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7/30/2019 controle e proteo de geradores-1
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Sistemas eltricos CATEL Mdulo III
Controle e Proteo do Gerador I
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Quando conectada carga ao gerador passa a
haver a circulao de corrente em seusenrolamentos, provocando queda de tenso nosseus terminais.Esta queda de tenso ocorre devido a resistnciaeltrica dos condutores dos enrolamentos, areatncia dos enrolamentos da armadura e reaoda armadura. A queda de tenso depende daquantidade de carga conectada e de suacaracterstica, ou seja, se resistiva, indutiva oucapacitiva.Para manter a tenso constante, independente
das variaes de carga utilizado o reguladorautomtico de tenso (AVR).
Sistemas de Controle do Gerador
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Para criar o fluxo magntico nos enrolamentos do rotor, amquina sncrona tem que ser alimentada com correntecontnua.
Esta corrente de excitao deve ser rapidamente varivel e
com baixas perdas dentro de limites amplos para permitirdiferentes condies de operao. O conjunto de todos osrecursos tcnicos providos para este objetivo chamadosistema de excitao.
A principal funo do Sistema de Excitao controlar atenso de sada no caso de geradores sncronos.
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O RAT pode tambm atuar em modos alternativos deoperao: correo do fator de potncia ou compensaode potncia reativa.
Monitoramento de diversas grandezas eltricas etrmicas, visando as protees.
Sinalizaes disponveis para a localizao dos
comandos efetuados, atuao de protees e falhas noSistema de Excitao.
Sistemas de Controle do Gerador
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O RAT deve prover adaptao automtica da corrente decampo do gerador para o valor requerido em determinadacondio momentnea de operao.
Isto significa por um lado manter constante os valores
definidos sob operao de regime permanente e por outroresponder rapidamente e caso de variao nas condies dosistema de potncia.
At os semicondutores de potncia (diodos e tiristores)
alcanarem maturidade, apenas geradores CC eram usadospara esta finalidade.
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Curva de capabilidade de gerador
Sistemas de Controle do Gerador
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Curva de capabilidade de geradorO circulo em volta do centro das coordenadas tem um raio igual a potnciaaparente Sn que determinada pela elevao de temperatura admissvel dosenrolamentos do estator
Para o gerador um segmento cortado pelo limite da turbina acionadora.
Um limite adicional dado pela elevao admissvel de temperatura nosenrolamentos do rotor.
Existe o crculo em volta do ponto zero da corrente de campo If = 0 . O pontode trabalho da mquina resulta da interseo dos limites trmicos do estator edo rotor. Isto j delimita a rea de operao sobreexcitada.
A operao sub-excitada no uma questo de carregamento trmico, masuma questo de manter sincronismo. Uma margem segura tem que sermantida entre o torque mximo e o atual. Em consequncia, o ngulo decarga no deve exceder aproximadamente 70.
Sistemas de Controle do Gerador
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Curva de capabilidade de motorEm princpio o limite de estabilidade para motores seria simtrico. Na prtica,motores sncronos quase no operam na regio sub-excitada por duasrazes: uma margem suficiente de torque considerada importante e ascondies da rede na maioria das vezes requisitam potncia reativa demagnetizao (sobre-excitada)
Sistemas de Controle do Gerador
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TIPOS DE SISTEMAS DE EXCITAO
Um sistema de excitao regula a tenso terminal e o fluxode potncia reativa da mquina sncrona atravs controledireto da corrente de campo usando conversores (tiristores).
Os sistemas de excitao geralmente usados hoje podem serdivididos em dois grandes grupos:
Com excitatriz rotativa, tambm chamada excitao indireta;
Sem excitatriz rotativa, conhecida como esttica ou excitaodireta.
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TIPOS DE SISTEMAS DE EXCITAO
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SISTEMA DE EXCITAO - COMPONENTES
Um sistema de excitao pode ser dividido em quatro
(cinco) grupos funcionais principais:
-Transformador de excitao
- Unidade de controle
- Unidade conversora
-Circuito de pr-excitao
-Parte rotativa (PMG, gerador AC e ponte retificadora)
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SISTEMA DE EXCITAO - COMPONENTES
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SISTEMA DE EXCITAO - COMPONENTES
RAT
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SISTEMA DE EXCITAO - COMPONENTES
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SISTEMA DE EXCITAO - COMPONENTES
Gerador AC e
ponte retif.
PMG
Bomba LUB
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REGULADORES AUTOMTICOS
CLP
Modo
Automtico
Modo
Manual
Operao / Manuteno
PC
Parametrizao
Leituras e Sinalizaes
IHM
Gerador
DSP
Ponte Trifsica de Tiristores
Comando
Entradas Digitais
Comando e Sinalizao
Sadas
Digitais
Sadas AnalgicasTransformador
de Corrente
Transformador
de Realimentao
Tranformador de Excitao
Is
Ur,s,t
RAT
Ur,s,t
DIAGRAMA DE BLOCOS
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REGULADORES AUTOMTICOS
Vterm.
-
V/Hz
+Vref PID
Compensao de Reativos
+
+Ponte Gerador+
Realimentao
+
Limite de corrente
do rotor
Icampo
CC(s)/R(s) = Kp + Ki/s + Kd.s
KKp= 0 a 200 pu/puTKi = 0 a 10 s
TKd = 0 a 10 s
FUNO DE TRANSFERNCIA DO REGULADOR
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REGULADORES AUTOMTICOS
K1.(1+ 1/Ti1.s)
I medido
-
I ref+
KK1 = 0 a 40 V/V
TTi1 = 0 a 10 s
FUNO DE TRANSFERNCIA
LIMITE DE CORRENTE DO ROTOR
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REGULADORES AUTOMTICOS
AVR
MVR
Seguidor
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REGULADORES AUTOMTICOS
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REGULADORES AUTOMTICOS
PROBLEMA COMUM PARA OS SISTEMAS DEEXCITAO / ROTOR: Vazamentos de leo: mancal LOA e bomba de LUB
Sinalizao de falha terra no rotor
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REGULADORES AUTOMTICOS
Testes Regulador MICROSTAT DVR.
Testes realizados antes da partida:Verificao das condies do painelVerificao do sistema de excitao
Ajustes de hardwareProgramao do software
Registros oscilogrficos das rejeies de carga
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REGULADORES AUTOMTICOS
Testes Regulador MICROSTAT DVR.
Objetivo: Diagnstico da perda de excitao (atuao funo 40)
O turbogerador estava operando em paralelo no dia 06/03/2004,quando atuou o rel de proteo do mesmo (funo 40). Apsabertura do disjuntor a tenso do gerador estava em aprox. 7KVsem possibilidade de aumento por comando manual. Desligada aexcitao.
Alstom Brasil tinha solicitado a verificao do circuito dealimentao proveniente do PMG.
Aps verificaes posteriores detectou-se que os fusveis quealimentam o regulador (FS7 e FS8) estavam abertos. Ao mesmo
tempo verificou que a caixa de terminais do PMG estava cheia deleo proveniente da fuga de leo do mancal LOA do gerador.
G O S O COS
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REGULADORES AUTOMTICOS
Testes Regulador MICROSTAT DVR.
Objetivo: Diagnstico da perda de excitao (atuao funo 40)
ConclusesA falha ocorrida no sistema de excitao explica a abertura dodisjuntor principal do gerador TG3901no dia 06/03/04 pelo rel de
proteo (funo 40).Durante a inspeo visual do mdulo Power Controller constatou-se que houve sobre-aquecimento do transformador de entrada(T1) o qual alimentado pelo circuito do PMG (FS7 e FS8).
REGULADORES AUTOMTICOS
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REGULADORES AUTOMTICOS
Testes Regulador MICROSTAT DVR.
Consultada a Alstom Inglaterra sobre a placa Power Controller. Odado de placa indica o seguinte range de trabalho:Frequencia: 40-240 Hz ==== Tenso: 0-270 VacFrequncia: 241-400 Hz====Tenso: 0-165 Vac
Como o PMG gera tenso de 238 Vac e 330 Hz aparentemente
esta pode ser a causa da queima do trafo de entrada da placa.Devemos considerar ainda a sobrevelocidade devida a rejeico decarga e o limite de trip por sobrevelocidade (normalmente 110%do nominal). Assim sendo, a tenso e frequncia incrementariamais ainda.
At o momento no temos a posio oficial da Alstom Inglaterrra,
porm deve-se considerar a necessidade da incluso de um trafoauxiliar abaixador entre o sinal do PMG e a entrada da placa.
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FIM