PADRONIZAO DE PROJETOS ELTRICOS DE 2 -Geradores Eltricos 2.1 Introduo

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Text of PADRONIZAO DE PROJETOS ELTRICOS DE 2 -Geradores Eltricos 2.1 Introduo

  • Ministrio da Educao

    UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUB

    Criada pela Lei no 10.435, de 24 de Abril de 2002

    Pr-Diretoria de Pesquisa e Ps-Graduao em Engenharia da Energia

    PADRONIZAO DE PROJETOS ELTRICOS DE

    PEQUENAS CENTRAIS HIDRELTRICAS

    ROBERTH DOS SANTOS LIMA

    DISSERTAO SUBMETIDA AO PROGRAMA DE PS-GRADUACO EM ENGENHARIA DA ENERGIA COMO REQUISITO PARA A OBTENO DO TTULO DE MESTRE EM CINCIAS EM ENGENHARIA DA ENERGIA.

    Orientador: Prof. EDSON DA COSTA BORTONI, D.Sc. Co-orientador: Prof. ROBERTO ALVES DE ALMEIDA, D.Sc.

    Itajub, Dezembro de 2002

  • ii

    Agradecimentos

    Aos meus pais Jos Carvalho Lima e Maria Antnia dos Santos Lima, meus irmos

    Ronald, Rodrigo e Rossanna pelo apoio e incentivo, na busca de meus ideais e objetivos.

    Aos meus orientadores, Prof. Dr. Edson da Costa Bortoni e Prof. Dr.Roberto Alves de

    Almeida., exemplos de dedicao e virtudes, pelo incentivo, participao e apoio.

    A todo o corpo docente do Laboratrio Hidrulico de Pequenas Centrais

    Hidreltricas LHPCH pelo apoio, em particular aos Professores e Dr. Thiago e Dr. Augusto

    por terem possibilitado a ampliao de meus conhecimentos

    A toda Universidade Federal de Engenharia de Itajub UNIFEI pela acolhida e

    pelo dinamismo de seus funcionrios que tornam esta escola um local fcil de ser admirado.

    A todos que de alguma forma contriburam direta ou indiretamente para realizao e

    concluso deste trabalho, fica aqui minha gratido.

  • iii

    NNDDIICCEE

    PPAAGG..

    Agradecimentos ii

    ndice iii

    Lista de Figuras vii

    Lista de Tabelas ix

    Resumo xi

    Abstract xii

    Captulo 1 - Introduo..........................................................................................................01

    Captulo 2 - Geradores Eltricos

    2.1 Introduo................................................................................................................03

    2.2 Aspectos Gerais......................................................................................................03

    2.3 Geradores de Induo.............................................................................................04

    2.4 Geradores Sncronos..............................................................................................05

    2.5 Especificao Mnima para Geradores Eltricos...................................................06

    2.5.1 Potncia Nominal....................................................................................06

    2.5.2 Tenso Nominal.......................................................................................08

    2.5.3 Fator de Potncia Nominal......................................................................12

    2.5.4 Valores de Reatncia...............................................................................12

    2.5.5 Rotao Nominal.....................................................................................15

    2.6 Arranjos de Montagem...........................................................................................17

    2.6.1 Sistema de resfriamento..........................................................................19

    2.6.2 Graus de Proteo....................................................................................21

  • iv

    Captulo 3 Arranjo de Subestaes

    3.1 Introduo................................................................................................................25

    3.2 Aspectos Gerais......................................................................................................25

    3.3 Arranjos Tpicos de Barramentos...........................................................................26

    3.4 Caractersticas dos Barramentos............................................................................27

    3.4.1 Barramento Singelo.................................................................................27

    3.4.2 Barramento Auxiliar ou de Transferncia...............................................28

    3.4.3 Arranjo de Barramento Duplo.................................................................28

    Captulo 4 - Sistema de Proteo

    4.1 Introduo...............................................................................................................36

    4.2 Protees Indicadas para o Gerador Eltrico.........................................................37

    4.2.1 Descrio das Principais Funes de Proteo do Gerador.....................38

    4.3 Protees Indicadas para o Transformador............................................................42

    4.3.1 Caractersticas das Principais Funes de Proteo do

    Transformador...................................................................................................43

    4.4 Equipamentos de Proteo contra Sobretenses (pra-raios)................................49

    4.5 Aterramento............................................................................................................52

    4.6 Aterramento do Neutro do Gerador Eltrico..........................................................54

    4.6.1 Mtodos para Aterramento do Neutro do Gerador..................................54

    Captulo 5 - Servios Auxiliares

    5.1 Introduo...............................................................................................................57

    5.2 Corrente Alternada (AC)....................................................................................... 58

    5.3 Corrente Contnua (CC).........................................................................................61

  • v

    5.4 Resfriamento de Geradores e transformadores.......................................................65

    5.5 Gerador de Emergncia..........................................................................................65

    Captulo 6 - Superviso e Automao de uma Central Hidreltrica

    6.1 Introduo...............................................................................................................66

    6.2 Semi-Automao de PCH......................................................................................67

    6.3 Automao de uma PCH........................................................................................68

    6.3.1 Funes Especficas dos Elementos Principais de um Sistema

    Automatizado de PCH.......................................................................................69

    6.3.2 Aspectos a Considerar sobre Sistemas de Automao............................70

    6.3.3 Vantagens dos Sistemas Digitais para Superviso das Condies de

    Operao e Controle na Central Hidreltrica....................................................71

    6.4 Nvel de Monitoramento e Automao..................................................................75

    Captulo 7 - Reguladores de Tenso e Velocidade

    7.1 Regulador de Velocidade...................................................................................... 76

    7.2 Regulador de Tenso............................................................................................. 79

    7.3 Sistema de Excitao............................................................................................. 81

    7.3.1 Excitao Rotativa.................................................................................. 83

    7.3.2 Excitao Esttica................................................................................... 83

    7.4 Soluo Otimizada para as Funes de regulao de uma PCH........................... 84

    7.5 Operao em Regime Permanente.........................................................................85

    7.5.1 Sincronizador..............................................................