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

AUTORES:

- Leo Mikami, ITAI/Power Solution Eng. Ltda.

- Júlio Henrique Dreher, ITAI

- Diógenes da Cunha Marques, COPEL

- Francisco J. A. de Oliveira, COPEL

GERAÇÃO DISTRIBUÍDA: ANÁLISE DA OPERAÇÃO EM PARALELO COM O SISTEMA

- INTRODUÇÃO

- CLASSIFICAÇÃO DAS FALHAS

- AJUSTES DAS PROTEÇÕES

- RESULTADOS E DISCUSSÃO

INTRODUÇÃO

- OPERAÇÃO EXPERIMENTAL NA GRANJA COLOMBARI (50kVA)

- PAINEL COMPOSTO DE CONTROLADOR WOODWARD GCP-32 E RELÉ 78 EXTERNO

- OPERAÇÃO EM PARALELO COM A CONCESSIONÁRIA -> GD

Y

Motor

RegVeloc

RegTensão

Cargalocal

Controlador Digitale

Proteção

do biodigestor

Contactor/disjuntordo gerador

Contactor/disjuntordo gerador lado da rede

PAINEL DE SUPERVISÃO, CONTROLE E PROTEÇÃO

Part

ida e

para

da

Conce

ssio

nári

a

220V ou 380V

freq

üên

cia

ref.

de f

req

üên

cia

T.

term

inal

ref.

de t

en

são

ARRANJO GERAL

46 32

27 59

25 51

81o 81u

kW

Y

YRede Copel

Consumidor

Cargas

Transf. Copel 34,5/0,22kV

KG

KC

78TX 78

Disj. Termomagnético

Contactor c/bob. comandoe contatos de status

0,22kV

Abertura e fechamento

Abertura e fechamento

Status contactor

Status contactor

relés externos

Relés do gerador

27 59 78 81o 81u

Relés da rede

CONTROLADOR DIGITAL

ESQUEMA DE PROTEÇÃO

Y

CARACTERÍSTICAS DA REDE DE DISTRIBUIÇÃO - ALIMENTADORES

- SISTEMA RADIAL

- FONTE DE CURTO-CIRCUITO: CONCESSIONÁRIA

- FONTE UNIDIRECIONAL

- RELIGADORES AUTOMÁTICOS

- RELIGADORES EM CASCATA

- CHAVES RELIGADORAS (REPETIDORAS)

COORDENAÇÃO DAS PROTEÇÕES

- QUANDO DE FALTA NO TRONCO DO ALIMENTADOR , O GERADOR DEVERÁ SER DESLIGADO ANTES DO RELIGAMENTO DO ALIMENTADOR. O GERADOR É DESCONETADO EM MENOS DE 150ms.

- SELETIVIDADE: POUCA

- DESLIGAMENTOS PARA CURTOS-CIRCUITOS EM OUTROS RAMAIS OU ALIMENTADORES

- OCASIONA ELEVADO NÚMERO DE DESLIGAMENTO DO GERADOR

- GD: OPERAÇÃO DE NATUREZA ENERGÉTICA SEM SUPORTE À OPERAÇÃO ELÉTRICA

TIPO DE GERADOR

- SÍNCRONO, CONEXÃO ESTRELA COM NEUTRO ATERRADO

- ASSÍNCRONO (INDUÇÃO): FORA DE ESCOPO

TIPO DE CONEXÃO DO TRANSFORMADOR ELEVADOR (ABAIXADOR)

- 220/13200V: ESTRELA ATERRADA NA BAIXA E DELTA NA ALTA TENSÃO

- 220/33000V: ESTRELA ATERRADA NA BAIXA E NA ALTA TENSÃO

- GERADOR: ESTRELA COM NEUTRO ATERRADO VIA HASTE (EM GERAL OS NEUTROS DO GERADOR E DO TRANSFORMADOR ELEVADOR SÃO CONECTADOS METALICAMENTE)

CORRENTES DE 3a. HARMÔNICA

- GERADORES CONSTRUÍDOS P/FABR. BRASILEIROS ANTES DE 2006: FATOR DE RANHURA: 5/6 -> FONTE DE TENSÃO DE 3a. HARMÔNICA

- PARA REDUZIR ESSE EFEITO: FATOR DE RANHURA 2/3

(f ile HARM03.pl4; x-v ar t) s1:IA s1:IB s1:IC 0,00 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10[s]

-200

-150

-100

-50

0

50

100

150

200

-500

-400

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

500

2.5 2.52 2.54 2.56 2.58 2.6

Ia, Ib, Ic (A)

-250

-200

-150

-100

-50

0

50

100

150

200

250

2.5 2.52 2.54 2.56 2.58 2.6

3Io (A)

FATOR DE RANHURA 5/6

Freqüência (Hz) Amplitude (A) Ângulo (°) %(60Hz) 0 0,01 0,00 0,04 60 26,55 0,00 100,00

120 0,03 14,88 0,10 180 5,00 80,64 18,82 240 0,02 104,17 0,08 300 0,49 -21,14 1,84

FATOR DE RANHURA 2/3

CHAVES (FUSÍVEIS) RELIGADORA/REPETIDORA

- TEMPO DE RELIGAMENTO ENTRE 0,4 A 1,0s (DADOS DE DOIS FABRICANTES NACIONAIS)

- TEMPO MÍNIMO DE RELIGAMENTO DE 0,4s – TESTES NO CEPEL DE ALGUMAS CHAVES RELIGADORAS

- O TEMPO MÍNIMO DEVERIA SER MAIOR QUE 0,2s

- ENTRETANTO, É PRUDENTE VERIFICAR SE A INFORMAÇÃO ACIMA SERVE PARA QUAISQUER CHAVES RELIGADORAS

CARACTERÍSTICA DO RELÉ 78

- DEFINIÇÃO ASA: Relé que atua em função de um ângulo de fase predeterminado entre duas tensões ou entre duas correntes ou entre uma corrente e uma tensão

- O RELÉ 78 É TAMBÉM CONHECIDO COMO SALTO DE VETOR, PHASE SHIFT, ETC

- POSSIBILITA RESTRIÇÃO DE TENSÃO

- PROBLEMA DE TECNOLOGIA: ZONA DE NÃO ATUAÇÃO/DETECÇÃO (ZND)

- HÁ TAMBÉM RELÉ 78 (78TX) BASEADO EM TAXA DE VARIAÇÃO DA FREQÜÊNCIA

- O 78TX POSSUI ZND MENOR QUE 78!

ZONA DE NÃO DETECÇÃO DE ILHAMENTO

- TODAS AS PROTEÇÕES INDICADAS POSSUEM ZONA DE NÃO DETECÇÃO

- O RELÉ 78 E 78TX POSSUEM OS MENORES ZND

P (kW)

Q (kVAr)

P – Diferença entre a potencia ativa total da carga e dos GD da área ilhadaQ – Idem para potência reativa

Zona de não detecção

Zona de detecção

SOLUÇÃO PARA O PROBLEMA DE ZONA DE NÃO DETECÇÃO

- O TOTAL DE POTÊNCIA ATIVA DOS GDs (ÍNDICE DE PENETRAÇÃO) NÃO DEVERÁ ULTRAPASSAR 50% DA CARGA MÍNIMA DO SEGMENTO POSSÍVEL DE ILHAMENTO

- FATOR DE POTÊNCIA PRÓXIMO DA UNIDADE (CASO NÃO HAJA PROBLEMA DE PERFIL DE TENSÃO ELEVADO)

-HABILITAR/INCLUIR BLOQUEIO DE RELIGAMENTO AOS RELIGADORES DAS CONCESSIONÁRIAS EM CASO DE LINHA VIVA

CLASSIFICAÇÃO DAS FALHAS

- CURTO-CIRCUITO COM ABERTURA, COM E SEM RELIGAMENTO DO TRONCO

- CURTO-CIRCUITOS FORA DO TRONCO

- ABERTURA DO TRONCO SEM FALTA

- POTÊNCIA REVERSA

- DESBALANÇO DE CARGA

- OSCILAÇÃO DE POTÊNCIA

- CLASSE 0: ADVERTÊNCIA, SEM INTERRUPÇÃO DO GER, MSG NO PAINEL.

- CLASSE 1: IDEM CLASSE 0, ALARME SONORO, PARADA PARCIAL (GER À VAZIO)

- CLASSE 2: PARADA TOTAL ANTECEDIDO DE RESFRIAMENTO

- CLASSE 3: PARADA TOTAL E IMEDIATA

MODO DE FALHA INTERNO AO GCP-32

AJUSTES DAS PROTEÇÕES

Ajuste Proteções do gerador

Pick-up temporização Sobrecarga com gerador na rede 120% 10s Sobrecarga com gerador isolado 120% 8s Potência reversa (32) -10% 3,5s Desbalanço de corrente do estator (46) 20% 5,0s Sobre corrente nível 1 (51) 155% 10,0s Sobre corrente nível 2 (51) 200% 0,06s Sobrefreqüência (81Sob) 113% 0,3s Subfreqüência (81Sub) 90% 0,06s Sobretensão (59) 110% 0,3s Subtensão (27) 80% 0,06s

AJUSTES DAS PROTEÇÕES

Ajuste Proteções da rede

Pick -up temporizacao Monofásico:6 graus instantâneo Salto de vetor interno (78)

OBS: restrição de tensão de < 70% Trifásico:8graus instantâneo

Monofásico :6graus instantâneo Salto de vetor extern o (78) restrição de tensão 20% - -

Sobrefreqüência (81Sob) 101,6% 0,06s

Subfreqüência (81Sub) 92% 0,06s

Sobretensão (59) 110% 0,1s

Subtensão (27) 90% 0,06s

RESULTADOS E DISCUSSÃO

- CURTO-CIRCUITO NO TRONCO COM RELIGAMENTO RÁPIDO

- TRES DESLIGAMENTOS

- O GERADOR FOI DESLIGADO PELAS ATUAÇÕES DO 78 INTERNO E EXTERNO

- DESLIGAMENTO DO KC POR DROP-OUT

RESULTADOS E DISCUSSÃO

- CURTO-CIRCUITO NO TRONCO COM RELIGAMENTO RÁPIDO

RESULTADOS E DISCUSSÃO

- ABERTURA DO TRONCO SEM FALTA

- QUATRO ABERTURAS

- ATUAÇÃO DO RELÉ DE SOBRECORRENTE (I>200% & t > 60ms) APÓS AB. DO RELIGADOR

- ATUAÇÕES DOS SALTO DE VETORES INTERNO E EXTERNO

RESULTADOS E DISCUSSÃO

- ABERTURA DO TRONCO SEM FALTA

RESULTADOS E DISCUSSÃO

- ABERTURA DO TRONCO SEM FALTA (REGISTRO DE CURTA DURAÇÃO)

- DESEMPENHO DOS REGULADORES DE TENSÃO E DE VELOCIDADE

RESULTADOS E DISCUSSÃO

RESULTADOS E DISCUSSÃO

- CURTO-CIRCUITOS EM OUTROS ALIMENTADORES OU RAMAIS

- 129 DESLIGAMENTOS COM E SEM PARADA TOTAL

- ATUAÇÃO DOS RELÉS 51 E 78

RESULTADOS E DISCUSSÃO

- CURTO-CIRCUITOS EM OUTROS ALIMENTADORES OU RAMAIS

RESULTADOS E DISCUSSÃO

- CURTO-CIRCUITOS EM OUTROS ALIMENTADORES OU RAMAIS (CLASSE 1)

RESULTADOS E DISCUSSÃO

- DESLIGAMENTO DURANTE OSCILAÇÃO DE POTÊNCIA

- QUINZE DESLIGAMENTOS DO GERADOR

- ATUAÇÃO DO RELES 78 EXTERNO

- SUSPEITA DA SEÇÃO TRANSVERSAL DO TUBO DE ADUÇÃO

RESULTADOS E DISCUSSÃO

-POTÊNCIA REVERSA

- 47 DESLIGAMENTOS DO GERADOR

- ATUAÇÃO DO RELE 32

- UM DESLIGAMENTO DO GERADOR

- ATUAÇÃO DO RELE 46

RESULTADOS E DISCUSSÃO

- DESBALANÇO DE CARGA

CONCLUSÕES

- ATUAÇÃO COORDENADA DO GERADOR E RELIGADOR

- REDUNDÂNCIA DE PELO MENOS DOIS RELÉS

- FALTA DE SELETIVIDADE

- BAIXO NÍVEL DE 3a. HARMÔNICA PARA GERADORES COM FATOR DE PASSO 2/3

- PENDÊNCIAS: ELIMINAÇÃO DAS OSCILAÇÕES DE POTÊNCIA, POTÊNCIA REVERSA -> SERIA PROBLEMA DE QUALIDADE DE GÁS?