um local de que o sistema de proteção interceptou a descarga.

FIGURA 3 - Planta da SE, arranjo dos equipamentos externos no pátio de 138kV. As linhas traço-ponto indicam os cabos para-raios das LTs e os cabos de blindagem da SE.

FIGURA 4 – Foto da SE construída. Sistema de blindagem existente.

Desta forma, descargas com amplitudes de corrente menores que 2,36 kA podem incidir em qualquer elemento protegido sem causar danos aos equipamentos de 138 kV instalados. A partir deste valor, foram geradas pelo programa 50.000 descargas, com valor de 2,36 kA e ângulo de incidência conforme distribuição probabilística apresentado em [1]. O local de incidência, sem considerar os raios de atração dos elementos da SE, seria o quadrado em azul apresentado na Figura 5. Está área pode ser redimensionada pelo usuário, de forma a verificar a eficiência em regiões específicas. O sistema de proteção se demonstrou

XXi snPtee


(2) VICTOR HUGO GOMES DE ANDRADE – Proteção de Subestações Contra Descargas Atmosféricas Diretas – II Seminário Sobre Pesquisas Aplicáveis a Sistemas de Transmissão – Rio de Janeiro – RJ – Maio 1985;

(3) IEEE Guide for Direct Lightning Stroke Shielding of Substations, 1996;

(4) EPRI – Electric Power Research Institute - Transmission Line Reference Book – 345 kV and Above, Second Edition, 1975.

FIGURA 7 – Locais de incidência das descargas.

3.0 CONCLUSÕES

Conforme apresentado, a implementação computacional do modelo eletrogeométrico permite ao projetista avaliar com facilidade e com maior precisão a eficiência do sistema de proteção contra descargas atmosféricas de uma SE. Além de análises determinísticas, conforme apresentado no artigo, é possível realizar análises probabilísticas, determinando riscos de falhas para as instalações.

A CEMIG vem utilizando este modelo, implementado no programa SE_SPDA, para avaliar seus padrões de proteção contra descargas atmosféricas, buscando reduções de custos e complexidade nas obras. Pelo fato das subestações serem partes importantes do sistema de transmissão, estas análises são conduzidas de maneira determinística, visando minimizar que descargas capazes de danificar os equipamentos atinjam a SE.

Devido à grande capacidade de geração de descargas atmosféricas por simulação (até 50.000) e facilidades de edições, aliado ao fato de termos uma visão tridimensional da subestação, o trabalho do projetista é facilitado, apresentando ganhos significativos no tempo de elaboração de projetos eficientes de proteção contra descargas atmosféricas em subestações. Adicionalmente é obtido redução de custos com materiais, tempo de execução de obras e com transportes de mastros com tamanhos superiores aos efetivamente necessários para uma blindagem eficiente.


(1) ARY D´AJUZ, et all – Transitórios Elétricos e Coordenação de Isolamento – Aplicação em Sistemas de Potência de Alta Tensão – Furnas – 1987;

XXi snPtee


Cálculo de Campos Elétricos TridimensionaisTípicos em Linhas de Transmissão

RESumO - Neste trabalho, o método usualmente utilizado para o cálculo de campos elétricos – Método de Simulação de Cargas – é otimizado visando a aplicação a problemas tridimensionais, conduzindo a uma redução da propagação de erros de processamento computacional e maior precisão dos resultados próximos às fronteiras. É apresentada a resolução de problemas típicos, resultando numa ferramenta auxiliar para o atendimento aos requisitos da lei 11.934 de 5 de maio de 2009, que estabelece limites à exposição aos campos elétricos e prevê que os mesmos podem ser medidos ou calculados, assegurando a proteção à saúde e ao meio ambiente.

PALAVRAS-CHAVE - Linha de transmissão, campo elétrico, interferência eletromagnética, eletrostática, indução, métodos numéricos.

1.0 INTRODUÇÃO

A lei 11.934 de 5 de maio de 2009 estabelece limites à exposição a campos elétricos gerados por instalações de alta tensão, sendo ali previsto que os mesmos podem ser medidos ou calculados. Usualmente tem-se considerado simulações bidimensionais (2D) nos cálculos de campos elétricos de linhas aéreas de transmissão. Porém, determinados problemas típicos não admitem esta simplificação e requerem a consideração de casos tridimensionais (3D), por exemplo, quando necessitamos considerar os efeitos da proximidade das torres e outros objetos, a geometria das catenárias dos cabos, obstáculos e a curvatura do terreno.

As matrizes matemáticas geradas nestes casos são de grande dimensão, podendo chegar a alguns milhares de linhas e colunas, sendo sugerida uma otimização do método usualmente utilizado - Método de Simulação de Cargas - visando redução da propagação de erros ao longo do processamento computacional e maior precisão dos resultados próximo às fronteiras. Nas seções seguintes mostra-se que o método citado é um caso particular e mal-condicionado do Método

de Simulação de Cargas com Quadrados Mínimos – MSCQM. O sistema de equações então resultante é resolvido por meio de decomposição QR com o Método de Gram-Schmidt Modificado. É apresentada a resolução de problemas típicos, demonstrando a praticidade e funcionalidade do método e a qualidade dos resultados.

A implementação computacional da metodologia descrita resulta numa ferramenta auxiliar importante para o atendimento aos requisitos da lei 11.934, que estabelece limites à exposição a campos elétricos, visando garantir a proteção da saúde e do meio ambiente.

2.0 MÉTODO DE SIMULAÇÃO DE CARGAS

2.1 Campos elétricos bidimensionaisPara a simplificação dos cálculos, usualmente tem-

se considerado que os campos elétricos gerados por linhas de transmissão reduzem-se a um problema 2D, onde os cabos são representados por pontos dispostos sobre o plano, representando condutores de comprimento infinito, e os campos elétricos são calculados numa seção transversal bidimensional.

Neste caso, a resolução matemática do problema é relativamente simples, por meio do Método de Simulação de Cargas (MSC) (1), que resulta da aplicação de poucos passos:

• Escolhe-se N pontos arbitrários sobre a superfície dos cabos condutores e para-raios, onde os potenciais elétricos são dados (vetor f);

• Arbitra-se N cargas elétricas localizadas no interior dos cabos (vetor q);

• Resolve-se o sistema linear então obtido,

P q = f (1)

onde P é uma matriz obtida a partir de relações conhecidas entre cargas elétricas e pontos de contorno - coeficientes de Maxwell de potencial elétrico (1, 2) - que dependem basicamente da geometria do problema;

João Nelson Hoffmann CoPel GeraÇão e transmissão s/a

XXi snPtee


Φ(i) = pij

Qj (4)

com

FIGURA 1 – Linha de carga x ponto

A aplicação de (4), após a necessária conversão a um sistema de coordenadas global, à combinação de todos os segmentos lineares de carga e pontos de contorno com potencial elétrico conhecido conduzirá a um sistema de equações lineares que representa o problema tridimensional, tal como (1).

2.2.3 Potencial elétrico flutuanteObjetos condutores próximos à linha de

transmissão, isolados ou não da terra, apresentarão um potencial elétrico induzido e constante em sua superfície. Este objeto pode ser tratado de modo similar aos demais (como linha de carga), porém o valor do potencial elétrico em sua superfície é desconhecido. Se o problema contem N segmentos com potencial conhecido e 1 elemento com potencial flutuante , o qual foi subdividido em K segmentos, temos que a equação (2) fica modificada como

ϕ (i) = pijj=1

N+K

∑ qj

(5)

e teremos um conjunto com K equações adicionais, na forma

pijj=1

N+K

∑ qj−ϕ f = 0, i =1,K

(6) Deve-se considerar ainda que a soma das cargas

elétricas dos segmentos que compõe o elemento com potencial flutuante é nula, ou seja,

(7)

• Calcula-se o potencial elétrico * e o vetor intensidade de campo elétrico E em um ponto i qualquer no espaço, utilizando o vetor solução q, desta forma:

ϕ (i) = p

ijj=1

N

∑ qj

(2)

E (i) = (fxijj=1

N

∑ ax + fyij

ay) qj

(3)

onde pij e fij são os coeficientes de Maxwell, qj são as cargas elétricas que compõe o vetor q, e ax e ay são vetores unitários dos eixos de coordenadas x e y do plano transversal à linha de transmissão.

2.2 Campos elétricos tridimensionais2.2.1 IntroduçãoNeste caso a idéia básica será obter os coeficientes

de potencial entre um segmento linear, que contenha uma carga elétrica uniformemente distribuida, e um determinado ponto no espaço, o qual terá potencial elétrico conhecido (item 2.2.2). Será abordado também o caso com pontos no espaço com potencial elétrico flutuante (a ser calculado - item 2.2.3), aplicável ao caso de um elemento condutor localizado sob a linha de transmissão.

Em seguida, propõe-se um método para determinar o coeficiente de potencial entre duas linhas de carga, por meio da resolução de um sistema local de equações lineares (item 2.2.4). Mostra-se também como incluir a consideração de elementos conectados à terra por meio de uma resistência elétrica (item 2.2.5), permitindo a resolução de outra gama de problemas típicos.

Tendo-se em vista que a matriz gerada pode facilmente chegar a milhares de linhas e colunas, são sugeridas técnicas otimizadas para a resolução do sistema de equações (item 2.2.6), reduzindo assim a possibilidade de propagação de erros de processamento computacional.

2.2.2 Coeficiente de potencial linha de carga – ponto

Dado um segmento linear j com carga elétrica total Qj , considerada uniformemente distribuída no segmento, o potencial elétrico produzido em um ponto i é dado na literatura (3) por:

XXi snPtee

pij

= 14πL0

Ln L-X1( )+ L −X1( )

2+Y1

2 +Z12

-X1 + X12 +Y1

2 +Z12

ϕ f

j=N+1

N+K

∑ qj

= 0


precisão em determinadas situações. Esta menor precisão pode ser conseqüência do fato de que a carga Q é considerada uniformemente distribuída sobre I, enquanto que não há uniformidade das cargas sobre J, já que são calculadas M cargas qk sobre este segmento.

2.2.5 Elementos com conexão à terraDeterminados problemas consideram a existência

de elementos condutores com potencial flutuante, e conectados à terra ou entre si por meio de uma resistência elétrica. Incluem-se os casos de veículos ou pessoas trafegando sob a LT, cercas ou dutos metálicos com pessoas tocando essas cercas ou dutos, etc. A figura abaixo mostra o caso de dois elementos conectados entre si e à terra. A corrente que circula à terra é usualmente conhecida como corrente de curto-circuito à terra.

FIGURA 3 – Elementos com conexão à terra

Neste caso, a equação (7) relativa ao elemento 2, por exemplo, é modificada como segue:

ddt

qJJ=N+1

N+K

∑ = i02 + i12 = −Φ2

R02−Φ1 −Φ2( )

R12 , (8)

Supondo “F” elementos distintos com potencial flutuante, e cada um deles subdividido em K segmentos de carga, a junção das equações do tipo (5), (6) e (8), leva a um sistema linear de ordem N + F*K +F, cuja resolução fornecerá os valores das cargas elétricas nos diversos segmentos, e os respectivos potenciais elétricos flutuantes.

2.2.6 Resolução do sistema de equações

(método de Shipley-Coleman)O sistema de equações lineares resultante da

aplicação das equações (5), (6) e (8) conduz a uma matriz quadrada e que pode ser considerada cheia (a grande maioria dos valores da matriz são não nulos), de grande ordem, podendo chegar a alguns milhares

Com esta equação adicional resolve-se o sistema linear formado pelas equações (5), (6) e (7), que resulta em uma matriz quadrada de ordem N+K+1. A resolução deste sistema de equações pelo método de Shipley-Coleman (seção 2.2.6) tem apresentado resultados estáveis para os casos práticos já testados.

2.2.4 Coeficiente de potencial linha de carga – linha de carga

Para a aplicação de 2.2.2 e 2.2.3 em problemas 3D, divide-se os diversos componentes do problema em segmentos menores, com potencial conhecido em sua superfície (ou desconhecido, no caso de potenciais flutuantes). Isto pode resultar em problemas com alguns milhares de segmentos. Uma alternativa para reduzir o número de segmentos, porém resultando em aumento do tempo de processamento computacional, é utilizar as equações (5), (6) e (7) aplicadas a duas linhas de carga, de modo a se determinar numericamente o coeficiente de potencial entre elas (Figura 2), resultando no seguinte sistema de equações lineares:

FIGURA 2 – Coeficiente de potencial entre linhas de carga

válida para k = 1, M. E temos também que qK = 0K=1

M

∑ .

Dividindo a primeira equação por Q, chegamos à forma matricial abaixo, de onde se obtém o coeficiente de potencial PIJ, entre as duas linhas de carga.

P11 P12 P1M −1P21 P22 P2M −1

−1PM1 PM2 PMM −11 1 1 1 0

×

q1 Qq2 Q...

qM QΦJ Q = PIJ

= −

P1IP2I

PMI0

Temos que PkIQ+ Pk1q1 +Pk2q2 + ...+PkMqM[ ] =ΦJ ,

No entanto, constatou-se que esta metodologia necessita ser melhor avaliada pois, ao contrário do que era esperado, pode conduzir a resultados de menor

XXi snPtee


Nos problemas exemplificados nas seções seguintes considerou-se que, para cada linha de carga arbitrada, teremos 4 pontos de contorno com potencial conhecido (ou a determinar, no caso de potencial flutuante). Assim, um elemento com forma genérica tal

como a figura ao lado, poderia ser representado com 5 linhas de carga e 12 pontos de contorno, por exemplo, com dois deles sendo sempre comuns a duas cargas.

3.3 Resolução do sistema de equações (método

de gram-Schmidt modificado)Seja A x = b o sistema linear resultante do item 3.2

(equações (5), (6) e (8) com 4 pontos de contorno para cada carga elétrica simulada), onde A é uma matriz retangular de ordem M x N , x é o vetor de N incógnitas composto por cargas elétricas e potenciais flutuantes, e b é o vetor composto basicamente pelos potenciais elétricos conhecidos nas superfícies. Diversos métodos foram analisados em (5) para a resolução deste sistema linear, sendo demonstrado que a escolha dos métodos tradicionais levam a matrizes com grande propagação de erros de processamento, pois tanto o MSC como o MSCQM geram matrizes cheias e mal-condicionadas, podendo-se chegar a resultados inconsistentes, O Método de Gram-Schmidt Modificado foi então escolhido e utilizado nos exemplos que se seguem, tendo sido verificada excelente consistência de resultados em problemas de até 3.000 linhas e colunas (não foi verificado em problemas maiores).

4.0 CONFIRMAÇÃO DO MÉTODO

A implantação computacional da metodologia de cálculo acima descrita foi extensivamente verificada por meio de comparações com cálculos 2D, tendo-se verificado diferenças nos resultados menores que 0,1%, sobre casos que já haviam sido confirmados por meio de medições em campo (7).

5.0 APLICAÇÕES EM PROBLEMAS TÍPICOS DE LINHAS DE TRANSMISSÃO

5.1 Influência da catenáriaOs cálculos usuais de campos elétricos em 2D

consideram os cabos a uma altura constante ao longo da linha de transmissão, sem obstáculos sob a mesma. As Figuras 5 e 6 mostram a variação do campo elétrico

de linhas e colunas. O Método de Shipley-Coleman (4) é bastante eficiente e estável para a resolução de matrizes cheias, com a vantagem adicional de não necessitar espaço adicional em computador já que a matriz inversa é obtida sobre a própria matriz original. Assim, sugere-se este método (inversão simples da matriz) para a resolução do sistema de equações lineares decorrente do MSC.

3.0 MÉTODO DE SIMULAÇÃO DE CARGAS COM QUADRADOS MÍNIMOS

3.1 IntroduçãoFoi mostrado no item 2.1 que no MSC, o número de

cargas elétricas simuladas é igual ao número de pontos de contorno. Pode-se considerar que esse método é um caso particular do Método de Simulação de Cargas com Quadrados Mínimos – MSCQM (2, 5, 6), onde se arbitra um número maior de pontos de contorno, relativamente às cargas elétricas que simulam o problema.

3.2 Descrição e vantagensO sistema linear resultará também da aplicação das

equações (5), (6) e (8), porém se obterá uma matriz de ordem m x n (pontos de contorno x cargas), com m > n. Para a resolução deste sistema linear aplicam-se técnicas de Quadrados Mínimos, ou seja, determinam-se as cargas que resultam em menor erro global, mostrado em 3.3.

As vantagens do MSCQM são discutidas em (5), de onde reproduz-se a Figura 4. Nesta figura, a solução exata computada sobre o contorno dado resultaria em uma linha equipotencial coincidindo com o mesmo. Porém, devido à discretização por meio de um número finito de cargas e pontos de contorno, o MSC e o MSCQM fornecem essa linha equipotencial com margem de erro, como mostrado na figura. Uma redução no número de cargas a cerca de 1/5 a 1/2 do número de pontos de contorno permite obtermos melhores resultados, uma vez que a respectiva linha equipotencial aproxima-se melhor do contorno com potencial conhecido.

FIGURA 4 – Exemplo dos resultados do MSCQM

XXi snPtee


ao nível do solo para uma LT de 525 kV, ao longo de um vão de 450 m com faixa de segurança de 60 m, altura mínima cabo-solo de 10 m no meio do vão, e flecha dos cabos de 18 m (neste caso, obteve-se uma matriz 1300 x 1300). A Figura 7 mostra as linhas equipotenciais para este mesmo vão, nas proximidades de uma construção aterrada.

FIGURA 5 – Campo elétrico ao longo de um vão

FIGURA 6 - Campo elétrico 2D no meio do vão

FIGURA 7 – Linhas equipotenciais em torno de uma construção aterrada, sob uma LT de 525V

5.2 Campos em torno de uma torreA Figura 8 ilustra a distribuição dos campos

elétricos na seção transversal de uma torre metálica de 230 kV de circuito duplo com 1 circuito lançado. Já a Figura 9 refere-se aos campos elétricos numa torre de 525 kV estaiada. Estes casos exemplificam os pontos de maior concentração de campos elétricos, podendo-se facilmente obter, por exemplo, os valores ao longo do trajeto de escalada dos trabalhadores em linha viva.

FIGURA 8 – Campos elétricos em uma torre de 230 kV

FIGURA 9 – Campos elétricos numa torre estaiada de 525 kV

FIGURA 10 – Potenciais elétricos em cadeias de isoladores de 230 kV

5.3 Potenciais elétricos na cabeça-de-torre e nas cadeias de isoladores

A Figura 10 mostra as linhas equipotenciais na fase central da torre da Figura 8, e também a distribuição

XXi snPtee


FIGURA 13 – Campo elétrico ao nível do solo,em uma torre de transposição

5.6 Casos com Potenciais Elétricos Flutuantes5.6.1 Veículos sob a linha de transmissãoEm (8) é apresentado um caso típico resolvido

de modo simplificado, para o cálculo de correntes e potenciais eletrostáticos induzidos em um veículo (caminhão) sob uma LT de 735 kV, com os cabos em catenária num vão de 450 m. O mesmo problema pode ser resolvido pelo método aqui proposto, obtendo-se maior detalhamento dos resultados. A figura 14 mostra linhas equipotenciais, e a tabela 1 resume os resultados obtidos, comparando-os com os resultados de (8). É mostrada na tabela a eficiência da utilização de cabos de proteção (cabos instalados sob as fases e acima da rodovia), com o intuito de reduzir a indução nos veículos.

FIGURA 14 – Veículo sob LT de 735 kV, com 2 cabos de proteção sob cada fase

FIGURA 15 – Corpo humano e cercas metálicas

de potenciais elétricos ao longo das 3 cadeias do circuito do lado direito. São mostradas as variações da distribuição de potenciais para o caso de LT com circuito simples e circuito duplo, com as combinações usuais de sequencias de fases. Nota-se maior inclinação das curvas nos extremos das cadeias, podendo-se determinar analiticamente o stress elétrico sobre esses isoladores (a influência da cadeia sobre a distribuição dos campos elétricos não foi considerada nesses cálculos).

5.4 Torres em ânguloOs cálculos usuais de campos elétricos 2D

consideram a LT em alinhamento. A Figura 11 mostra que há um aumento no campo elétrico ao nível do solo, para o caso de torres em ângulo (obviamente a presença da torre irá alterar estas curvas). A Figura 12 mostra as respectivas curvas para ângulos entre 0º (alinhamento) e 90º.

FIGURA 11 – Campo elétrico ao nível do solo

FIGURA 12 – Campos elétricos ao nível do solo, na direção da bissetriz do ângulo

5.5 Torres de transposiçãoEm alguns casos é possível fazer a transposição de

fases em uma mesma estrutura da linha de transmissão. A Figura 13 mostra um destes casos em 230 kV, onde a transposição de fases executada na mesma torre reduziu os campos elétricos ao nível do solo nas proximidades da torre.

XXi snPtee


XXi snPtee

5.6.2 Corpo humano e cercas metálicasO projeto de seccionamento e aterramento de

cercas metálicas sob linhas de transmissão deve atender aos requisitos de proteção do público e de animais contra correntes e tensões induzidas por efeito eletrostático (dependente da tensão elétrica) e por efeito eletromagnético (dependente da corrente elétrica na linha de transmissão, sob regime normal e sob curto-circuito), sendo que este é usualmente mais crítico.

Contudo, as induções eletrostáticas podem ser avaliadas pelo método de cálculo apresentado neste artigo, representando-se o corpo humano por uma combinação de linhas de carga com potencial flutuante, conectado à terra por meio da resistência de contato pé-solo, e da resistência do corpo humano (neste exemplo, admitidos com valores típicos de 1000 ohms cada um – Figura 15). Em adição, é considerada uma resistência elétrica no contato mão-cerca, da ordem de 10.000 ohms, a qual depende essencialmente da área de contato (9).

Os fios componentes da cerca são representados por outra série de linhas de carga com o mesmo potencial flutuante. Os resultados dos cálculos para uma cerca de 50 m em paralelo e transversal a uma LT de 525 kV estão na Tabela 2. Nota-se que os valores calculados de corrente de toque provenientes da indução eletrostática da LT estão no limiar da sensibilidade ao choque elétrico (da ordem de 0,5 mA), para a cerca isolada do solo.

6.0 CONCLUSÕES

Foi demonstrado que o método usualmente utilizado para o cálculo de campos elétricos bidimensionais e tridimensionais - Método de Simulação de Cargas (MSC)

- é um caso particular e mal-condicionado do Método de Simulação de Cargas com Quadrados Mínimos (MSCQM).

Foram apresentados resultados de problemas típicos, demonstrando a praticidade e funcionalidade, e a qualidade dos resultados do MSCQM. Para a resolução do sistema de equações (que conterá mais equações do que incógnitas) que determina o valor das cargas elétricas do problema, sugere-se utilizar a decomposição QR da matriz retangular resultante, em conjunto com o Método de Gram-Schmidt Modificado. Esta metodologia matemática visa a redução da propagação de erros ao longo do processamento computacional, e maior precisão dos resultados próximo às fronteiras. Se utilizado o MSC (matriz quadrada, com menor precisão dos resultados), sugere-se a inversão da matriz quadrada resultante utilizando o Método de Shipley-Coleman.

A metodologia proposta resulta numa ferramenta auxiliar importante para o atendimento aos requisitos da lei 11.934 de 5 de maio de 2009, que estabelece limites à exposição aos campos elétricos e prevê que os mesmos podem ser medidos ou calculados, visando garantir a proteção da saúde e do meio ambiente.


(1) “A charge simulation method for HV fields” – H. Singer, H. Steinbugler, P. Weiss - IEEE PAS, 1974

(2) “Simulação numérica para o cálculo de campos elétricos em domínios ilimitados” – J.N.Hoffmann - Dissertação de Mestrado, Unicamp, 1993

(3) “Charge Simulation Method For Three-Dimensional High Voltage Fields” – D.Utmischi – 3rd International Symposium on High Voltage Engineering, 1979

(4) “A New Direct Matrix Inversion Method” – R.B.Shipley – D. Coleman – AIEE C&E, Vol.78, 1959

(5) “Improving The Charge Simulation Method For The Computation of High Voltage Electric Fields With Efficient Least Squares Techniques” – J.N.Hoffmann, P.Pulino – Applied Computational Electromagnetics Society Journal – Vol. 12, No 1, ISSN 1054-4887, 1997

(6) “Field calculations around non standard electrodes using regression and their spherical equivalence” - H. Anis et al. - IEEE PAS vol. 96, 1977

(7) “Medição e Cálculo de Campos Eletromagnéticos de 60 Hz em Linhas de Transmissão da Região de Curitiba” – C.F.M.Junior, J.N.Hoffmann, L.R.A.Gamboa, R.Robert - I Encontro Nacional de Laboratórios de Alta Tensão, Curitiba, 1995

(8) “Calculating Electrostatic Effects on Overhead Transmission Lines” – D.W.Deno – IEEE P&D, 1974

(9) “Electrical Shock Safety Criteria” – J.E.Bridges, G.L.Ford, I.A.Sherman, M.Vainberg – Pergamon Press Inc, 1985


Métodos Quantitativos Aplicados na Otimização da Manutenção Realizando Previsão Orçamentária

para Troca de ComponentesBuscando Confiabilidade, Mantenabilidade

e Disponibilidade de Equipamentos

XXi snPtee

RESumO - O objetivo deste trabalho é empregar a confiabilidade para gerenciar a manutenção. Com o programa Conweib e a ferramenta FMEA, equipes de manutenção conseguem dimensionar sobressalentes necessários em cada subestação, qual momento deve ocorrer a previsão orçamentária e compra de sobressalentes para troca. A Eletronorte ganhou com a ferramenta melhoria no processo da programação antecipada de troca de componentes no Plano Anual de Manutenção – utilização de dado estatístico, não ficando na subjetividade da experiência de técnicos e informações de fabricantes; há programa antecipado de substituição de componentes; revisão dos programas de manutenção, dimensionar sobressalentes e estimativas de redução de custos.

PALAVRAS-CHAVE - Engenharia de manutenção, taxa de falha, Conweib, custo de manutenção, troca de componentes.

1.0 INTRODUÇÃO

A análise de Weibull é utilizada para analisar dados de falha histórica e permite estimar o risco de falhas de amostras que apresentem um histórico de ocorrências. É uma distribuição de probabilidade contínua, usada em estudos de tempo de vida de equipamentos e estimativa de falhas. A partir de um conjunto que possua algumas falhas ou defeitos graves pode-se estimar a curva de probabilidade e valores relevantes como a taxa de falhas, tempo médio para a falha (MTTF) e tempo de substituições dos componentes. Na análise quantitativa da confiabilidade de um equipamento, deve-se separar

os sistemas, subsistemas e componentes que sejam reparáveis dos não-reparáveis.

A utilização indiscriminada da Lei de Weibull para modelar estatisticamente a confiabilidade de qualquer sistema sujeito a falhas, sem levar em consideração as duas categorias mencionadas, pode conduzir a resultados bastante imprecisos e, conseqüentemente, pouco úteis ao processo decisório dos gestores da manutenção.

O módulo de Weibull ajusta automaticamente a distribuição selecionando os dados inseridos manualmente pelo usuário ou importadas de outros programas e exibe os resultados graficamente sob a forma de gráficos de probabilidade acumulada. Os resultados podem ser visualizados na tela ou impressos em um relatório.

A Engenharia de manutenção da Eletronorte desenvolveu, conjuntamente com o Cepel, o programa Conweib. Este analisa as falhas dos componentes do equipamento e calcula a probabilidade da próxima falha ocorrer. O programa Conweib fornece parâmetros caracterizadores do modelo estatístico mais adequado à categoria do item sob análise, seja ele reparável ou não (b e h, b e u). Fornece outras métricas úteis à análise da confiabilidade de um equipamento (MTTF, MTBF, Blife, etc). Permite, ainda, mensurar o crescimento da confiabilidade após a implementação de ações de melhoria nos processos e rotinas da manutenção. O modelo obtido a partir dos parâmetros fornecidos pelo programa será posteriormente aplicado na avaliação da confiabilidade global e do índice de robustez da subestação (Anse Visual).

A Engenharia de manutenção da transmissão da

Lilian Ferreira Queiroz l Sérgio Luis Zaghetto l Jader Alves de Oliveira l Ivan Jesus da Silva eletronorteSergio Cabral l Ricardo Cunha l Helio AmorimJunior l Pablo de Abreu Lisboa Cepel


XXi snPtee

Eletronorte está utilizando a metodologia do TPM nos seus processos de manutenção e ainda a RCM – Manutenção Centrada em Confiabilidade (RCM) que é um procedimento para determinar estratégias de manutenção com base em técnicas de confiabilidade e abrange os métodos de análise conhecido como Failure Mode Effects Analysis (FMEA). A estratégia de manutenção escolhida deve levar em conta o custo, segurança, ambiente operacional e consequências. Os efeitos de redundância, peças, custos de manutenção, o envelhecimento do equipamento e tempos de reparo devem ser levados em conta, juntamente com muitos outros parâmetros.

A MCC – Manutenção Centrada em Confiabilidade e TPM – Manutenção Produtiva Total são ferramentas modernas de gestão. Os programas TPM e RCM vêm se destacando bastante nos últimos anos por:

O principio básico do TPM é a eliminação total das perdas por toda empresa, o que acaba transformando o ambiente de trabalho e elevando, de maneira considerável, o conhecimento e a auto-estima dos colaboradores.

O TPM distingue seis fontes principais causadoras de perdas.

Perdas por quebra em equipamentos; Perdas por ajustes na preparação; Perdas por paradas curtas de produção; Perdas por velocidades abaixo da nominal; Perdas devidas a peças defeituosas e retrabalhos; Perdas decorrentes de start–up (regime de partida).

RCM é um processo usado para determinar o que deve ser feito para assegurar que qualquer ativo físico continue a fazer o que seus usuários querem que ele faça no seu contexto operacional. O processo de RCM implica em sete perguntas sobre cada um dos itens sob revisão ou sob analise critica, como a seguir: Quais são as funções e padrões de desempenho de um ativo no seu contexto presente de operação? De que modo ele falha em cumprir suas funções? O que causa cada falha funcional? O que acontece quando ocorre cada falha? De que forma cada falha importa? O que pode ser feito para predizer ou prevenir cada falha? O que deve ser feito se não for encontrada uma tarefa pró-ativa apropriada?

A Eletronorte levou em consideração alguns pontos para integração das metodologias: Características individuais de cada metodologia; Possibilidades de integração dos dois programas, com base em alguns ajustes e verificou os resultados desta integração. A Eletronorte está utilizando a metodologia do TPM para gestão do processo de manutenção e utilização da RCM para refinamento do processo, visto que isto se faz necessário.

Para implantação do RCM, algumas etapas devem

ser seguidas, através de reuniões dos chamados grupos de trabalho, com pessoal capacitado nas diferentes áreas, dependendo do equipamento analisado e do conhecimento necessário para se analisar o sistema. Esses grupos de trabalho devem sempre ter pessoal de operação e manutenção para que se possa ter uma visão ampla dos modos de falha que podem ocorrer no equipamento ou sistema.

A Eletronorte definiu as etapas do processo RCM, conforme a metodologia: Definição do sistema (fronteiras/interfaces); Funções e analises das falhas funcionais; Analise modos falhas e seus efeitos (FEMEA); Diagrama de decisão para seleção de tarefas de manutenção; Formulação e implantação do plano de manutenção baseado RCM; A Eletronorte está revendo seus planos de manutenção de equipamentos baseada na metodologia do RCM. A implantação do RCM não termina na formulação e implantação do plano de manutenção, pois é um processo continuo, onde o plano é periodicamente revisado em função dos dados de falhas e de reparos que devem ser continuamente coletados e analisados. Nesse momento utiliza-se a ferramenta aqui descrita, o Conweibull.

2.0 UTILIZAÇÃO DA CONFIABILIDADE E O PROGRAMA CONWEIB

Apesar de a confiabilidade ser uma metodologia matemática e estatística a sua aplicação em produtos e equipamentos tem impacto direto na performance financeira das empresas. Não se pode gerenciar uma empresa sem dados, relatórios e previsões financeiras precisas.

2.1 – ConfiabilidadeÉ uma metodologia científica aplicada para conhecer

a performance de vida de produtos e Equipamentos e assegurar que estes executem sua função, sem falhar, por um período de tempo em uma condição específica. É uma das características de qualidade mais importante para componentes, produtos e sistemas complexos. Ela ainda quantifica, testa e reporta a performance de vida de produtos, equipamentos e processos nas empresas. Avalia o impacto financeiro e promove melhorias na Confiabilidade e consequentemente aumenta a performance financeira da organização.

Os gráficos abaixo demonstram a evolução histórica de falhas em equipamentos e os momentos de realizar as manutenções preventivas. A curva da banheira mostra as falhas durante a vida útil de um equipamento.


XXi snPtee

A curva mostra três fases: Insucessos iniciais: Esta fase é caracterizada por uma elevada taxa de insucesso, que diminui rapidamente com o tempo. Estas falhas podem ser devido a várias razões, tais como equipamentos defeituosos, instalações impróprias, erros de concepção dos equipamentos, falta de equipamento por parte dos operadores ou a falta de procedimento adequado.

Falhas normais: uma menor taxa de erros e constantes. As falhas não podem ocorrer devido a causas inerentes à equipe, mas por causas externas aleatórias.

Falhas em final de vida útil: estágio caracterizado por uma taxa de erro aumentando rapidamente. As falhas são causadas por desgaste natural do equipamento, devido à passagem do tempo. Estas são as formas que foram estabelecidas sobre os modos de falha do equipamento, sistemas e dispositivos, ver figuras 1 e 2.

Figura 1 – Curva da Banheira

Figura 2 – Manutenções Preventivas

2.2 – Validação da técnica2.2.1 - Confiabilidade de lâmpadas incandes-

centesPara validação da técnica e da metodologia

foram utilizados dados da literatura, dados de falha de equipamentos, desenvolveu um experimento de

teste de vida útil (ensaio acelerado) para aplicar e validar a metodologia, sendo três (3) séries de ensaios. Foram testadas vinte (20) lâmpadas incandescentes, aplicando-se 110% da tensão nominal e deixando todas até a falha. O momento de cada falha foi devidamente registrado. Ver figura 3.

• Passo 1 – No momento da quinta falha, fez-se uma previsão dos momentos da décima falha e da vigésima falha. Avaliou-se a taxa de falha instantânea da amostra.

• Passo 2 – No momento da décima falha, previu o momento da vigésima falha e avaliou-se a previsão feita no passo 1. Avaliou a taxa de falha instantânea da amostra.

• Passo 3 – Avaliou as previsões, calculou os erros de previsão para a vigésima falha dos passos 1 e 2.

Figura 3 – Teste em laboratório

Figura 4 – Resultados computacionais dos testes

em laboratório com histograma de falha


XXi snPtee

Foram estimadas a curva Weibull e realizadas previsões de falhas através dos BLifes (percentis) 10%, 50% e 90% em três momentos do experimento: Na 5ª, 7ª, 10ª falhas. Os valores de referência foram obtidos fazendo a análise com a amostra completa, após a 20ª falha. Foi realizada uma comparação entre os valores parciais e os finais. Ver tabela 2.

O ajuste com a distribuição de Weibull foi bom, caracterizando haver um modo de falha dominante. As previsões a partir de 5 falhas já fornecem uma precisão bastante razoável. A previsão efetuada com 10 falhas é muito boa, considerando tratar-se de previsão de vida útil futura. A técnica também foi validada com computadores.

2.2.2 – Exemplo de Aplicação: DCPs 138 kV e Disjuntores PVO 138 kV – Subestação Coxipó – mato grosso, Eletronorte

Modo de falha: Vazamento de óleo em DCPs e disjuntores

Para realizar o estudo nos equipamentos da subestação, foi feita a classificação dos formulários por tipos e famílias de equipamentos, Classificação dos modos de falha dos equipamentos em estudo. Foram verificados os seguintes itens:

• Interpretação dos relatos,• Necessidade de uma padronização dos formulários,• Sugestão futura de uso de formulários eletrônicos

(palmtops),• Utilização de técnicas de RCM para a documentação

de falhas.

Definição do ciclo de uso dos equipamentos.

As figuras 5 e 6 abaixo mostram os resultados das simulações dos DCPs e Disjuntores da Subestação da SE Coxipó.

Figura 5 – Resultado da metodologia em DCPs

Figura 6 – Resultado da metodologia em disjuntores

DCPs: Os DCPs começam a falhar mais cedo, mas de forma gradual.

Disjuntor PVO: Os disjuntores falham mais tarde, mas de forma mais drástica.

A metodologia não é simplesmente um ajuste de curva: o profissional deve interpretar os dados e o gráfico.

Definição de falha, o que considerar: Presença de outliers (pontos fora do ajuste), indicativo de um modo de falha distinto, ou de algum erro no processo. Série de ocorrências em um mesmo instante, indicativo de dados em intervalo, verificar somente as primeiras falhas de cada equipamento, metodologia de equipamentos não-reparáveis.

Apesar de ser constatado que os equipamentos são do tipo reparáveis, ou compostos por sistemas


XXi snPtee

de elementos não-reparáveis, a metodologia por Weibull fornece resultados relevantes. A metodologia de Weibull só é aplicável até a primeira falha. A modelagem de cada elemento de um equipamento necessita de um levantamento extenso das falhas, ou assumir estimativas plausíveis. Uma metodologia de sistemas reparáveis, como a de Poisson, é aplicável neste contexto. Uma metodologia híbrida seria ideal: Weibull para equipamentos com um histórico por elemento, Poisson para equipamentos. Isto foi feito no programa.

2.2.3 – Considerações sobre os resultadosWeibull tem excelente desempenho para um modo

de falha único. Adaptação a equipamentos complexos utilizando os modelos de RCM. Os resultados nos DCPs e disjuntores foram comprovados pela necessidade de trocas de equipamento.

2.2.4 – Conclusão de análises do programa Conweibull

As engenharias de manutenção da Eletronorte estão revisando seus programas da manutenção planejada. A revisão está sendo feita pela metodologia RCM e utilizando o programa Conweib para análise de modos de falhas e estimativas de trocas de componentes em seus planos de manutenção.

A análise foi feita em buchas de 500 kV da Eletronorte. Verificou-se que várias buchas estavam no momento de troca ou até mesmo algumas já estavam passando do momento de realizar a troca. Nesse período houve falha em uma bucha que foi inserida no estudo. A empresa já estava em processo de aquisição de várias buchas para transformadores e reatores, concordando assim com a análise que estava sendo realizada pelo sistema.

No mesmo sentido ocorreu com os TCs e DCPs. Foi realizado um estudo de engenharia com o apoio do programa Conweib. Estes equipamentos fazem parte da regional do Mato Grosso. Foram analisados os disjuntores das subestações do Mato Grosso. A análise nesses equipamentos contribuiu para o processo de recuperação de alguns equipamentos.

2.3 – Análise de subestações (AnSE)2.3.1 – Aplicação do AnSE – Subestação de

Coxipó – Pátio 230 kV

Figura 7 – Modelagem de Subestação Coxipó – Ansi

O simulador Ansi indica a robustez de uma subestação quando da falta de um equipamento ou função transmissão. Com ele é possível verificar a criticidade e robustez de uma subestação quando um equipamento falha. Ele possibilita a montagem da subestação por blocos; reduz a possibilidade de erro na montagem do caso e a visualização da Subestação é intuitiva;

Resultados:Equipamento crítico: CXAT6-01. As condições de

manutenção e operação deste transformador CXAT6-01 devem ser rigorosamente planejadas.

CXSD6-07, CXDJ6-03 e CXSD6-07 - Formam um sistema série, que apesar de possuir redundância, através do CXSY6-03, tem um grande impacto na continuidade desta saída. O bypass deste arranjo série aumenta a confiabilidade do arranjo, mas os níveis de proteção diminuem.

Pontos frágeis: O próprio transformador CXAT6-01; TC e pára-raio associado ao CXAT6-01; O sistema série formado por: CXSD6-07, CXDJ6-03 e CXSD6-07; Os barramentos CXBR6-01 e CXBR6-02; O sistema de interligação dos barramentos formado por: CXSD6-03, CXDB6-1 e CXSD6-04

Figura 8: Índice de robustez da saída CXAT6


Figura 12: Índice de robustez – envelhecimento global

Com as simulações foi possível verificar quais os equipamentos são os mais críticos da subestação.

Observou-se que o método de Weibull somente é aplicável para equipamentos não-reparáveis, ou para equipamentos reparáveis se considerar até a primeira falha.

3.0 CONCLUSÕES

A Eletronorte ganhou com a utilização da ferramenta Conweib melhoria no processo da programação antecipada de troca de componentes no Plano Anual de Manutenção. A utilização de dado estatístico, não ficando na subjetividade da experiência de técnicos e informações de fabricantes, possibilitou o programa antecipado de substituição de componentes, previsão orçamentária, revisão dos programas de manutenção periódica, dimensionamento de sobressalentes, estimativas de redução de custos, melhor dimensionamento da franquia das funções transmissão.

A RCM fornece uma base de dados para armazenar dados de falha, os parâmetros de manutenção, peças

XXi snPtee

Figura 9: Duração total de interrupções de saída CXAT6

Figura 10: Índice de robustez das entradas

Figura 11: Duração total de interrupções de entradas


XXi snPtee

de informação e os detalhes da equipe de manutenção. Estes dados são utilizados para fornecer informações de consultoria baseada em modelos de simulação incorporados no programa. Por exemplo, intervalos de manutenção diferentes podem ser comparados ao seu efeito sobre a manutenção e custos operacionais.

O usuário pode então gravar a decisão sobre qual política de manutenção irá adotar. Esta decisão pode incluir combinações de: Tarefas Agendadas da manutenção preventiva (lubrificação ou substituição), Monitoramento de Alarmes e inspeção de falhas ocultas.

A Eletronorte está revendo seus programas anuais de manutenção de equipamentos com a ferramenta FMEA. O programa Conweib auxilia no cálculo probabilístico de previsão de troca de componentes no Plano Anual de Manutenção dos equipamentos, com isso a empresa faria a previsão orçamentária para substituição de componentes dos equipamentos. Com isso a engenharia de manutenção acompanharia o envelhecimento dos equipamentos possibilitando a troca de componentes estendendo a vida útil dos equipamentos e instalações.

A Eletronorte está migrando o processo de Plano Anual da Manutenção de equipamentos para Plano Anual da Manutenção por função – plano enviado ao Operador Nacional do Sistema –, devido à otimização e utilização de franquias evitando a cobrança da parcela variável.

Com o programa Conweib e a ferramenta FMEA, a equipe de manutenção consegue dimensionar os sobressalentes necessários em cada subestação e em qual momento deve ocorrer a previsão orçamentária e compra de sobressalentes.

O programa Conweib possui como proposta final o Indicador de Robustez das subestações, levando em consideração a taxa de falha dos equipamentos, operação do equipamento, configuração sistêmica.


(1) MM – Manual de Manutenção – Eletronorte, Brasil;(2) PMP – PMP-TF-301-ELN – Programa de Manutenção

Planejada – Eletronorte, Brasil;(3) Moubray, J. Reliability-centred Maintenance (RCM) –

Versão traduzida, Brasil;(4) Patriota, I. Manutenção Centrada em Confiabilidade

– Manual de Implementação, Brasil;(5) TPM – Manutenção Produtiva Total en industrias de

processo – Editado por Tokutaro Suzuki.


Avaliação dos Impactos das Características de Operação a Fio D’água das Novas UHES da Região Amazônica na Definição dos Níveis de Segurança

para Operação do SIN

RESumO - Nos últimos anos, a redução da capacidade de regularização do SIN ocorreu concomitantemente ao aumento das restrições de confiabilidade. A incorporação das usinas da região amazônica, altamente sazonais e a fio d’água, aumentará o desafio de se conciliar economicidade na geração e segurança de suprimento. Ao final do período seco, os reservatórios deverão estar mais vazios para armazenar a grande disponibilidade dessas usinas no período chuvoso e, por outro lado, deverão estar mais cheios devido à incerteza dessa disponibilidade. Esse trabalho discute esse paradoxo e avalia os níveis de segurança para 2019 a partir da metodologia atual.

PALAVRAS-CHAVE - Operação otimizada, Níveis de segurança, Usinas da região amazônica.

1.0 INTRODUÇÃO

O atendimento à demanda com confiabilidade a partir de um sistema de geração predominantemente hidráulico depende da existência de usinas com grande capacidade de regularização, as quais permitem acumular água no período úmido para utilização no período seco. A construção de grandes reservatórios possibilitou ao SIN – Sistema Interligado Nacional - dispor de uma matriz de geração limpa e de baixo custo de operação, onde a aleatoriedade das afluências é amortecida pela capacidade de armazenamento, e mesmo afluências baixas em determinado ano não necessariamente levarão a uma dificuldade no atendimento, pois a energia já armazenada em anos anteriores pode suprir a demanda com tranqüilidade.

No entanto, essa característica de plurianualidade está se reduzindo. Há divergências sobre a forma de se mensurar essa capacidade de armazenamento (1), mas o “sentimento” de que a água acumulada nos reservatórios dura cada vez menos já está difundido entre os agentes setoriais. A redução dessa capacidade de regularização pode ser explicada por dois fatores.

Em primeiro lugar, houve um aumento da participação de usinas térmicas na expansão da matriz de geração de energia elétrica. Assim, uma parte cada vez maior da carga deve ser atendida, pelo menos em termos estruturais, por recursos que não estão armazenados nos reservatórios. Dessa maneira, embora haja uma percepção de que a capacidade de armazenamento tenha sido reduzida, isso decorre em parte em função da comparação do mercado total apenas com os recursos hidráulicos, que são hoje apenas uma parcela dos recursos totais que devem atender esse mercado.

O outro fator que afeta diretamente a capacidade de armazenamento é o tipo de usina hidráulica que está sendo adicionada ao SIN. Devido principalmente às restrições ambientais, as novas grandes usinas desse tipo são a fio d’água e têm contribuição nula para aumentar a regularização. Isso leva a uma dependência cada vez maior do regime hidrológico dos períodos úmidos e, se as usinas a fio d’água falharem, em determinado ano, no atendimento à expectativa de geração, a exigência sobre os recursos armazenados será muito maior, provocando maior excursão dos reservatórios ano a ano.

Ao mesmo tempo em que a capacidade de regulação está diminuindo, vê-se uma crescente preocupação com a confiabilidade no atendimento. Após o racionamento de 2001/2002, foram instituídos os mecanismos da Curva de Aversão ao Risco (2), e os Procedimentos Operativos de Curto Prazo (3), que visam indicar gerações térmicas adicionais às previstas pelo modelo de otimização do despacho hidrotérmico a partir de determinados critérios de risco. Esses mecanismos estão baseados em níveis mínimos de armazenamento e, com a redução da capacidade de regularização, é de se esperar que os níveis mínimos nas usinas com reservatório fiquem cada vez mais altos.

Chega-se então ao problema a ser investigado nesse trabalho, que é o conflito entre a geração com economia e a manutenção de níveis adequados de

Marcus Vinícius de Castro Lobato l José Humberto Costa l Thiago Matozinhos de Souza l Fellipe Fernandes Goulart dos Santos CemiG

XXi snPtee


XXi snPtee

confiabilidade de suprimento. A introdução de novas usinas a fio d’água no SIN está sendo feita a partir de uma premissa de que a energia que essas usinas disponibilizam no período chuvoso será armazenada nos reservatórios já existentes no SIN. Assim, as usinas que podem armazenar energia devem estar mais vazias ao final do período seco para receber essa contribuição das novas usinas a fio d’água e com isso chegarão ao final do período chuvoso até mais cheias do que normalmente estariam. Em outras palavras, o benefício pretendido pelas novas usinas só se concretizará com uma excursão cada vez mais acentuada das demais usinas já existentes. Por outro lado, fica cada vez mais arriscado o atendimento a cada ano, pois ele estará vinculado à ocorrência de afluências adequadas a essas usinas a fio d’água no período chuvoso. Assim, é de se esperar também que os níveis de segurança fiquem mais altos para garantirem o atendimento mesmo na ocorrência de situações hidrológica que frustrem a expectativa de geração das novas usinas.

Na seção seguinte, serão apresentadas algumas características das usinas que estão previstas para a expansão do SIN nos próximos anos. Em seguida, serão apresentados os critérios para cálculo dos níveis de segurança e eles serão utilizados para o ano de 2019, quando estará completa a motorização da UHE Belo Monte. Na seqüência, os resultados serão analisados e conclui-se o texto.

2.0 CARACTERÍSTICAS DAS USINAS JÁ IMPLANTADAS DESDE 2005 E PREVISTAS PARA IMPLANTAÇÃO NO SIN

A partir da vigência do atual marco regulatório do setor elétrico (4), podem ser identificados dois momentos distintos da contratação de energia nova para expansão o parque gerador. No primeiro momento, que vai dos leilões realizados em 2005 até os realizados em 2007/2008, a falta de aproveitamentos hidráulicos a serem licitados levou à predominância das usinas térmicas. O ano de 2009 marcou o fim dessa etapa, pois o leilão A-5, que atenderia a expansão de

2014 foi cancelado. Durante o ano de 2010, foram realizados leilões para o atendimento a partir de 2015 e a contratação foi exclusivamente de usinas hidráulicas. No leilão de fontes alternativas, também, realizado em 2010, com atendimento para 2013, apenas uma usina térmica a biomassa foi vencedora, entre vários empreendimentos eólicos e PCHs. Além da realização dos leilões para atendimento das novas necessidades de mercado, houve 3 leilões de reserva onde predominaram os empreendimentos movidos à biomassa e eólicos. A Tabela 1 apresenta a proporção de energia nova contratada para início de atendimento em cada ano.

Figura 1: Curva de custo de energia (R$/MWh) em

função da disponibilidade (MWmédios) do parque térmico a ser implantado até 2015

Embora as UTE contratadas, conforme a Tabela 1 compreendam algumas usinas a carvão, gás natural e até GNL, a grande maioria é de usinas movidas a óleo combustível ou óleo diesel. Essas usinas têm um custo de operação muito alto. Conforme se vê na Figura 1, a maior parte da disponibilidade térmica, em 2015, tem custo maior do que o custo marginal de expansão – CME publicado pela EPE no Plano Decenal(5) que é R$113,00/MWh. Assim, um dos fatores que explicam a percepção de redução da plurianualidade dos reservatórios é o grande aumento da participação térmica na expansão dos recursos estruturais de geração no período acima. Isso ocorre porque, ao se comparar o requisito total, que deve ser atendido tanto por recursos térmicos

Tabela 1: Proporção de contratos por tipo de fonte nos leilões de energia nova


XXi snPtee

quanto recursos hidráulicos, apenas com a capacidade de armazenamento das usinas hidráulicas, estar-se-á fazendo uma comparação parcial. O procedimento proposto em (1) leva em conta a participação crescente de UTEs no atendimento da carga do SIN para cálculo da capacidade de regularização.

Após esse período inicial de contratação predominantemente termelétrica, pode ser identificada a etapa atual nas contratações de energia nova, que se inicia com a contratação da UHE Santo Antônio em 2007 para início de suprimento em 2012. Na sequência, houve a contratação da UHE Jirau em 2008 e, finalmente, da UHE Belo Monte em 2010. Esses grandes aproveitamentos marcaram a volta dos empreendimentos hidrelétricos como motores da expansão do SIN e o início da exploração do grande potencial ainda remanescente na região amazônica. Essas usinas têm grande capacidade de geração e agregaram volumes importantes de recursos estruturais para atendimento da carga. Contudo, esses aproveitamentos têm uma variação de disponibilidade de energia afluente muita mais acentuada ao longo do ano do que, por exemplo, os aproveitamentos da região sudeste. A Figura 2 apresenta uma comparação entre a variação mensal das energias naturais afluentes das usinas de Belo Monte, do complexo do Madeira e demais usinas do subsistema Sudeste/Centro-Oeste, parametrizadas pela média anual. Conforme se vê, enquanto que a relação - energia afluente máxima/energia afluente mínima - é da ordem de 3,4 vezes na região Sudeste/Centro-Oeste, ela chega a 6,5 vezes para o complexo do Madeira e 20 vezes para Belo Monte.

Figura 2: Razão entre a Energia Natural Afluente mensal e a média anual para as UHEs da região Sudeste/Centro-Oeste, UHEs do complexo Madeira e UHE Belo Monte

A grande variabilidade de afluências apresentada na Figura 2 sugere que os aproveitamentos da região amazônica precisam de grandes reservatórios para conseguir explorar adequadamente a energia disponível. Contudo, a implantação de grandes reservatórios na região sempre foi uma questão delicada em função das características do relevo, e o levantamento dos aproveitamentos possíveis sempre teve que levar em conta o compromisso entre o benefício econômico e os custos sócio-ambientais das grandes áreas alagadas.

No caso das usinas o rio Madeira, embora já se pensasse que a solução seria a fio d’água com a regularização proporcionada pelos demais reservatórios do SIN, havia uma hipótese de criação de um único aproveitamento, com um barramento em Santo Antônio e com o reservatório englobando o aproveitamento de Jirau. A solução escolhida dividiu a queda em duas usinas e proporcionou reservatórios que se restringiram à própria calha do rio ou a uma área relativamente pequena além da calha (6).

No caso de Belo Monte, havia a previsão da implantação de uma usina com reservatório a montante, no AHE Altamira, que regularizaria a vazão do rio Xingu (7). No entanto, essa solução foi abandonada pelas restrições à sua implantação, bem como à possibilidade de interligação de Belo Monte ao Sistema Interligado, permitindo que a regularização se desse indiretamente através do armazenamento de sua geração nos demais aproveitamentos do SIN (8). Assim, essas novas grandes usinas serão a fio d’água, sem regularização a montante, e a maximização de seu aproveitamento dependerá da coordenação de sua operação com os grandes reservatórios das demais regiões do país.

Para evidenciar a necessidade de uma operação com maior amplitude dos reservatórios das demais regiões para o pleno aproveitamento das gerações dessas novas usinas, foram feitas duas simulações do SIN, uma considerando esses recursos e outras sem essas grandes usinas.

Primeiramente, partindo da configuração estabelecida pela EPE para o cálculo da garantia física da UHE Belo Monte, fez-se uma alteração retirando as UHEs do rio Madeira do subsistema Sudeste/Centro-Oeste e criando um novo subsistema, com capacidade de transmissão ilimitada para o Sudeste/Centro-Oeste. Essa forma de modelagem evita que as afluências a esses aproveitamentos sejam computadas como afluência aos demais aproveitamentos do Sudeste/Centro-Oeste, da mesma forma que a modelagem em separado de Belo Monte evita que suas afluências sejam computadas como


XXi snPtee

afluências aos demais aproveitamentos da região Norte. A Figura 3 apresenta a configuração utilizada para o estudo.

Figura 3: Configuração dos subsistemas do SIN para cálculo da política de operação considerando as grandes UHEs da região amazônica

Após a convergência da garantia física desse caso, criou-se um segundo caso em que foram retiradas as usinas do Madeira e também Belo Monte e foi calculada uma nova convergência de garantia física devido à grande redução da disponibilidade.

Assim, chegou-se a dois casos comparáveis em termos de risco de déficit e CMOs médios, mas diferentes em termos da razão entre a capacidade instalada hidráulica e a capacidade de armazenamento máximo. As Tabelas 2 e 3 resumem as características físicas dos dois casos - Caso 1, onde são representadas as novas UHEs e Caso 2, no qual elas são retiradas para o estudo - e a as condições de risco e CMOs.

Em seguida, foram extraídos e comparados os valores de armazenamentos dos reservatórios equivalentes

Tabela 2: Características físicas dos casos estudados

Tabela 4: Riscos e CMOs resultantes dos estudos

Figura 4: Evolução dos armazenamentos dos subsistemas equivalentes em função da consideração ou não das UHEs da região amazônica (% do armazenamento máximo)


XXi snPtee

ao longo dos cinco anos. Conforme se vê na Figura 4, nos subsistemas com capacidade importante de armazenamento máximo, o comportamento é de um maior afundamento ao final do período seco e uma maior recuperação ao final da estação chuvosa, em função da presença das UHEs da Amazônia, em comparação com o caso em que as usinas foram retiradas. Além disso, há um defasamento no ponto de armazenamento máximo em um mês, coincidindo com o atraso no término do período chuvoso dessas usinas em relação às usinas do Sudeste/Centro-Oeste. Como era esperado, comprova-se que a operação otimizada leva à criação de um “volume de espera” ao final do período chuvoso para receber as energias geradas nas UHEs do Madeira e Belo Monte.

3.0 USO DE FERRAMENTAS DE AUXÍLIO À MITIGAÇÃO DE RISCO DE DESABASTECIMENTO

Após o racionamento de 2001/2002, ficaram evidentes dois fatos. Por um lado, como as ferramentas computacionais desenvolvidas para apoio à decisão da operação otimizam os custos esperados, não têm embutidos nenhum tipo de ênfase ou precaução específica a cenários mais críticos(9), ou seja, executam uma forma de otimização neutra ao risco. Por outro lado, a percepção da sociedade em relação a esse

tipo de evento é de aversão ao risco, e sentiu-se a necessidade de se ter alguma ação preventiva para evitá-lo ou reduzi-lo.

A criação da Curva de Aversão ao Risco, em 2002, pela GCE (2) foi a primeira forma de abordagem do problema e culminou com a sua modelagem internamente ao modelo NEWAVE. Porém, a ação da CAR sobre o despacho é intensa apenas quando se está próximo das condições de armazenamento críticas, e a ação preventiva ainda é pequena quando o armazenamento está distante da curva. Por isso, foi aprovada, em 2009, a utilização do Nível Meta e dos Procedimentos Operativos de Curto Prazo (3).

Considerando o objetivo de redução do risco de não atendimento ao mercado, tanto na determinação da CAR quanto do Nível Meta são utilizadas premissas muito restritivas de afluências aos reservatórios. A partir de uma análise das energias afluentes já registradas no passado, escolhem-se ocorrências bem ruins para a determinação dos níveis de segurança. Com base nessas baixas afluências, e considerando a disponibilidade máxima contínua do parque térmico existente, são determinados os níveis de armazenamento mínimo que permitirão atravessar o período seco (CAR) ou o período chuvoso (Nível Meta) sem problemas de suprimento.

Figura 5: Estimativas de curvas de aversão ao risco e curva de operação para o biênio 2019/2020, e valores oficiais para os biênios 2010/2011 e 2011/2012


XXI SNPTEEXXi snPtee

Para avaliar como as condições futuras de atendimento do SIN influenciarão a determinação desses níveis de segurança, foram estimadas as CAR das regiões Sul, Nordeste e Sudeste/Centro-Oeste, para os anos de 2019 e 2020, e os respectivos níveis meta, a partir da metodologia usada para a determinação desses volumes nos anos de 2011 e 2012 (10), (11), (12), (13). Para tanto, foi projetada a expansão do SIN até o ano de 2023 a partir de uma extensão do Plano Decenal de Expansão (5). Considerando a evolução de intercâmbios, da carga e da capacidade instalada, têm-se as curvas de aversão ao risco e curva de operação apresentadas na Figura 5.

Como se vê na Figura 5, a CAR da região Nordeste deverá ficar no mínimo durante todo o ano, e isso é bastante coerente com a expansão de geração que ocorrerá naquele subsistema, pois é lá que se instalará a maior parte das usinas térmicas vencedoras dos leilões de energia nova, bem como a maior parte das usinas eólicas vencedoras dos leilões de energia de reserva. À medida que se torna uma região exportadora de energia, a região Nordeste passa a depender cada vez menos de seu armazenamento hidráulico para atender sua carga na condição crítica, e essa tendência já vem se verificando nas curvas de aversão calculadas em anos recentes. Por outro lado, a região Sudeste/Centro-Oeste vê crescer a exigência sobre os seus reservatórios, pois não dispõe de novos recursos térmicos ou de novos recursos de outras fontes que aumentem na proporção que ocorre na região Nordeste. Por sua vez, os novos recursos hidráulicos não agregam regularização. Assim, é preciso manter níveis de armazenamento cada vez mais altos nos antigos reservatórios da região para fazer frente à sua carga crescente, e essa tendência também se verifica nos últimos anos. Para a região Norte, em função das características das afluências e da operação da UHE Tucuruí, manteve-se o mesmo padrão de curva de operação dos últimos anos. Finalmente, para a

região Sul, percebe-se que a curva está próxima das curvas mais recentes, porém com necessidade de importantes recebimentos a partir do Sudeste/Centro-Oeste, o que só é possível considerando alguma diversidade hidrológica que leve à não ocorrência de períodos críticos simultâneos nos dois subsistemas. Para a região Sul a CAR foi calculada considerando apenas o método recursivo.

A partir das curvas de aversão ao risco, foram determinados os níveis-meta das regiões Sudeste/Centro-Oeste para o mês de novembro de 2019. Esses valores estão registrados na Tabela 5, onde são comparados com os níveis-meta para 2011 (14).

Percebe-se que haverá um aumento nos níveis de segurança, principalmente na região Sudeste/Centro-Oeste. Esse movimento é consequência da redução da capacidade de regularização frente aos requisitos de confiabilidade que são impostos pela aversão ao risco. Contudo, conforme se viu na seção 2, a manutenção de níveis de armazenamentos mais altos nessa época vai em direção oposta à redução que deveria haver para preparar os reservatórios para receberem as grandes contribuições das usinas da região amazônica para o armazenamento do SIN no período chuvoso.

Para verificar as consequências da adoção desses níveis metas, foram simuladas duas operações do SIN de 2019 a 2023: uma começando em janeiro de 2019, sem nenhuma restrição do tipo CAR ou nível meta e outra a partir de novembro do mesmo ano, mas usando como ponto de partida os armazenamentos dos níveis meta. Na Figura 6 estão apresentados os volumes armazenados para os dois casos. Percebe-se que, para o caso em que há nível meta, não só o nível de partida ao final de novembro é mais alto, mas também os níveis alcançados ao final do período chuvoso, à exceção da região Norte, que alcançou o nível máximo em ambas as simulações. Na figura 7, são apresentados os vertimentos dos dois casos.

Tabela 4: Níveis-meta (% EARMáximo)


XXI SNPTEEXXi snPtee

Figura 6: Evolução dos armazenamentos considerando a operação com e sem restrições de nível de segurança ao final de novembro de 2019


XXi snPtee

4.0 CONCLUSÕES

A evolução das restrições na construção de novas usinas para atendimento à crescente demanda do SIN impõe novos desafios à sua operação. O atendimento de objetivos conflitantes como geração ao menor custo e geração com menor risco de não atendimento ficará cada vez mais difícil. Por um lado, o pleno aproveitamento da energia a ser gerada pelas usinas hidráulicas da região amazônica dependerá de um deplecionamento mais intenso dos reservatórios ao longo do período seco, ao passo que a segurança de atendimento após o período chuvoso dependerá de reservatórios mais cheios. Esse paradoxo se intensificará principalmente com a entrada em operação comercial da UHE Belo Monte, a partir de 2015, mas, em menor escala, já ocorrerá com a entrada em operação comercial da usinas do complexo do rio Madeira a partir de 2012. A utilização de níveis de

Observando as Figura 6 e 7, vê-se que, no caso com nível meta, mesmo chegando a níveis de armazenamentos maiores ao final da estação chuvosa, ou seja, mesmo usando mais os volumes disponíveis para acumular água, não é possível evitar que os vertimentos sejam maiores. Isso ocorre porque a grande disponibilidade de energia que será exportada pelos complexos Madeira e Belo Monte está concentrada nos meses de período chuvoso, e os níveis meta representam níveis de partida muito altos para permitir o aproveitamento de toda essa geração. Na Tabela 6 estão computadas as diferenças mensais de vertimentos totais no SIN ao longo de um período de 12 meses começando em dezembro de 2019. O valor médio de energia vertida a mais no caso com nível meta, que é de 1.568 MWmédios, indica que, para atender os critério de segurança, estar-se-á desperdiçando, a cada ano, um volume de energia equivalente a 80% da garantia física da UHE Jirau.

Figura 7: Evolução dos vertimentos para os dois casos simulados

Tabela 5: Vertimentos totais no SIN (MWmédios)


XXi snPtee

(12) ONS – OPERADOR NACIONAL DO SISTEMA . NT 128/2010 – Curva Bianual de Aversão a Risco para a Região Nordeste – Biênio 2011/2012. Disponível em http://www.aneel.gov.br/aplicacoes/audiencia (AP113/2010)

(13) ONS – OPERADOR NACIONAL DO SISTEMA . NT 129/2010 – Curva de Operação para a Região Norte – CON 2011/2015. Disponível em http://www.aneel.gov.br/aplicacoes/audiencia (AP113/2010)

(14) ONS – OPERADOR NACIONAL DO SISTEMA. Níveis-Meta para Novembro de 2011 – Regiões Sudeste/Centro-Oeste e Nordeste, Nota Executiva GP02/027/2011.

segurança muito altos ao final do período seco poderá levar a níveis de vertimentos muito altos, reduzindo o benefício possível de ser proporcionado pelas novas UHEs a fio d’água. É preciso então avaliar os métodos atuais de determinação de níveis de segurança à luz desse paradoxo e, caso os resultados não sejam mais considerados satisfatórios, buscar novas formas de consideração conjunta de economicidade e garantia de suprimento na operação do SIN.

5.0 BIBLIOGRAFIA

(1) BRITO, M. e outros. Uma metodologia para analisar o impacto das usinas a fio d’água na capacidade de regularização do sistema hidrotérmico brasileiro. XX SNPTEE, Recife, 2009.

(2) GCE – CÂMARA DE GESTÃO DA CRISE DE ENERGIA. Resolução 109, Brasília, 24/01/2002.

(3) ANEEL – AGÊNCIA NACIONAL DE ENERGIA ELÉTRICA. Resolução Normativa 351, Brasília, 17/02/2009

(4) BRASIL. Decreto n°5163, de XX e março de 2004. Brasília, DF, 12/08/2004.

(5) EPE. Plano Decenal de Expansão de Energia – 2019. Disponível em http://www.epe.gov.br/PDEE/20101129_1.pdf

(6) ANA – AGÊNCIA NACIONAL DE ÁGUAS. NT Nota Técnica n.º 100/2006/GEREG/SOF-ANA, Reserva de disponibilidade hídrica para os aproveitamentos hidrelétricos Santo Antônio e Jirau, localizados no rio Madeira, 14/11/2006

(7) NETTO, C. A. M. F., FRANCO, H. C. B. e REZENDE, P. F. V. S. AHE Belo Monte – Evolução dos Estudos. XVII SEMINÁRIO NACIONAL DE GRANDES BARRAGENS, BELÉM, 2007.

(8) CARDINOT, F. C., SAMPAIO, L. L., REZENDE, P. F. V. S., DOMINGUES, P. C. M. A geração do aproveitamento hidrelétrico Belo Monte. XVII SEMINÁRIO NACIONAL DE GRANDES BARRAGENS, BELÉM, 2007.

(9) DA COSTA JR., L. C. e outros. Nível meta: avaliação da metodologia e dos impactos econômicos para o consumidor. XX SNPTEE, Recife, 2009.

(10) ONS – OPERADOR NACIONAL DO SISTEMA . NT 126/2010 – Curva Bianual de Aversão a Risco para a Região Sudeste/Centro-Oeste – Biênio 2011/2012. Disponível em http://www.aneel.gov.br/aplicacoes/audiencia (AP113/2010)

(11) ONS – OPERADOR NACIONAL DO SISTEMA . NT 127/2010 – Curva Bianual de Aversão a Risco para a Região Sul – Biênio 2011/2012. Disponível em http://www.aneel.gov.br/aplicacoes/audiencia (AP113/2010)


XXi snPtee

Investigação do Funcionamento do Barramentode Processos (IEC 61850-9-2)

Uma Abordagem Prática

RESumO - Este artigo tem como objetivo explorar a fundo o Barramento de Processos especificando detalhadamente cada um de seus componentes para esclarecer o seu funcionamento, analisando sua estrutura, a composição das mensagens e verificando seu comportamento. O estudo demonstra experiências práticas através da montagem de um barramento de processos completo, desde a digitalização do sinal, passando pela transmissão, até a chegada ao IED de recebimento, com verificação em laboratório do sistema em ação. A finalidade deste trabalho é prover informações para que o leitor possa esclarecer suas dúvidas sobre como realmente funciona o Barramento de Processos (Sampled Value) na implementação 9-2LE.

PALAVRAS-CHAVE - IEC 61850-9-2, Sampled Measured Values (SMV), Barramento de Processo, Testes IED´s.

1.0 INTRODUÇÃO

Com a evolução das redes de comunicação nos últimos anos, a Norma IEC 61850 está cada vez mais presente no dia a dia dos envolvidos com automação, proteção e controle das Subestações. A IEC 61850 é o tema que mais se discute nos fóruns da área em todo o mundo. Este trabalho foca a norma IEC 61850, mais precisamente sua parte 9, no que diz respeito ao barramento de processos e tudo aquilo que o cerca para criar sua condição de funcionamento.

A IEC 61850 é pautada na interoperabilidade entre os dispositivos e abrange os 3 níveis do Sistema de Automação de Subestação (SAS): da Estação, do Bay e do Processo. Isto ocorre por dois barramentos: o barramento da estação e o de processos, com requisitos diferentes para cada tipo de comunicação. A implementação da norma 61850 traz diferentes formas de troca de informações nas subestações, sendo as principais:

a) A comunicação vertical com destino ao Supervisório, que pode ser realizada com o serviço Cliente-Servidor.

b) As trocas de Status entre relés, em que se usava fiação de cobre para interligar as binárias (digital I/O),

passaram a ter a opção da troca de mensagens GOOSE (Generic Object Oriented Substation Event), utilizada nas lógicas e intertravamentos.

c) O circuito dos secundários dos transformadores de instrumentação que chega aos medidores/relés (IED´s em geral) pode ser substituído pelas mensagens de Sampled Value (SV), com o envio dos valores já digitalizados. Estas mensagens poderiam originar-se de TP´s e TC´s eletrônicos ou de Merging Units.

FIGURA 1 – Níveis e Interfaces Lógicas no SAS

Os dados digitalizados provenientes dos TC´s e TP´s são tratados pela Interface Lógica de número 4, IF4, como mostrado na figura 1, contida na norma. Esta interface lógica faz a conexão entre o nível de processo e o nível de bay.

Uma das mais interessantes formas de comunicação apresentadas pela norma acontece no Barramento de Processos (Process Bus) que é o envio do Sampled Measured Value (SMV), tratado neste estudo. Até hoje este tópico é relativamente pouco explorado, mas gera um grande interesse e expectativa.

2.0 A ESSÊNCIA DO BARRAMENTO DE PROCESSOS

Caso pudéssemos definir o SV de uma forma simplória, este poderia ser definido como sendo o deslocamento físico do conversor A/D, hoje localizado na entrada do IED, para o pátio da Subestação, já trazendo

Paulo Sergio Pereira Junior l Rodrigo Ramos l Cristiano Moreira Martins Conprove indústria e ComércioPaulo Sergio Pereira l Gustavo Espinha Lourenço Conprove engenharia


XXI SNPTEE

Existem várias diferenças entre as duas metodologias e compará-las não é parte do escopo deste estudo. Para maiores informações, favor consultar a bibliografia (2). De acordo com o guia de implementação da UCA, o 9-2LE deve seguir as seguintes especificações apresentadas na Tabela 1:

O guia UCA deixa dois itens em aberto para futuras implementações. O primeiro é a possibilidade de uso do IRIG-B como alternativa ao 1PPS na sincronização e o segundo seria a melhora do status de sincronismo que ao invés de apenas indicar se está ou não sincronizado poderia sinalizar se é um sincronismo local ou global.

2.1 “DISSECANDO” O FRAmE SAmPLED VALuEA mensagem SV trabalha diretamente na 2ª

Camada OSI de Rede (Camada de Enlace / Ethernet) para conseguir os requisitos de tempo e possuir alta velocidade. A mensagem SV é multicast e trabalha com Priority Tag e V-LAN (podendo ser parametrizado até 4096 V-LAN´s diferentes).

Os quadros ethernet das mensagens de SV utilizam o código Ethertype 88BA e faixa de endereço de multicast de 01-0C-CD-04-00-00 até 01-0C-CD-04-01-FF. O documento do guia de implementação do Light Edition exige o APPID 0x4000 (a norma admite valores de 0x4000 a 0x7FFF).

O APDU (Aplicaton Protocol Data Unit) é estruturado por um ou mais ASDU´s. Cada ASDU contem seu Dataset com os dados digitalizados (Value) e a informação de qualidade destes dados (Quality).

O Value (inteiro de 32 bits) é a amostra digitalizada de uma aquisição instantânea, sendo no 9-2 LE sempre 8 amostras por ASDU, onde as 4 primeiras são informações de corrente (fases A, B, C e Neutro) e as 4 últimas são referentes à tensão (fases A, B, C e Neutro).

assim o sinal digitalizado via rede ethernet, distribuindo aos IEDs na casa de comando.

Um switch distribui as mensagens SV aos IED’s e o uso de Virtual LAN evita o carregamento da rede segmentando-a. É importante lembrar que a rede Ethernet, por possuir um chaveamento estatístico, pode criar atrasos não determinísticos na transmissão dos pacotes (conforme a 61850-5 P2/3 se aceita um atraso máximo de 3ms). Vale lembrar que com o emprego do Barramento de Processos, já não se trabalha mais com potência/energia do secundário de TC´s e TP´s, mas somente com a sua informação na forma digital.

Esta troca de meio de envio da informação pode gerar uma grande economia de cabos, visto que um único cabo de fibra óptica transporta informações do sistema trifásico e neutro. Esta redução de cabos pode gerar uma economia financeira de 25 a 50%, segundo a GE (6). A redução de custos está levando em conta os investimentos em instalação, comissionamento e manutenção, com material e mão de obra. É importante salientar que o sistema permite o monitoramento online do sinal, identificando se o mesmo está sendo transmitido e os status quanto a sua integridade através dos quality bits presentes na mensagem.

A norma IEC 61850 é uma norma relativamente recente e ainda não há um consenso geral sobre a maneira de implementação do Sampled Value (parte 9). Ela permite interpretações, criando assim duas grandes vertentes: Process Bus Hard Fiber Brick e 9-2LE (Light Edition). O Brick é utilizado nos IED´s da GE. Já o 9-2LE segue o guia de implementação da UCA “IMPLEMENTATION GUIDELINE FOR DIGITAL INTERFACE TO INSTRUMENT TRANSFORMERS USING IEC 61850-9-2” escrito no ano de 2004. Neste artigo trataremos a implementação do modo 9-2LE.


XXI SNPTEE

Em princípio foi montado um sistema de envio, via rede ethernet, dos valores amostrados (SV) de acordo com o formato da norma IEC 61850-9-2 LE, simulando assim uma Merging Unit. Os dados enviados pelo modelo foram inicialmente analisados através de um analisador de protocolo. Posteriormente um hardware de recebimento foi inserido ao sistema com a função de decompor o tráfego da rede fazendo a verificação de cada pacote SV, extraindo os parâmetros de qualidade (quality bits) e as amostras dos valores de tensão / corrente e assim recriando a forma de onda original.

FIGURA 3 – Exemplo do frame SV capturado pelo

analisador de protocolos com svID CONPROVE_MU

Foram realizados testes em uma rede com 10 MU´s, com um tráfego de 48000 pacotes por segundo. Se analisarmos em largura de banda obteríamos aproximadamente 47 Mbps, de um tráfego contínuo para uma mensagem de 123 Bytes de tamanho. 123 Bytes * 8 = 984 bits; 984 bits * 80PPC * 60Hz = 4,72 Mbps, taxa esta por Merging Unit; considerando 10 MU tem-se: 10 * 4,72 = 47,2 Mbps. Nos testes com as 10 MU´s não houve perdas de pacotes no hardware desenvolvido.

FIGURA 4 – Avaliação do Tráfego na Rede exibindo a taxa de 48.000 Frames por segundo, taxa de dez MU´s

2.3 TESTES NO SISTEmA COmPLETOO sistema desenvolvido representa um ciclo completo,

trabalhando com duas partes: uma responsável pelo envio e a outra pelo recebimento das mensagens de Sampled Mensured Value. A etapa de envio consiste em um condicionador de sinal de entrada, seguido de um filtro,

O Quality ou Quality Bits é composto por 4 Bytes e informa a qualidade da amostra (existe um para cada Value). Existem três condições para a validade do dado:

• Good: Indica que não há nenhuma condição anormal na função de aquisição ou da fonte de informação.

• Invalid: Indica que há alguma condição anormal na função de aquisição ou da fonte de informação. O valor não deve ser definido nesta condição. Indica ao cliente que o dado pode estar incorreto e não deve ser usado.

• Questionable: Indica que a função de supervisão detectou um comportamento anormal, contudo o valor pode ainda ser válido. Cabe ao cliente decidir se o valor deve ou não ser usado.

A MU constrói o quality de acordo com os status que recebe de seu hardware, indicando ou não, se há alguma inconsistência quanto à confiabilidade das amostras. Porém, cabe ao IED que está recebendo os dados realizar a análise do quality e proceder com a decisão de utilizá-los ou descartá-los.

Uma análise que é interessante ser feita é o espaçamento de tempo que se terá entre amostras. Por exemplo, para proteção (80 ppc) em 60 Hz tem-se: 80 * 60 = 4800 e 1 / 4800 = 208 micro segundos entre amostras, ou seja, entre mensagens. Este é o tempo (sem atrasos) que o sistema (MU - IED) teria para amostrar o sinal, gerar a mensagem no formato SV e enviar o frame.

2.2 O SISTEmA DESENVOLVIDOEste tópico do artigo aborda a avaliação de um

sistema de transmissão e recebimento de dados de acordo com a 61850-9-2 (Barramento de Processos). Vale destacar que este sistema é um projeto com tecnologia / know how nacional.

Para a realização dos testes foram utilizados uma Mala de Testes CE6006, um sincronizador via satélite modelo CE-GPS - ambos de fabricação da Conprove -, um Switch RuggedCom, um hardware desenvolvido para digitalizar e enviar o SV (Merging Unit), além de outro hardware para receber e reconstruir a forma de onda.

FIGURA 2 – Primeiro sistema montado realizando a

digitalização e o envio


XXI SNPTEE

é passado a um conversor D/A que novamente gera o sinal analógico, reconstruindo-o.

Figura 6 – Esquema do Sistema de Envio e Recebimento de Sampled Value

Na geração do stream de SV há dois tipos diferentes de fonte de atraso: a conversão A/D + Processamento Digital e posteriormente o atraso de transmissão. Portanto é importante que se distinga um atraso de outro. O atraso de digitalização / processamento digital é um atraso relativamente pequeno (cerca de poucos micros segundos). Já o atraso de transmissão pode ser um atraso maior, porém de acordo com o método da sincronização com 1PPS o atraso de transmissão não afeta o ângulo de fase, visto que o momento da amostragem é controlado por um clock que é reajustado a cada segundo.

Consideremos uma proteção que possui um tempo de atuação de 20ms. Ela pode ter o seu tempo aumentado, por exemplo, para 23ms (sendo 3ms de atraso máximo da transmissão), quando utilizado o stream de SV ao invés de utilizar o sinal V/I analógico. Nas figuras 7 e 8, pode-se ver a entrada e a saída do sistema, recordando que a diferença dos sinais não se trata somente de uma diferença de fase, e sim do tempo despendido para digitalizar, processar, transmitir e reconstruir o sinal, que foi realizado em menos de 300 micro segundos somados aos 100 micro segundos inseridos pelo filtro. Ou seja, no caso, o sistema testado geraria uma diferença no tempo de atuação de um relé de proteção de apenas 0,4 ms.

Figura 7 – Formas de onda do osciloscópio sobrepondo entrada e saída do sistema

que alimenta o conversor A/D, digitalizando e enviando a um processador que formata o dado na estrutura do frame SV. Este frame é enviado para o controlador de rede onde a mensagem é disparada via rede ethernet.

O sistema montado usa a taxa de amostragem para proteção de 80 ppc, totalizando 4800 frames/segundo. Hoje a maioria dos relés comerciais trabalha com a taxa de 32 ppc para realizar as tarefas de proteção, ou seja, o sistema trabalhará em uma taxa superior, porém como o mecanismo do SV não permite reenvio, caso um pacote seja perdido, uma amostra deixará de chegar ao IED que está recebendo o sinal.

Um pulso de 1PPS vindo de um sistema de precisão de GPS do equipamento CE-GPS de fabricação da Conprove gera a base de sincronismo para a aquisição. Ao fim de 1 segundo é sincronizada a amostra e o Samplecount é zerado.

FIGURA 5 – Mecanismo de Atualização do SampleCount

Já a etapa de recebimento é formada por um controlador de rede que recebe a mensagem SV e passa ao processador que interpreta o dado. Este dado é por sua vez entregue ao conversor D/A juntamente com um filtro (com atraso de 103 micro segundos na frequência fundamental), retornando assim o sinal da forma original, analógico.

Assim o sinal analógico é convertido em digital e encapsulado de acordo com a estrutura do pacote SV. Após esta etapa é enviado pela rede ethernet. Ao chegar ao destinatário o frame é desencapsulado e seu valor interpretado. Após esta interpretação o dado


XXI SNPTEE

Quanto à norma de sincronização temporal via rede, IEEE1588 (PTP), esta pode vir a alterar o modo como hoje se utiliza o sincronismo na Subestação, alterar o cabeamento do sinal do GPS, sendo que o 1PPS ou o IRIG-B, poderá ser substituído, não havendo mais a necessidade de um cabeamento exclusivo para este propósito.

Recentemente a RuggedCom, fabricante de switchs industriais, lançou o modelo RSG2288 que já trabalha com o IEEE1588 em sua versão 2, podendo distribuir o sinal de sincronismo sob a rede ethernet. Para tanto os IED´s devem estar aptos para isto. Para migração para esta nova tecnologia haverá a necessidade de alteração no hardware dos IEDs já instalados. A Conprove já possui linhas de pesquisas nesta área e já conta com switchs RGS2288 em seu laboratório.

Existem também pesquisas quanto à transmissão de áudio e vídeo através da IEEE 802.1 AV. Se pensarmos que um sinal de áudio ou vídeo é uma forma de onda de alto conteúdo harmônico, essas evoluções da rede ethernet sucedidas desta norma citada podem criar novas propostas para o envio do sinal digitalizado, pois outros grupos enfrentam problemas semelhantes. Pesquisas relacionadas a este tema podem ser empregadas no envio dos sinais analógicos que são digitalizados e enviados via rede ethernet. Ou seja, soluções utilizadas para transmissão de sinais de áudio e vídeo em tempo real da norma IEEE 802.1 AV, podem servir de inspiração para melhorias nos procedimentos da transmissão das mensagens de Sampled Values da norma IEC 61850.

3.0 CONCLUSÃO

O teste desenvolvido contempla um sistema completo baseado em SV LE (80PPC), desde a digitalização do sinal, passando pela criação dos frames SV, envio pela rede, recebimento, interpretação da mensagem até a “volta” ao valor analógico. Verificou-se que a transmissão do sinal digital dos valores de tensão e corrente poderá substituir o tradicional cabeamento de secundário dos transformadores de instrumentação no futuro. Não foi avaliado o Stream SV para medição / qualidade de energia, que trabalha, pela 9-2LE com 256 ppc.

Haverá novidades que poderão vir a impactar o barramento de processos, como a possibilidade da adoção da sincronização por IEEE1588 ser a nova forma de sincronismo para a amostragem, além da Ethernet em Tempo Real (IRT) que poderá vir a ser implantada futuramente.

Figura 8 – Detalhe do tempo do sistema

Em uma situação mais complexa, pode ser que a decisão do IED seja formada por sinais que venham de duas ou mais Merging Units diferentes, por exemplo, em uma proteção de barra. Para comparações de sinais de diferentes MU´s o IED deverá verificar o SampleCount de cada um dos sinais e comparar o mesmo Sample Count, garantindo assim que estará confrontando o mesmo sinal no tempo.

Uma questão muito crítica que não foi tratada na norma é quanto à perda de pacotes (amostras) SV. Um pacote pode ser perdido, por exemplo, por sobrecarga excessiva da rede. Mas como tratar esta perda de pacote? Como ainda não há um consenso geral, pode ser que o IED de recebimento venha a ter a responsabilidade de reconstruir este sinal, porém qual técnica deveria ser utilizada? Há varias opções tais como: manter a amostra anterior para a próxima, linearizar, interpolar, entre outras.

A possibilidade de uso da tecnologia é vasta. Ao alterar o paradigma, abre-se um universo de possibilidades. Com o uso das Merging Units e diminuindo-se a carga no secundário dos TC´s, por exemplo, poderiam diminuir as saturações o que evitaria várias atuações equivocadas dos dispositivos de proteção, dispensando o uso de algoritmos de detecção de saturação de TC´s.

2.4 INOVAçÕES PARA A IEC 61850Existem alguns desenvolvimentos a caminho que se

relacionam com a norma IEC 61850 e com o Barramento de Processos sendo elas: norma de sincronização de tempo via Rede IEEE 1588, a tecnologia de rede ethernet em tempo real IRT (deixando um caminho livre para mensagens críticas), além da norma IEEE 802.1 AV que trata de transmissão de áudio e vídeo por ethernet.

A adoção da Ethernet em Tempo Real (IRT), tratada na norma IEC 61784-2 CP 3/6, permite a criação de um “caminho livre” para as mensagens de alta prioridade como uma mensagem GOOSE de trip ou mensagens de SV. Esta alteração ocorre no nível da camada de enlace, não afetando as definições de alto nível da IEC 61850.


XXI SNPTEE

Nacional de Produção e Transmissão de Energia Elétrica, XX SNPTEE de 2009.

(5) Testes de Performance em IED’s Através de Ensaios Utilizando Mensagens GOOSE (IEC 61850) – Pereira Junior, P. S,; Martins, C. M.; Pereira, P. S.; Lourenço, G. E. – Seminário Técnico de Proteção e Controle, IX SPTC de 2008.

(6) HardFiber: Process Bus System Reference Manual – GE Publication Code: GEK-113500B de 2009.

(7) Next step in IEC 61850: Large applications and process bus applications – Hoga, C.; Rodrigues, J. R. M. – Simpósio de Automação de Sistemas Elétricos, VIII SIMPASE de 2009.

(8) Performance of IEC 61850-9-2 Process Bus and Corrective Measure for Digital Relaying - Kanabar, M.G., Sidhu, T.S. Site IEEE, acessado em 03/05/2012. Link: http://ieeexplore.ieee.org/xpl/login.jsp?tp=&arnumber=5409526&url=http%3A%2F%2Fieeexplore.ieee.org%2Fxpls%2Fabs_all.jsp%3Farnumber%3D5409526

O SV mostrou que possui vantagens ligadas à economia e simplicidade no cabeamento, pois com um único cabo de fibra óptica pode-se carregar todos os sinais de tensão e corrente.

Conclui-se que o fluxo dos dados do barramento de processos é unidirecional seguindo sempre a direção da MU para os IED´s. Não há nenhum mecanismo de controle de confirmação da chegada dos dados (feedback), portanto caso algum pacote seja extraviado, o mesmo não será enviado novamente. Seguindo este raciocínio o IED passa a incorporar uma grande responsabilidade quanto à chegada dos pacotes fora de ordem, eventuais falhas na transmissão e perdas de pacotes. Cabe ao próprio IED tomar a decisão de como reconstruir o sinal com as amostras faltantes.

Algumas dúvidas ainda persistem, pois não foram tratadas na norma, como: Qual a quantidade máxima de amostras sequenciais perdidas que seria aceitável? Qual a quantidade máxima de amostras perdidas em um determinado tempo que podem ser aceitas? Espera-se que na revisão da norma sejam solucionados estes tópicos.

A instalação do barramento de processos ainda é algo recente, apesar de já ter sido contemplado na norma desde sua publicação, há alguns anos, porém ainda faltam no mercado opções de equipamentos adaptados a esta tecnologia. É inegável que a ideia da digitalização das amostras é algo que chama a atenção dos usuários pelo que propõe. Caso haja boa aceitação das subestações pioneiras, com o passar dos anos poderemos observar o crescimento na utilização desta tecnologia.


(1) Norma IEC 61850– Communication networks and systems in substation – Todas as Partes - Primeira Edição.

(2) IEC 61850-9-2 Avaliação e Testes de um Barramento de Processos - Pereira Junior, P. S,; Ramos, R.; Martins, C. M.; Pereira, P. S.; Lourenço, G. E. – Seminário Técnico de Proteção e Controle, X SPTC de 2010.

(3) Implementation Guideline for Digital Interface to Instrument Transformers Using IEC 61850-9-2 – UCA International Users Group – Datada de 01/03/2004.

(4) Experimento de Sobre Carga com 15.000 Mensagens GOOSE por Segundo em uma Rede IEC 61850, e a Investigação de suas Conseqüências – Pereira Junior, P. S,; Martins, C. M.; Pereira, P. S.; Lourenço, G. E. – Seminário


XXi snPtee

Melhoria do Desempenho de Isoladores Utilizados em Subestações Classe 800 kV sob Chuva Intensa

RESumO - Esse trabalho apresenta os resultados de uma pesquisa experimental, realizada nos laboratórios de alta tensão do CEPEL, em conjunto com FURNAS, com o objetivo de avaliar o desempenho dielétrico de isoladores classe 800 kV, utilizados em barramentos de subestações, em condições de chuva artificial mais severas do que as previstas em norma, com valores de precipitação de até 5 mm/min. Foi verificada a efetividade da utilização de defletores de chuva (Booster Sheds) para melhoria do desempenho desses isoladores sob chuvas intensas, considerando-se duas configurações existentes em subestações classe 800 kV, com o isolador no meio do barramento e com o isolador na extremidade do barramento, tanto para seções dos isoladores quanto para isoladores completos. Para avaliação dos isoladores completos, a utilização de imagens ultravioleta foi imprescindível para confirmação qualitativa da efetividade da utilização dos defletores de chuva. Os resultados obtidos indicaram que a opção pela aplicação de defletores de chuva possibilita melhorar o desempenho dos isoladores sob chuvas intensas, mantendo-se a mesma estrutura de sustentação e a mesma altura dos isoladores já existentes na subestação. A partir da contribuição técnica originada por esse trabalho e de discussões no âmbito do International Council on Large Electric Systems - Cigre, um novo grupo de trabalho foi criado em junho de 2012: “WG D1.45 - Testing of insulator performance under heavy rain”, do qual participam especialistas brasileiros.

PALAVRAS-CHAVE - Isolador, Defletor de chuva, Suportabilidade dielétrica sob chuva, Ensaios de alta tensão.

1.0 INTRODUÇÃO

Em território brasileiro é possível ocorrer chuvas consideradas intensas, com precipitações superiores a 2 mm/min, e as normas de ensaios em equipamentos elétricos de alta tensão atuais somente exigem ensaios dielétricos sob chuva com precipitação de 1 mm/min, com tolerância máxima de 2 mm/min, sendo comumente aceita e utilizada pelas partes envolvidas para realizar ensaios sob chuva artificial [1].

Informações de literatura e resultados de ensaios realizados no CEPEL indicam que isoladores de porcelana utilizados em barramentos e equipamentos de alta tensão podem ter uma redução da ordem de 30% no valor da tensão elétrica suportável, comparando-se desempenhos a seco e sob chuva de 5 mm/min [1].

Essas informações serviram de base para uma Pesquisa Experimental realizada pelo Cepel, em conjunto com Furnas, envolvendo isoladores classe 800 kV. Os ensaios necessários para a realização dessa pesquisa foram feitos nos laboratórios de alta tensão do CEPEL em Adrianópolis e foi avaliado o efeito de chuvas intensas na tensão suportável e verificada a efetividade da utilização de defletores de chuva (Booster Sheds) para melhoria do desempenho dos isoladores sob chuvas de até 5 mm/min. Esse estudo foi realizado em duas configurações de isoladores existentes em subestações classe 800 kV, com o isolador no meio do barramento e com o isolador na extremidade do barramento, tanto para seções dos isoladores suporte quanto para isoladores completos. Para avaliação dos isoladores completos, a utilização de imagens ultravioleta foi imprescindível para confirmação qualitativa da efetividade da utilização

Darcy Ramalho de Mello l Orsino Oliveira Filho l José Antonio Cardoso l Rogério Magalhães de Azevedo CePelSylvia G. Carvalho Furnas


“A” é de 22 na parte superior e 21 na parte inferior, enquanto para o fabricante “B” é 21 e 22, respectivamente, como mostrado na Figura 1.

(a) – Fabricante A (b) – Fabricante BFigura 1 – Isoladores tipo suporte para 800 kV2.2 Características dos defletores de chuva –

“booster Shed” (bS) Defletores de chuva são acessórios projetados

para serem instalados como abas circulares sobre as saias de isoladores e buchas de equipamentos de alta tensão. Eles ficam afastados da superfície superior da saia dos isoladores por pinos curtos e do núcleo do isolador por recortes tipo dedos, como pode ser visto na Figura 2. Os defletores de chuva têm um efeito equivalente a aumentar o diâmetro de algumas saias do isolador, contribuindo assim para evitar a formação de cascatas de água ao longo da sua superfície lateral, o que tenderia a curtocircuitar as extremidades das saias. Dessa forma, eles contribuem para evitar a formação de descargas disruptivas ao longo do isolador durante procedimentos de lavagem sob tensão elétrica ou quando da ocorrência de chuvas intensas [2]. Na prática, eles são fornecidos com os dedos mais compridos do que o exigido pelo diâmetro do núcleo de porcelana (Fig. 2.d) e, durante a instalação, esses dedos são cortados na medida exata para fazer com que o defletor se ajuste ao núcleo do isolador e à superfície da saia e não fique solto (Fig. 2.a e 2.b).

Dois tipos de defletores foram utilizados na pesquisa: um feito pela oficina do CEPEL em cloreto de polivinila (PVC), para os ensaios iniciais (Fig. 2.c), enquanto se aguardava a chegada do produto disponível comercialmente, que é feito em Etileno

dos defletores de chuva.Além dos isoladores tipo suporte de barramento,

foram analisados também os isolamentos de porcelana de transformadores para instrumentos e chaves secionadoras classe 800 kV. Nesses casos, somente houve necessidade de utilização de defletores de chuva nas chaves secionadoras que possuem mais de duas seções de isoladores em série em suas colunas. Com os defletores, o desempenho do isolamento das chaves ficou no mesmo nível dos isoladores de porcelana utilizados como suporte do barramento.

O material utilizado na fabricação dos defletores de chuva também foi avaliado em laboratório. Amostras de material retiradas de lotes de defletores de chuva fornecidos por um fabricante apresentaram parâmetros característicos em conformidade com as especificações técnicas e bom desempenho nos ensaios de envelhecimento em estufa a 110ºC, de trilhamento elétrico, de dureza e de absorção de água.

Os resultados obtidos indicaram que a opção pela aplicação de defletores possibilita melhorar o desempenho dos isoladores sob chuva intensa, mantendo-se a mesma estrutura de sustentação dos isoladores e a mesma altura do barramento já existente na subestação.

2.0 CARACTERÍSTICAS DOS ISOLADORES E DEFLETORES DE CHUVA UTILIZADOS NA PESQUISA

2.1 Características dos isoladoresOs ensaios foram realizados em isoladores de

porcelana tipo suporte, multicone, compostos por duas secções, de dois fabricantes diferentes, como pode ser visto na Figura 1. Também pode ser observado na Figura 1 que a união das duas seções de isoladores forma uma massa metálica eletricamente flutuante e essa região da coluna de isoladores tem influência importante nos resultados dos ensaios. Os isoladores são utilizados na sustentação do barramento de subestações para 800 kV, tendo sido avaliadas as posições no meio e na extremidade do barramento. Os isoladores, independente da posição de montagem, têm as seguintes características:

• tensão suportável em frequência industrial, a seco: 960 kVrms;

• tensão suportável em frequência industrial, sob chuva: 885 kVrms (1 mm / min);

• distância de arco a seco: 4400 mm;• altura total do isolador: 4622 mm (sendo 2311 mm

cada seção);• o número de saias para o isolador do fabricante

XXi snPtee


de se quantificar a efetividade dos defletores de chuva para melhorar o desempenho do isolador. Em todos os casos, os ensaios foram feitos em isoladores com e sem defletores de chuva e os resultados foram comparados para as mesmas condições, ou seja, a seco ou sob chuva artificial de 5 mm/min, sendo utilizada água com resistividade 100 Ωm para formação da chuva.

Os ensaios de verificação da tensão suportável na coluna completa foram realizados com uma tensão de 885 kV aplicada durante um minuto, após o tempo pré-umidificação de 15 minutos. Já os ensaios em seções do isolador, a tensão disruptiva foi obtida pela média de 5 ou 10 aplicações de tensão que causaram descargas disruptivas na configuração sob ensaio, dependendo da dispersão dos resultados obtidos. O intervalo entre cada aplicação foi de 1 minuto.

A estrutura de chuva artificial e outras partes metálicas aterradas, no interior da área de ensaio, foram mantidas a uma distância mínima de cerca de 7 m das partes energizadas, para minimizar suas possíveis influências nos resultados. A precipitação e a uniformidade da chuva artificial ao longo do isolador sob ensaio foram medidas e controladas de acordo com o procedimento normatizado [2]. As dimensões da estrutura metálica usada como uma base física para o isolador sob ensaio e a sua altura acima do chão do laboratório foram estabelecidas, na medida do possível, de acordo com o arranjo real do barramento de 800 kV da subestação. Exemplos de arranjos de ensaio utilizados são mostrados na Figura 3.

FIGURA 3 – Exemplos de arranjos de ensaio utilizados na pesquisa. Isolador completo na extremidade do barramento, (a) com defletores e (b) sem defletores; (c) Isolador completo no meio do barramento e (d) Seção de isolador na extremidade do barramento.

Vinil Acetato (EVA), um copolímero com características adequadas para aplicações ao tempo e sob solicitações elétricas (Fig. 2.d).

Dimensionalmente, um defletor é caracterizado pelo seu diâmetro interno, adequadamente selecionado para permitir sua fixação ao núcleo do isolador, e pelo seu diâmetro externo, selecionado para projetar uma aba de mais de 100 mm para fora da saia do isolador. Quatro diferentes dimensões de defletores foram considerados na pesquisa, em função dos quatro diferentes diâmetros do núcleo dos isoladores, como mostrado na Figura 1. Os diâmetros externos dos defletores foram suficientes para projetar uma aba com 135 mm a 180 mm além da saia do isolador, dependendo de sua posição ao longo de cada isolador.

FIGURA 2 – Defletores de chuva (BS)

3.0 METODOLOGIA DE ENSAIO UTILIZADA NA PESQUISA

Os ensaios em frequência industrial foram realizados no Laboratório de Alta Tensão do CEPEL, Unidade de Adrianópolis, utilizando-se duas unidades de transformadores cascata, formando um conjunto capaz de aplicar uma tensão de ensaio de até 900 kV. Inicialmente, os ensaios foram realizados com o objetivo de se definir a quantidade adequada de defletores e suas posições ao longo de cada isolador. Essa fase da pesquisa foi feita com base em imagens UV associadas às atividades de descarga ao longo do isolador, quando da aplicação de tensão alternada em níveis que o isolador deveria suportar em condições de chuva intensa. Após essa fase da pesquisa, foram realizados ensaios de determinação de tensão disruptiva em seções dos isoladores, com o objetivo

XXi snPtee


(Ud) em seções dos isoladores. Nesses casos, foram utilizados arranjos com seções montadas em separado para realizar uma avaliação quantitativa do posicionamento dos defletores de chuva. Os resultados obtidos nos ensaios com o isolador do fabricante “A” são apresentados nas Tabelas 1 e 2 e os resultados obtidos nos ensaios com o isolador do fabricante “B” são mostrados nas Tabelas 3 e 4.

Figura 4 – Imagens obtidas com câmera UV durante ensaios em isoladores completos, 885 kV, com chuva artificial de 5 mm/min. (a) sem defletores de chuva, (b) seis defletores de chuva posicionados nas saias 2, 9, 14, 21, 28 e 35, (c) cinco defletores de chuva posicionados nas saias 2, 9, 14, 21 e 28, (d) quatro defletores de chuva posicionados nas saias 2, 9, 14 e 21, (e) três defletores de chuva posicionados nas saias 2, 9 e 14.

Nota: O parâmetro de ganho da câmera UV e a distância para o isolador foram mantidos constantes durante os ensaios.

(a) Fabricante “A” (b) Fabricante “B”Figura 5 – Posicionamento dos defletores de chuva

nos isoladores tipo suporte para 800 kV

4.0 RESULTADOS OBTIDOS

4.1 Ensaios nas colunas de isoladores Uma das primeiras observações, durante os ensaios

realizados com diferentes arranjos de defletores de chuva ao longo das colunas completas de isoladores suporte, foi que tanto a quantidade quanto o posicionamento dos defletores de chuva devem ser levados em conta, para se obter a configuração mínima otimizada em termos de desempenho e custo. As investigações foram feitas com defletores posicionados de maneira uniforme a cada 3 ou 7 saias ao longo do isolador e também com algumas distribuições não uniformes.

A configuração mais adequada dos defletores foi definida com base em imagens no espectro ultravioleta (UV) e não foi a mesma para os isoladores dos fabricantes “A” e “B”, como pode ser visto na Figura 4. Para o isolador do fabricante de “A”, a configuração considerada mais adequada foi a de oito defletores posicionados a cada cinco saias de cima para baixo. Para o isolador do fabricante “B”, seis defletores não uniformemente distribuídos, conforme mostrado na Figura 5.b, formaram a configuração considerada mais adequada. Um desenho esquemático das configurações selecionadas dos defletores de chuva para as colunas isolantes é mostrado na Figura 5.

A avaliação qualitativa do desempenho dos isoladores sob ensaio com cada configuração de defletores de chuva somente foi possível com o uso das imagens obtidas com a câmera ultravioleta, como pode ser visto na Figura 4. Esta avaliação foi baseada na intensidade, extensão e localização das descargas ao longo dos isoladores.

Cada isolador foi ensaiado com a configuração selecionada de defletores de chuva, com 5 mm/min de chuva artificial, sob tensão de 885 kV, em duas configurações de arranjo de ensaio: uma representando o isolador no meio e outra no final de um barramento típico de subestação de 800 kV. Quando ensaiados sem defletores, o isolador falhou em alguns casos, principalmente quando posicionado no final do barramento, com menos de 5 mm/min de chuva. Os isoladores sem e com defletores foram ensaiados também em condições de chuva normatizada (precipitação de 1 mm/min) [2], tendo apresentado bom desempenho.

4.2 Ensaios em seções dos isoladoresDevido à limitação de tensão da fonte de corrente

alternada em 900 kV, somente foi possível realizar ensaios de determinação da tensão disruptiva

XXi snPtee


meio do barramento, com precipitação de 5 mm/min, indicaram que o isolador com três BS apresenta melhor desempenho sob chuva intensa, como pode ser visto na Tabela 5, comparando-se com o caso que utiliza graxa silicone.

Nesse trabalho, foi realizada também uma avaliação com o uso de graxa de silicone aplicada nas saias dos isoladores. Os resultados do ensaio de determinação da tensão disruptiva (Ud) realizado na parte inferior de um isolador suporte do fabricante “A”, posicionado no

XXi snPtee


XXi snPtee

5.0 AVALIAÇÃO DOS RESULTADOS

Os ensaios realizados nas seções dos isoladores suporte mostraram que:

• O uso dos BS melhora significativamente o desempenho do isolador sob chuva intensa, mesmo na posição de montagem mais crítica (na extremidade do barramento), como pode ser visto na Tabela 6;

• A quantidade e o posicionamento dos defletores de chuva influem no desempenho do isolador sob chuva intensa e nem sempre a distribuição dos defletores o mais uniforme possível ao longo do isolador é a melhor solução;

• Observou-se diferença entre os fabricantes “A” e “B” para a mesma condição de ensaio, mas isto pode ser atribuído à diferença na quantidade de saias, no projeto de cada fabricante, em cada seção do isolador;

• O uso dos defletores de chuva não alterou significativamente o valor da tensão disruptiva a seco, de cada configuração avaliada.

A utilização das imagens UV foi fundamental para a avaliação das melhorias no desempenho dos isoladores completos com os defletores de chuva, pois elas permitiram identificar variações na intensidade, extensão e localização das atividades associadas à formação das descargas e circulação da corrente de fuga ao longo do isolador. Foi possível observar, por

exemplo, que a suportabilidade do isolador era muito instável durante alguns ensaios sem defletores de chuva, apesar de não ter ocorrido uma descarga plena.

Outro ponto verificado ao longo da pesquisa foi a influência da uniformidade da chuva sobre os resultados de ensaio, que pode afetar a repetibilidade e reprodutibilidade dos resultados. Exemplos de diferentes ajustes de chuva artificial, mas com a mesma taxa de precipitação medidos de acordo com o procedimento normatizado, são mostradas nas Figuras 7 e 8. Na Figura 7 é mostrado que, apesar da indicação de uniformidade pela medição da precipitação, os bicos da estrutura de chuva não estão direcionados adequadamente ao isolador sob ensaio e na Figura 8 é mostrado que os bicos estão bem distribuídos e dirigidos para cima, favorecendo a uniformidade da chuva artificial ao longo do isolador.

6.0 CONCLUSÕES

Os ensaios de laboratório mostraram que chuvas intensas, com índices de precipitação superiores aos máximos fixados nas normas atuais, têm um efeito importante sobre a suportabilidade dielétrica dos isoladores utilizados nos barramentos de subestações de ultra alta tensão, reduzindo-a em até 30 %.

Ensaios realizados demonstraram a efetividade dos defletores de chuva para melhorar o desempenho dos isoladores de porcelana tipo suporte sob chuva intensa. Os resultados dos ensaios obtidos indicaram aumento

(**) O valor de referência para o cálculo de ∆Ud foi o valor da tensão disruptiva sem defletor de chuva, para cada condição de ensaio a seco.


7.0 AGRADECIMENTOS

Os autores expressam seu agradecimento à equipe técnica de Furnas e à equipe técnica do Laboratório de Alta Tensão do Cepel pela execução dos ensaios e pelo apoio durante as discussões técnicas.


[1] Rogério Magalhães de Azevedo, Francisco M. S. Carvalho, Orsino Oliveira Filho, Waldenir A. S. Cruz e Sylvia G. Carvalho, “Estudo de Coordenação do Isolamento baseado em Sobretensões Provocadas por Aplicação e Eliminação de Defeitos, e sua Relação com Chuvas Intensas”, XX SNPTEE, 2009, Recife, PE.

[2] NBR 6936, Técnicas de Ensaios Elétricos de Alta-Tensão. Abril de 1992

[3] C.H.A. Ely, P.J. Lambeth and J.S.T. Looms, “The Booster Shed: Prevention of Flashover of Polluted Substation Insulators In Heavy Wetting”, IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems, Vol. PAS-97, No. 6, Nov/Dec 1978, pp. 2187-2197.

[4] Orsino Oliveira Filho, Darcy R. Mello, José A. Cardoso, Rogério M. de Azevedo, Sylvia G. Carvalho, Waldenir A. S. Cruz, “Performance Evaluation of 800 kV Porcelain Multicone Type Insulators Under Heavy Rain Based on Laboratory Tests”, 2008 International Conference on High Voltage Engineering and Application, Chongqing, China, November 9-13, 2008.

[5] ̈ D1-WG36-2011-220-Proposal for discussion on WG D1 36¨, Orsino Oliveira Filho – Corresponding Member, SC D1 - Cigre-Brazil, January 3, 2011.

de até 34 % nos valores de tensão disruptiva em frequência industrial obtidos com o uso de defletores de chuva, sob chuva artificial de 5 mm/min, em relação aos valores sem defletores de chuva. Nenhum efeito significativo foi observado na condição a seco com o uso dos defletores.

Estudos com base experimental para determinação da quantidade e posicionamento que levem a uma configuração mais eficiente dos defletores de chuva devem ser previamente realizados. O uso de imagens UV mostrou ser de grande importância para esses estudos e para indicar claramente a melhora no desempenho do isolador, quando ensaiado sob chuva intensa com e sem defletores de chuva, fornecendo informações valiosas sobre a intensidade, extensão e localização das atividades associadas às descargas ao longo do isolador. A utilização de imagens UV possibilita essa avaliação sem necessidade de se realizar ensaios de determinação da tensão disruptiva, apenas por meio do ensaio de verificação da tensão suportável.

A partir da contribuição técnica originada por esse trabalho e de discussões no âmbito do International Council on Large Electric Systems - Cigre, um novo grupo de trabalho foi criado: “WG D1.45 - Testing of insulator performance under heavy rain”, do qual participam especialistas brasileiros [5].

Figura 7 – Distribuição não uniforme ao longo do isolado

Figura 8 – Distribuição uniforme da chuva ao longo do isolador

XXi snPtee


Comitês

GRUPO A – EQUIPAMENTOS

CE-A1 Máquinas RotativasCoordenador: JACQUES PHILIPPE MARCEL SANZEmpresa: EletronorteEndereço: Av. Arthur Bernardes, s/nº - Centro de Tecnologia da Eletronorte Cep: 66.115-000 - Belém - PA Tel: (91) 3257-1966 ramal 8240 - Fax:(91) 3257-4376E-mail: [email protected]

Projeto e construção de turbogeradores, hidrogeradores, máquinas não-convencionais e grandes motores. Aspectos econômicos, testes, comportamentos e materiais.

CE-A2 TransformadoresCoordenador: MIGUEL CARLOS MEDINA PENAEmpresa: Chesf – Companhia Hidro Elétrica do São Francisco.Endereço: Rua Delmiro Gouveia, 333 – Bongi 50760-901 – Recife – PETelefone: (81) 3229-2151 – Fax: (81) 3229-2150E-mail: [email protected]/[email protected]

Projeto, construção, fabricação e operação de todos os tipos de transformadores, incluindo transformadores conversores, de uso industrial e os chamados “phase-shifters”, além de todos os tipos de reatores e componen-tes de transformadores (buchas, comutadores, etc).

CE-A3 Equipamentos de Alta TensãoCoordenador: PAULO CESAR FERNANDEZEmpresa: EletrobrásEndereço: Av. Presidente Vargas 409, 15º, Ed Herm Stoltz Centro - Rio de Janeiro - RJ - CEP: 20071-003Telefone: (21) 2514-5763 - Fax: (21) 212514-4896E-mail: [email protected] [email protected]

Teoria, projeto, construção e operação para todos os dispositivos de manobra, interruptores e limitadores de corrente, pára-raios, capacitores, seccionadores isoladores de equipamentos e de barramentos e transforma-dores de instrumento.

GRUPO B – SUBSISTEMAS

CE-B1 Cabos IsoladosCoordenador: JÚLIO CÉSAR RAMOS LOPESEmpresa: Inovatec Consultoria e Engenharia LtdaEndereço: Rua São Benedito, 2.650 – cj. 102A - 04735-005 – São Paulo - SPTelefone: (11) 5548-8201 - Fax: (11) 5548-8201E-mail: [email protected]

Base teórica, projeto, processos produtivos, instalação, serviços, manutenção e técnicas de diagnóstico para cabos isolados CA e CC e para aplicações terrestres e submarinas.

CE-B2 Linhas Aéreas Coordenador: RUY CARLOS RAMOS DE MENEZESEmpresa: UFRGS - Universidade Federal do Rio Grande do SulEndereço: Rua Osvaldo Aranha, 99 - 3º andarTelefone: +51 3308 3592 - Fax:+51 3308 3999E-mail: [email protected]

Projeto, desempenho elétrico e mecânico, construção, vida útil, manutenção e reforma de linhas aéreas e de seus componentes: condutores, cabos pára-raios, isoladores, torres, fundações e sistemas de aterramento.

lista dos Comitês de estudorepresentantes Brasileirosacesse o coordenador da área de seu interesse para participar de nossa entidade:


Comitês

CE-B3 SubestaçõesCoordenador: FÁBIO NEPOMUCENO FRAGAEmpresa: CHESF – Companhia Hidro Elétrica do São FranciscoEndereço: Rua Delmiro Gouveia, 333 – Bongi - 50760-901 – Recife – PETelefone: (81) 3229-3042 / 2421 - Fax: (81) 3229-3269E-mail: [email protected]

Projeto, construção e manutenção de subestações e instalações elétricas de usinas, excluindo os geradores.

CE-B4 Elos de Corrente Contínua e Eletrônica de PotênciaCoordenador: WO WEI PINGEmpresa: CEPEL - Centro de Pesquisas de Energia ElétricaEndereço: Avenida Horácio Macedo, 354- Cidade Universitária/Ilha do Fundão CEP: 21941-911 - Rio de Janeiro – RJTelefone: (21) 2598-6014E-mail: [email protected]

CCAT: as pec tos eco nô mi cos, apli ca çõ es, as pec tos de pla ne ja men to, pro je to, de sem pe nho, con tro le, pro te ção, con tro le e tes te de es ta çõ es con ver so ras. Ele trô ni ca de po tên cia para trans mis são CA, sis te mas de dis tri bu i ção e me lho ria de qua li da de de ener gia: as pec tos eco nô mi cos, apli ca çõ es, pla ne ja men to, pro je to, de sem pe nho, con tro le, pro te ção, cons tru ção e tes te. Ele trô ni ca de po tên cia ele va da: de sen vol vi men to de no vas tec no lo gias em con ver so res in clu in do con tro les, no vos se mi con du to res, apli ca çõ es des tas tec no lo gias em CCAT, FACTS e qua li da de de ener gia.

CE-B5 Proteção e AutomaçãoCoordenador: RAUL BALBI SOLLEROEmpresa: CEPEL - Centro de Pesquisas de Energia ElétricaEndereço: Avenida Horácio Macedo, 354- Cidade Universitária - 21941-911 Rio de Janeiro – RJTelefone: (21) 2598-6386 - Fax: (21) 2598-6386E-mail: [email protected]

Princípios, projeto, aspectos econômicos, aplicação, coordenação, desempenho operacional e manutenção de sistemas de proteção, controle e automação de subestações, sistemas e equipamentos de controle remoto, sistemas e equipamentos de medição.

GRUPO C – SISTEMAS

CE-C1 Desenvolvimento de Sistemas Elétricos e EconomiaCoordenador: JOSÉ HENRIQUE MACHADO FERNANDESEmpresa: Eletronorte - Centrais Elétricas do Norte do Brasil S/AEndereço: SCN, Q.06 - Conj. “A” - Edif. Venâncio 3000 - CEP: 70718-900 - Brasília - DFTelefone: (61) 3429-5303/5301 - Fax: (61) 3328-1552E-mail: [email protected]

Métodos de análise para o desenvolvimento dos sistemas elétricos de potência e economia, métodos e ferra-mentas para análise estática e dinâmica, aspectos e métodos de planejamento nos vários contextos, estraté-gias de gerenciamento de ativos.

CE-C2 Operação e Controle de SistemasCoordenador: PAULO GOMESEmpresa: ONS – OPERADOR NACIONAL DO SISTEMA ELÉTRICOEndereço: Rua da Quitanda, 196 – 11º andar – Centro - 20091-005 – Rio de Janeiro – RJTelefones: (21) 2203-9822E-mail: [email protected]

Estudos e análises das condições técnicas, logísticas e institucionais requeridas para operação segura e econômica de sistemas de potência, contemplando os seguintes aspectos: controle de sistemas e de equipa-mentos; controle geração-carga; planejamento da operação; avaliação de desempenho; centros de controle; treinamento de operadores; requisitos de segurança contra colapso de sistemas, danos em equipamentos e falhas humanas.


Comitês

CE-C3 Desempenho Ambiental de SistemasCoordenador: ADERILTON PAULO DE SOUZA RODRIGUESEmpresa: Fundação de Previdência ComplementarEndereço: St. SHIN SN QL 8 - conjunto 5 - casa 4 - CEP 71520255 Brasília -DFTelefone: (61) 2105-0321E-mail: [email protected]

Identificação e avaliação dos impactos ambientais de equipamentos e dos sistemas elétricos e os métodos usados para gerenciá-los.

CE-C4 Desempenho de Sistemas ElétricosCoordenador: DALTON DE OLIVEIRA CAMPONÊS DO BRASILEmpresa: ONS - Operador Nacional do Sistema ElétricoEndereço: Rua da Quitanda, 196 - 21º andar - Centro Cep: 20091-005 - Rio de Janeiro – RJTelefone: (21) 2203-9695 - (21) 2539-3659E-mail: [email protected]

Estudos, desenvolvimentos e recomendações de métodos e instrumentos para análises e medições do desem-penho de sistemas elétricos relacionado com a Qualidade da Energia Elétrica, Compatibilidade Eletromagné-tica, Descargas Atmosféricas e Coordenação de Isolamentos.

CE-C5 Mercados de Eletricidade e RegulaçãoCoordenador: LUIZ AUGUSTO N. BARROSOEmpresa: PSREndereço: Praia de Botafogo 228/1701 parte CEP: 22250-906 - Rio de Janeiro - RJTelefone: (21) 3229-4145E-mail: [email protected]

Estrutura e organização, regulação e estrutura de “funding” e econômico-financeira. Em termos do escopo ofi-cial, esses três aspectos fundamentais estão descritos como: “análise das diferentes abordagens na organiza-ção da Indústria de Suprimento de Energia Elétrica – as diferentes estruturas de mercado e produtos, técnicas e instrumentos associados, aspectos da regulação”.

CE-C6 Sistemas de Distribuição e Geração DistribuídaCoordenador: PAULO HENRIQUE RAMALHO PEREIRA GAMA Empresa: B&G Pesquisa e Desenvolvimento em Sistemas de PotênciaEndereço: Rua Laurindo Coelho, 245 - Apto 2302 - Casa Forte - CEP: 52.060-340 Recife - PE Telefone: (81) 3427-3817E-mail: [email protected] Avaliação do impacto técnico de novas características de distribuição sobre a estrutura e operação do sistema: desenvolvimento da geração distribuída, dispositivos para armazenamento de energia, gerencia-mento pelo lado da demanda e eletrificação rural.

GRUPO D – TECNOLOGIAS DE APOIO

CE-D1 Materiais e Tecnologias EmergentesCoordenador: ORSINO OLIVEIRA FILHO Empresa: CEPEL - Centro de Pesquisas de Energia ElétricaEndereço: Avenida Horácio Macedo, 354- Cidade Universitária - Ilha do Fundão 21941-911 - Rio de Janeiro – RJTelefone: (21) 2598-6020 - Fax: (21) 2598-6087E-mail: [email protected]

Acompanhamento e caracterização de materiais novos e já existentes para a tecnologia de energia elétrica, diagnóstico, acervo técnico e conhecimentos correlatos, novas tecnologias com impacto esperado sobre os sistemas a médio e longo prazo.


Comitês

CE-D2 Sistemas de Informação e Telecomunicação para Sistemas ElétricosCoordenador: HÉLIO BURLE DE MENEZESEmpresa: CHESF - Companhia Hidro Elétrica do São FranciscoEndereço: Rua Delmiro Gouveia, 333 - Anexo 2 - Sala B-306 - Bongi Recife - PE - CEP: 50.761-901Telefone: (81) 3229-4085E-mail: [email protected]

Princípios, investigações e estudos, especificações de projeto, engenharia, desempenho durante o comissionamento e aspectos de operação e manutenção nas áreas de telecomunicações e de serviços de informação para o setor elétrico, sistemas de informação para atividades operacionais e de negócios envolvendo serviços, meios de comunicação e redes.

PARTICIPAÇÃO NO CIGRÉ INTERNACIONAL

Treasurer and Steering CommitteeTesoureiro: PAULO CESAR VAZ ESMERALDOEmpresa: EPE – Empresa de Pesquisa EnergéticaEndereço: Avenida Rio Branco, nº 1 – 11º andar – Centro 20090-003 – Rio de Janeiro – RJTelefone: (21) 3512-3133Fax: (21) 3512-3199E-mail: [email protected]

Administrative CouncilMembro: ANTONIO VAREJÃO DE GODOYEmpresa: CHESF Cia. Hidroelétrica do São FranciscoEndereço: Rua Delmiro Gouveia, 333 - Bongi - Bloco A - sala 210 SPT 50761-901- Recife - PETelefone: (81)-3229-2501E-mail: [email protected]

Administrative Council - Membro PermanenteMembro : JERZY ZBIGNIEW LEOPOLD LEPECKIEmpresa: ex-presidente do CIGRÉ-Brasil e CIGRÉ Internacional e Sócio Honorário do CIGRÉEndereço: Rua Timóteo da Costa, 304 apto. 801, Leblon, Rio de Janeiro, RJ, CEP 22450-130Telefone: (21)-22741002E-mail: [email protected]

SC-A1 Rotating Electrical MachinesCoordenador: ERLI FERREIRA FIGUEIREDOEmpresa: Universidade do Estado do Rio de Janeiro - UERJEndereço: Rua São Francisco Xavier, nº 524 – 5º andar – sala 5.029 – Bloco A Cep: 20.559-900 – Maracanã – Rio de Janeiro – RJ Telefone: (21) 2205-0569 Fax: (21) 2569-9067E-mail: [email protected]

SC-B5 Protection and Automation Secretário: IONY PATRIOTA DE SIQUEIRA Empresa: Chesf - Companhia Hidro Elétrica do São Francisco Endereço: Rua 15 de março, 50 sala B 314 Bongi - Recife - PE - 50761-070Telefone: (81) 3229-4145Fax: (81) 3229-4145E-mail: [email protected]


Critérios para Seleção e Divulgação dos ArtigosTécnicos da Revista EletroEvolução – Sistemas de Potência

1. Qualquer artigo poderá se candidatar à publicação na revista EletroEvolução, o qual deverá

ser encaminhado pelo seu autor ao Presidente do Conselho Editorial, para o e-mail:

[email protected] ou para o endereço do CIGRÉ-Brasil: Praia do Flamengo, 66, Bloco

B, sala 408, Flamengo, Rio de Janeiro, CEP 22.210-903.

1.1. Os artigos previamente selecionados e apresentados em eventos de responsabilidade do

CIGRÉ-Brasil terão prioridade nesta publicação.

1.2. Os artigos deverão obedecer à formatação e limites de tamanho estabelecidos para os

eventos do CIGRÉ-Brasil, cabendo à revista EletroEvolução a sua diagramação e formatação

final de impressão, incluindo a revisão final de sua redação para efeito de publicação.

1.3. Esses artigos serão encaminhados, para efeito de revisão e comentários, a uma comissão

composta por um mínimo de dois revisores, a serem designados pelo Coordenador do Comitê

de Estudo responsável pelo respectivo assunto e/ou pelo Presidente do Conselho Editorial

da Revista EletroEvolução. Cada revisor terá o prazo máximo de 40 dias para apresentar seu

comentário e parecer sobre o artigo.

1.3. O Presidente do Conselho Editorial da revista será responsável pelo encaminhamento ao

autor do artigo, da decisão do referido Conselho, a qual poderá ser pela sua não publicação,

aceitação mediante incorporação das revisões solicitadas pelos revisores ou aprovação integral.

Tal resposta deverá ocorrer no prazo máximo de 70 dias a partir da data de recebimento do

artigo.

2. Os seguintes artigos são considerados previamente aptos para sua publicação na revista, a

critério do Conselho Editorial, não havendo a necessidade de seu encaminhamento pelos

respectivos autores principais, nem a necessidade de revisão.

2.1. Os artigos brasileiros apresentados nas Sessões Bienais e em Simpósios e Colóquios

internacionais do CIGRÉ.

2.2. Os artigos classificados em 1º, 2º e 3º lugares nos seus respectivos Grupos de Estudos do

SNPTEE e em eventos realizados pelo CIGRÉ-Brasil, tais como SIMPASE, SEPOPE, EDAO e ERIAC.

3. Também estão aptos para publicação na revista os seguintes artigos, a critério do Conselho

Editorial, que deverão ser encaminhados ao Presidente desse Conselho:

3.1. Os artigos com os resultados e constatações finais dos Grupos de Trabalho dos Comitês de

Estudo do CIGRÉ-Brasil.

3.2. Os artigos, de notória proficiência técnica, selecionados e encaminhados pelos membros do

Conselho Editorial da revista e pelos Coordenadores dos Comitês de Estudo do CIGRÉ-Brasil.

4. Também poderão ser publicados outros artigos de interesse da entidade, a critério da Diretoria

do CIGRÉ-Brasil, sob a denominação de “Artigos Convidados”.

Conselho Editorial da Revista EletroEvolução - Sistemas de Potência

Documents

Artigo Internacional, Nacional e do XXI SNPTEE 68_capa.pdf · ESTADO DA ARTE Em TECNOLOgIAS PARA mONITORAmENTO DE LINHAS DE TRANSmISSãO – b2 maio 19 a 23 – Foz do Iguaçu –