1 / 57

Prof. Ghendy Cardoso Jr. UFPA/NESC/GSEI ghendy@ufpa.br

Curso de especialização em Engenharia Elétrica com Ênfase em Análise de Sistemas de Energia e Automação e Controle de Processos (Curto-Circuito). Prof. Ghendy Cardoso Jr. UFPA/NESC/GSEI ghendy@ufpa.br. UFPA/NESC/GSEI. Aplicação.

zelda-wallace
Download Presentation

Prof. Ghendy Cardoso Jr. UFPA/NESC/GSEI ghendy@ufpa.br

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Curso de especialização em Engenharia Elétrica com Ênfase em Análise de Sistemas de Energia e Automação e Controle de Processos(Curto-Circuito) Prof. Ghendy Cardoso Jr. UFPA/NESC/GSEI ghendy@ufpa.br

  2. UFPA/NESC/GSEI Aplicação O estudo de curto-circuito em sistemas elétricos normalmente ocorre no processo de planejamento e projeto do sistema, bem como em fases posteriores já no sistema existente, como parte de rotinas de ampliações, mudanças e ajustes necessários.

  3. UFPA/NESC/GSEI Estimar valores máximos e mínimos das correntes de curto-circuito Finalidade Valores máximos (primeiro ciclo): Capacidade de interrupção de fusíveis e CBs de BT; Capacidade momentânea de CBs de MT e AT (> 1 kV) Dimensionamento de componentes solicitações dinâmicas e efeitos térmicos decorrentes do curto-circuito; Possibilitar o dimensionamento de disjuntores; Permitir ajustes e coordenação de relés de proteção. especificação de pára-raios. Valores mínimos (interrupção e 30 ciclos): Capacidade de interrupção de CBs de MT e AT (> 1 kV) Ajustes da proteção (relés temporizados)

  4. UFPA/NESC/GSEI Tipos de curto-circuito Aberturas mono e bipolar

  5. UFPA/NESC/GSEI • O defeito FFF, do ponto de vista da estabilidade, é o + crítico • Defeito FF tem sempre intensidade inferior a do FFF • Curto FT e FFT tendem serem + severos a medida que Z0 diminui • Geralmente, sistemas industriais (2,4 -34,5 kV) a IccFT < IccFFF • Na alta tensão a relação entre IccFT e IccFFF varia. Análise dos defeitos

  6. UFPA/NESC/GSEI Hipóteses simplificadoras Transmissão e subtransmissão Despreza-se as resistências; Admite-se impedância nula no ponto de defeito; Despreza-se as correntes de carga; Admite-se que todas as tensões geradas estejam em fase e sejam iguais em módulo. Desprezar Zs de CBs, TCs, conexões, etc.

  7. UFPA/NESC/GSEI Icc = Vth Zth + zf Teoremas básicos Teorema da superposição Permite levar em conta a corrente de carga do sistema antes da falta (alta precisão). Teorema de Thevènin Para o cálculo da Icc.

  8. UFPA/NESC/GSEI â V no inst. curto V=Vm*sem (wt+α) Simetria e assimetria das Icc â da Zth no ponto de defeito Icc assimétrica Icc simétrica

  9. UFPA/NESC/GSEI Exemplo: Uma tensão alternada de 60Hz, valor eficaz de 100V é aplicada a um circuito RL série, pelo fechamento de uma chave. A resistência é de 10 ohms e a indutância de 0,1 H. a) Qual é o valor da componente dc da corrente, ao fechar a chave se, nesse instante, o valor instantâneo da tensão for de 50V? b) Qual é o valor instantâneo da tensão que produz a componente dc de valor máximo ao fechar a chave? c)Qual é o valor instantâneo da tensão que resulta na ausência de qualquer componente dc ao fechar a chave? d)Se a chave for fechada quando o valor instantâneo da tensão é zero, determine a corrente instantânea 0,5; 1,5; e 5,5 ciclos após? V=Vm*sem (wt+α)

  10. UFPA/NESC/GSEI Componentes das Icc Icc real (parcialmente assimétrica)

  11. UFPA/NESC/GSEI Componentes das Icc a) X’’ (até 0,1s); b) X’ (até 0,5s – 2s); c) Xs; d) Componente dc. e) Componente de C-C

  12. UFPA/NESC/GSEI Contribuições das fontes de curto-circuito

  13. UFPA/NESC/GSEI t = tempo em ciclos Iass = Kass.Isim t = tempo em ciclos Iass,pico = Kpico.Isim Exemplo: Considere que a Icc simétrica RMS = 50,000 A, com fator de potência de curto-circuito = 15%  X/R = 6.5912. Ip = Is x Mp (Coluna 3 – da tabela) Ia = Is x Mm (Coluna 4 – da tabela) Ver Mp e Mn na tabela Is = 50,000 A RMS Simétrico Ip = 50,000 x 2.309 = 115,450 A Ia = 50,000 x 1.330 = 66,500 A RMS Assimétrico

  14. A medida que X/R aumenta, Imax aumenta Imax sempre ocorre dentro do 1º ciclo p/ X/R=0,1 Imax ocorre em torno de 0,26 ciclos. p/ X/R≥15 Imax ocorre em torno de 0,5 ciclos.

  15. UFPA/NESC/GSEI O disjuntor deve ser dimensionado para interromper a corrente existente no tempo de separação dos contatos * p/ ½ ciclo e X/R = 15

  16. UFPA/NESC/GSEI Tipos de estudo

  17. UFPA/NESC/GSEI

  18. UFPA/NESC/GSEI

  19. UFPA/NESC/GSEI Curto-circuito trifásico Não provoca desequilíbrio; Classificado como simétrico; Cálculo efetuado por fase; Considerar o circuito equivalente de seq. +.

  20. UFPA/NESC/GSEI Transformação Y - delta

  21. UFPA/NESC/GSEI Mudança de topologia x Icc

  22. UFPA/NESC/GSEI Considere que a carga na barra 2 é suportada para perda de um elemento do sistema: Todas as LTs em serviço  Icc 2 = -j20 pu Saída da LT 2-3  Icc 2 = -j10 pu Na distribuição: Saída do trafo 2-4  perda de todas as cargas do alimentador; Com o sistema normal  Icc 9 = -j0,23 pu Perda de um dos geradores  Icc 9 = -j0,229 pu • Logo, o SD vê a fonte quase como uma fonte de Z constante. • Pouco sensível às mudanças sofridas pelo sistema de transmissão.

  23. UFPA/NESC/GSEI Exemplo: Gerador: 30 MVA, 13,8 kV, X”d=15% T1: 35 MVA, 13,2 ∆ /115 Yaterrado kV, X=10% LT1: X1=80 Ω T2: 35 MVA, 115 Yaterrado/ 13,2 ∆ kV, X=10% m1: 20 MVA, 12,5 kV, X”d = 20% m2: 10 MVA, 12,5 kV, X”d = 20% Determine as tensões de fase e linha na barra “k”, em kV?

  24. UFPA/NESC/GSEI Influência da corrente de carga Um alternador e motor síncrono têm para valores nominais 30 MVA, 13,2 kV e ambos possuem X”=20%. XLT = 10% na base dos valores nominais da máquina. O motor está consumindo 20 MW com cosΦ=0,8 em avanço e tensão terminal 12,8 kV, quando ocorre uma falta 3Φ entre seus terminais. Determine a I” no alternador, no motor e na falta? Conclusão: “A corrente de curto circuito é a mesma, com ou sem carga, o que muda é a contribuição das linhas”

  25. UFPA/NESC/GSEI = Curto-circuito 3Φ por Zbus

  26. UFPA/NESC/GSEI = + Para um curto-circuito na barra 3 1 2 De modo geral para uma falta na barra K:

  27. UFPA/NESC/GSEI Curto-circuito 3Φ por Zbus Determine o Icc 3Φ na barra 2? Determine as contribuições nas linhas? Determine as contribuições dos geradores?

  28. UFPA/NESC/GSEI Componentes simétricas Teorema de Fortescue (1918) “Qualquer grupo desequilibrado de n fasores associados, do mesmo tipo, pode ser resolvido em n grupos de fasores equilibrados, denominados componentes simétricas dos fasores originais”. Para sistema trifásico  n = 3 { Seq. + Seq. – Seq. 0

  29. UFPA/NESC/GSEI Equação de síntese Equação de análise [ F ]

  30. UFPA/NESC/GSEI Considerações sobre Comp. Seq. 0 • Não existem componentes simétricas de seqüência zero se for nula a soma dos fasores que constituem o sistema trifásico desequilibrado original; • Não existem componentes de seq. 0 nas tensões de linha; • A soma das tensões de fase não é necessariamente = 0 e portanto estas tensões podem conter comp. seq. 0; • A corrente de seqüência 0 só existe se houver um circuito fechado no qual possa circular.

  31. UFPA/NESC/GSEI Considerações sobre Comp. Seq. 0

  32. UFPA/NESC/GSEI Considerações sobre Comp. Seq. 0

  33. UFPA/NESC/GSEI Considerações sobre Comp. Seq. 0

  34. UFPA/NESC/GSEI Modelagem de componentes Modelos de linhas de transmissão LT longa LT curta LT média

  35. UFPA/NESC/GSEI Modelagem de componentes Modelo de geradores

  36. UFPA/NESC/GSEI Modelagem de componentes Modelo transformadores Seqüência + Seqüência -

  37. UFPA/NESC/GSEI Modelagem de componentes Modelo transformadores Seqüência 0

  38. UFPA/NESC/GSEI Modelagem de componentes Modelo transformadores de 3 enrolamentos Seqüência + e - Seqüência 0

  39. UFPA/NESC/GSEI Modelagem de componentes Modelo transformadores reguladores Seqüência 0 Seqüência + e -

  40. UFPA/NESC/GSEI Modelagem de componentes Modelo transformadores reguladores Seqüência 0 Seqüência + e -

  41. UFPA/NESC/GSEI Curto-circuito F-T Condições de contorno: Ifb = Ifc = 0 Vfa = Zf . Ifa

  42. UFPA/NESC/GSEI Exemplo: Gerador: Yn 30 MVA, 13,8 kV, X”d1=15%, X”2=15%, X”0=5%, Xn=31,51% T1: 30 MVA, 13,8 kV∆/120 kVYn, X=7,86% LT1: 30 MVA, 120 kV, X1=16,66%, X0=52,10% T2: 30 MVA, 120 kV Yn/ 13,8 kV∆, X=7,86% m1: Yn 30 MVA, 13,8 kV, X”d1 = 24,60%, X”2=24,60%, X”0=6,15%, Xn=20% m2: Y 30 MVA, 13,8 kV, X”d1 = 49,20%, X”2=49,20%, X”0=12,30% Determine as tensões de fase e linha na barra “k”, em kV?

  43. UFPA/NESC/GSEI Influência da corrente de carga Gerador: Yn 7,5 MVA, 4,16 kV, X”d1=10%, X”2=10%, X”0=5%, Xn=6% T1: 7,5 MVA, 4,16 kV Yn / 600 V∆, X=10% m1: Yn 7,5 MVA, 600 V, X”d1 = 30%, X”2=30%, X”0=6%, Xn=3% Antes da falta: motor  5000 HP, cosΦ=0,85 atrasado, η=88% Determine as contribuições do gerador e motor p/ C-C FT em D (considere a influência da carga)?

  44. UFPA/NESC/GSEI Curto-circuito FF Condições de contorno: Ifa = 0 Ifb+Ifc = 0 Vfb – Vfc = Zf . Ifb

  45. UFPA/NESC/GSEI Exemplo: Exemplo: Gerador:Yn 30 MVA, 13,8 kV, X”d1=15%, X”2=15%, X”0=5%, Xn=31,51% T1: 30 MVA, 13,8 kV ∆/120 kV Yn, X=7,86% LT1: 30 MVA, 120 kV, X1=16,66%, X0=52,10% T2: 30 MVA, 120 kV Yn / 13,8 kV ∆, X=7,86% m1: Yn 30 MVA, 13,8 kV, X”d1 = 24,60%, X”2=24,60%, X”0=6,15%, Xn=20% m2: Y 30 MVA, 13,8 kV, X”d1 = 49,20%, X”2=49,20%, X”0=12,30% Determine as tensões de fase e linha na barra “k”, em kV?

  46. UFPA/NESC/GSEI Curto-circuito FF-T Condições de contorno: Ifa = 0 Vfb = Zf . Ifb + ZG.(Ifc + Ifb) Vfc = Zf . Ifc + ZG.(Ifc + Ifb)

  47. UFPA/NESC/GSEI Exemplo: Gerador: Yn 30 MVA, 13,8 kV, X”d1=15%, X”2=15%, X”0=5%, Xn=31,51% T1: 30 MVA, 13,8 kV∆/120 kVYn, X=7,86% LT1: 30 MVA, 120 kV, X1=16,66%, X0=52,10% T2: 30 MVA, 120 kV Yn/ 13,8 kV∆, X=7,86% m1: Yn 30 MVA, 13,8 kV, X”d1 = 24,60%, X”2=24,60%, X”0=6,15%, Xn=20% m2: Y 30 MVA, 13,8 kV, X”d1 = 49,20%, X”2=49,20%, X”0=12,30% Determine as tensões de fase e linha na barra “k”, em kV?

  48. UFPA/NESC/GSEI Cálculo de curtos-circuitos assimétricospor Zbus Curto-circuito F-T (equações para um defeito na barra k, fase a) Cálculo das tensões nas barras

  49. UFPA/NESC/GSEI Cálculo de curtos-circuitos assimétricospor Zbus Curto-circuito FF (equações para um defeito na barra k, fases bc) Cálculo das tensões nas barras Cálculo da corrente de defeito no ponto de defeito Lembrando que:

  50. UFPA/NESC/GSEI Curto-circuito FF-T (equações para um defeito na barra k, fases bc + terra) Cálculo das tensões nas barras Cálculo da corrente de defeito no ponto de defeito

More Related