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
Calendário de eventos
2012
2013
Outubro
Maio
02 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
Novembro
18 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
19 a 23 – Foz do Iguaçu – PR
XV ERIAC
Setembro
22 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/Outubro
28/09 a 04/10 – Brasília - DF
Reunião Anual – B4
Outubro
20 a 23 – Brasília - DF
XXII SNPTEE – CIGRÉ
Dezembro
05 e 06 – Campinas – SP
Estado da Arte em Tecnologias
para Monitoramento de Linhas de
Transmissão – B2
Para mais informações
eventos@cigre.org.br • Tel.: (21) 2556-5929
PUBLICAÇÃO DE ANÚNCIOS NA ELETROEVOLUÇÃO – Sistemas de Potência
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)
Meia página (210 mmx 50,5mm)
Contracapa
Verso Capa
Verso Contracapa
R$ 4.000,00
R$ 3.000,00
R$ 5.000,00
R$ 4.500,00
R$ 4.300,00
Data para envio:
Até o primeiro dia do mês anterior
ao da publicação.
eletroevolucao@cigre.org.br
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
Conselho editorial:
Saulo José Nascimento Cisneiros (PR) - CIGRÉ/ONS
José Henrique Machado Fernandes - ELETRONORTE
João Guedes de Campos Barros - CEPEL
Jerzy Zbigniew Leopold Lepecki - CIGRÉ
Dourival de Souza Carvalho Junior - EPE
Paulo Gomes - ONS
José Sidnei Colombo Martini - USP/POLI
José Wanderley Marangon Lima - UNIFEI
Hélio Moreira Valgas - ENERGY CHOICE
João Batista Guimarães Ferreira da Silva - DAMP ELECTRIC
Paulo Cesar Fernandez - CEs A/ELETROBRÁS
José Antonio Jardini - CEs B/USP/POLI
Luiz Augusto Barroso - CEs C/PSR
Orsino Oliveira Filho - CEs D/CEPEL
Ricardo Cavalcanti Furtado - CONSULTOR
Evanise Neves de Mesquita - CONSULTORA
projeto gráfico e edição:
Flávia Guimarães
impressão:
Rona Editora
sumário
EletroEvolução - Sistemas de potência
ISSN 1806-1877 - nº 68 - Setembro de 2012
4
6
8
14
19
22
Editorial
26
ARTIGO NACIONAL
34
XXI SNPTEE
39
XXI SNPTEE
46
XXI SNPTEE
53
XXI SNPTEE
62
XXI SNPTEE
68
XXI SNPTEE
75
Lista dos Comitês de Estudo
Representantes Brasileiros
tiragem:
1.000 exemplares
eletroevolução – sistemas de potência
é publicada pelo Comitê Nacional Brasileiro de Produção e
Transmissão de Energia Elétrica (CIGRÉ-Brasil)
diretoria cigré-brasil:
Antônio Varejão de Godoy
Diretor Presidente
Josias Matos de Araújo
Diretor 1º Vice-presidente
Saulo José Nascimento Cisneiros
Diretor 2º Vice-presidente
Antonio Simões Pires
Diretor Financeiro
Sérgio do Espírito Santo
Diretor Administrativo
endereço:
CIGRÉ-Brasil
Praia do Flamengo, 66 – Bloco B – Sala 408 – Flamengo
Rio de Janeiro – RJ – CEP 22210-903 – Tel: (21) 2556.5929
cigre@cigre.org.br
Visão estratégica
notícias
relatórios de atividades
dos comitês de estudo
Brochuras técnicas
ARTIGO INTERNACIONAL
Application and Feasibility of Fault
Current Limiters in Power Systems
Análise das Sistemáticas dos Leilões
Promovidos pelos Agentes de Mercado Livre
do Sistema Elétrico Brasileiro
Uma Análise Tridimensional da Eficiência da
Blindagem dos Sistemas de Proteção Contra
Descargas Atmosféricas em Subestações
Cálculo de Campos Elétricos Tridimensionais
Típicos em Linhas de Transmissão
Métodos Quantitativos Aplicados na
Otimização da Manutenção Realizando
Previsão Orçamentária para Troca de
Componentes Buscando Confiabilidade,
Mantenabilidade e Disponibilidade de
Equipamentos
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
Investigação do Funcionamento do
Barramento de Processos (IEC 61850-9-2)
Uma Abordagem Prática
Melhoria do Desempenho de Isoladores
Utilizados em Subestações Classe 800 kV
sob Chuva Intensa
editorial
Um ano de gestão da nova diretoria
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 expresidentes em homenagem
a sua contribuição para o
fortalecimento do CIGRÉ-Brasil.
No ano de 2011 realizamos
com
grande
êxito
dois
importantes eventos do CIGRÉBrasil: o XXI SNPTEE, que foi
4
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 CIGRÉParaguai, 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
ELETROEVOLUÇÃO SETEMBRO 2012
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
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. Tratase 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
ELETROEVOLUÇÃO SETEMBRO 2012
5
Visão estratégica
Fontes de Energia Integradas – as Perspectivas de Médio e Longo Prazo
João Bosco de Almeida, Presidente da Chesf
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.
É imprescindível, em uma análise do Setor A geração distribuída e capilaridade do nosso
Elétrico Brasileiro, reafirmar que o atual modelo sistema de transmissão garantem um crescimento
do Setor Elétrico estruturado pela Presidente da sustentável.
No caso específico da energia elétrica, a matriz
República, quando esteve à frente do Ministério de
brasileira
hoje apresenta uma capacidade instalada
Minas e Energia deu certo. Os pilares da segurança
do atendimento ao mercado, da universalização, de perto de 85 mil MW de hidroelétricas, equivalendo
da modicidade tarifária e da sustentabilidade estão a 75% do total. As termoelétricas representam 16%,
consolidados. O Programa Luz Para Todos é exitoso; e o restante são de pequenas plantas. O potencial
a palavra racionamento não faz parte do nosso dia a de hidroeletricidade disponível é de cerca de 170
dia; os Leilões de Geração e Transmissão propiciaram mil MW, mas as restrições ambientais podem reduzir
a perpetuação dos investimentos necessários para este potencial substancialmente. Pode-se afirmar
o atendimento ao mercado; a participação das que haverá hidroeletricidade a ser explorada por
Empresas Estatais nos processos de leilão propiciou mais 40 ou 50 anos. Na verdade, quando se considera
um aumento dos deságios e o crescimento com horizonte até o final do século, vê-se claramente a
necessidade de perseguir outros caminhos.
modicidade tarifária.
A opção de geração de eletricidade a partir de
Neste contexto, o Sistema Interligado Nacional
usinas
nucleares não pode ser descartada, apesar do
cresceu e aumentou sua confiabilidade. O Sistema
Interligado Nacional atingiu 98,6 mil km de Linhas “efeito Fukushima”, que está levando alguns países
de 230 kV a 750 kV, CA e CC. A malha de transmissão a estacionar ou mesmo reduzir esta parcela nas
funciona como uma usina virtual, que aumenta a suas matrizes eletro energéticas. Neste contexto,
é fundamental reafirmar que os especialistas
6
ELETROEVOLUÇÃO SETEMBRO 2012
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.
ELETROEVOLUÇÃO SETEMBRO 2012
7
notícias
Comitê de Estudo C2 realiza Tutorial sobre Experiência Adquirida
com a Integração de Parques Eólicos
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
8
ELETROEVOLUÇÃO SETEMBRO 2012
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.
notícias
Comitê de Estudo C2 realiza Tutorial sobre Power System
Dynamics and Control
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 Curso
This 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
ELETROEVOLUÇÃO SETEMBRO 2012
9
XXI SNPTEE
notícias
10
ELETROEVOLUÇÃO SETEMBRO 2012
Notícias
ELETROEVOLUÇÃO SETEMBRO 2012
11
Notícias
12
ELETROEVOLUÇÃO SETEMBRO 2012
Notícias
ELETROEVOLUÇÃO SETEMBRO 2012
13
relatórios de atividades dos comitês de estudo
Comitê de Estudo B3 - Subestações
Relatório Anual de Atividades de 2011 e Plano de Ação para 2012
1. Relatório Anual de Atividades de 2011
a. Coordenação e Secretaria
Coordenador: Ricardo de Oliveira Melo – E-mail: rmelo@
chesf.gov.br – Fones: 81-3229.2420 .
Secretário: Fábio Nepomuceno – E-mail: fabionf@chesf.gov.
br – Fones: 81-3229.3042.
b. Escopo Técnico do Comitê de Estudo
Projeto, 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
•A
A-01 - Concepção de Subestações - Fábio Nepomuceno
Fraga
•A
A-02 - Subestações Isoladas a SF6 - Atualmente sem
coordenador
•A
A-03 - Subestações Isoladas a Ar - Antonio Varejão de
Godoy
•A
A-04 - Sistemas Secundários - Atualmente sem
coordenador
•A
A-05 - Gerenciamento de Subestações - Atualmente sem
coordenador
c.2. GTs Internacionais – Representantes brasileiros
•A
A-01- Consepts and Developmentsn - Fábio Nepomuceno
Fraga
•A
A-02 - Gas Insulated Substation - Atualmente sem
representante
• AA-03 - Air Insulated Substation - Antonio Varejão de Godoy
•A
A-04 - Substation Manegement - Atualmente sem
representante
d. Atividades do CE em 2011
d.1. Atividades Nacionais
•R
ealizado curso de Aterramento de Subestações em Recife,
de 27 a 29/04/2011.
•P
articipação da relatoria do GSE no XXI SNPTEE e no XIV
ERIAC.
•P
rimeira 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 Internacionais
Participação 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 2012
Reuniões (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.
•O
rganizar a 2ª edição do curso sobre aterramento de
subestações.
•O
rganizar curso sobre dimensionamento de barramento
de subestações.
•A
umentar a representatividade do CE-B3 com a participação
de outros agentes do setor elétrico.
Comitê de Estudo B5 - Proteção e Automação
Relatório Anual de Atividades de 2011 e Plano de Metas para 2012
1. Relatório Anual de Atividades - 2011
a. Coordenação e Secretaria
•C
oordenador: Raul Balbi Sollero – E-mail: rbs@cepel.br –
Fones: 21-2598.6386/ 9116.2026.
14
ELETROEVOLUÇÃO SETEMBRO 2012
• Secretário: Jorge Miguel Ordacgi Filho – E-mail: jorgemo@
ons.org.br – Fones: 21-2203.9816/9112.6374.
b. Escopo Técnico do Comitê de Estudos B5
O Comitê de Estudos B5 cobre os princípios, projetos,
relatórios de atividades dos comitês de estudo
aplicações, coordenação, desempenho e gerenciamento de:
• Sistemas de proteção
• Controle e automação de subestações
• Equipamentos e sistemas para controle remoto
• Equipamentos e sistemas de medição
Todos 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 CEB5 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 2011
d.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 exterior
Em 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 Brasil
Em 2011, o CE B5 atuou como comitê de apoio ao CigréBrasil 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 exterior
A 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. Destaques
Destaca-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.
ELETROEVOLUÇÃO SETEMBRO 2012
15
relatórios de atividades dos comitês de estudo
2. Plano de Metas para 2012
a. 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. Eventos
A 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 adicionais
A 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.
Comitê de Estudo C6 - Sistemas de Distribuição e Geração Distribuída
Relatório Anual de Atividades de 2011 e Plano de Metas para 2012
1. Relatório Anual de Atividades de 2011
a. Coordenação e Secretaria
Coordenador: Ailton Ricaldoni Lobo – E-mail: ailton.
ricaldoni@clamper.com.br
Secretário: Alexandre Rasi Aoki – E-mail: aoki@lactec.org.br
– Fones: 41-3361.6012/8416.8517.
b. Escopo Técnico do Comitê de Estudo
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, 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. Internacionais
Representantes 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.
16
ELETROEVOLUÇÃO SETEMBRO 2012
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 2011
d.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.
relatórios de atividades dos comitês de estudo
electricity, from a technical standpoint and economically”.
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 Brasil
Realização 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 exterior
XIV 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
2. Plano de Metas para 2012
a. Reuniões (nacionais e internacionais)
Reuniões de discussão das atividades do CE-C6.
Participação nas reuniões dos WG e SC na Bienal 2012.
b. Eventos
Organização 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.
• E laboração de Brochura Técnica sobre tópicos com
experiências internacionais de Geração Distribuída em
Baixa Tensão.
• Atualização de documentos no Portal do Cigré.
Comitê de Estudo D1 - Materiais e Tecnologias Emergentes de Ensaios
Relatório Anual de Atividades de 2011 e Plano de Metas para 2012
1. Relatório Anual de Atividades de 2011
a. Coordenação e Secretaria
Coordenador: Orsino Oliveira Filho – E-mail: orsino@cepel.
br – Fones: 21-2598.6020/9644.0979.
Secretário: Jayme Leite Nunes Jr. – E-mail: jayme.nunes@
nynas.com - Fones: 11-3074.4045/8368.9961.
- 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.
b. Escopo Técnico do Comitê de Estudo
As atividades do CE-D1 estão relacionadas com o
monitoramento e avaliação de:
•m
ateriais novos e existentes aplicados em tecnologia
elétrica.
• técnicas de ensaio e medição em alta tensão.
• técnicas de diagnóstico.
• t ecnologias emergentes com expectativas de ter
impactos significativos nos Sistemas Elétricos de Potência
em médio e longo prazos.
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.
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.
•G
T-D1.02 - Avaliação das Metodologias para Análise de
Bifenilas Policloradas em Óleo - André Sá.
•G
T-D1.34 - Técnicas PDC e LCM para Diagnóstico da
Condição da Isolação Sólida e do Óleo Isolante (OVI-OMI)
d. Atividades do CE em 2011
d.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.
ELETROEVOLUÇÃO SETEMBRO 2012
17
relatórios de atividades dos comitês de estudo
• 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.
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.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.4. Eventos no exterior
CIGRE 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.
d.3. Eventos no Brasil
Artigos 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,
18
ELETROEVOLUÇÃO SETEMBRO 2012
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 2012
a. 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
BT 009 - Proposta de Indicadores de Sustentabilidade
para avaliação de Sistemas de Transmissão
de Energia Elétrica em Operação
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 – arilde.gabriel@copel.com
(2) ELETROBRAS – mmilazzo@eletrobras.com.br
(3) Terna Participações – nisemesquita@hotmail.com
(4) CEPEL – silvia.helena.pires@terra.com.br
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
ELETROEVOLUÇÃO SETEMBRO 2012
19
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, considerandose 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.
20
ELETROEVOLUÇÃO SETEMBRO 2012
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
ELETROBRAS
Daniela Feteira Soares
ELETROBRAS
Evanise Neves de Mesquita
Terna Participações
Márcia Garcia
ELETROBRAS
Maria Luiza Milazzo
ELETROBRAS
Silvia Helena Pires
CEPEL
brochuras técnicas
BT 010 – MANUSEIO, SEGURANÇA E MANUTENÇÃO
DE HEXAFLUORETO DE ENXOFRE (SF6)
EM EQUIPAMENTOS ELÉTRICOS
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 – sihvenger@uol.com.br
(2) AES Eletropaulo – alexandre.souza@aes.com
(3) Nynas – jayme.nunes@nynas.com
(4) Oilflex – trindade@onda.com.br
(5) Eletrobrás Eletrosul – alzete@eletrosul.gov.br
(6) WEG TD – tatianac@weg.net
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 físicoquímicas 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) Alexandre Souza Machado
Alzete Martins Quadros
Eduardo Marques Trindade
Jayme Leite Nunes
Lilian Tatiana Chanas Vacca
Isolub JS consultoria
AES Eletropaulo
Eletrobrás Eletrosul
Oilflex
Nynas
WEG TD
ELETROEVOLUÇÃO SETEMBRO 2012
21
Artigo Internacional
Application and Feasibility of Fault
Current Limiters in Power Systems
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:
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.
22
ELETROEVOLUÇÃO SETEMBRO 2012
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 devices
Utilities 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.
Artigo Internacional
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 subtransmission 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.
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 losses
Below 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
ELETROEVOLUÇÃO SETEMBRO 2012
23
Artigo Internacional
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.
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
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
24
ELETROEVOLUÇÃO SETEMBRO 2012
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
• Knowledge
A compromise has to be found between high shortcircuit 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
Artigo Internacional
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.
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.
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
ELETROEVOLUÇÃO SETEMBRO 2012
25
Artigo Nacional
Análise das Sistemáticas dos Leilões Promovidos pelos
Agentes de Mercado Livre do Sistema Elétrico Brasileiro
Irley Aparecido da Costa Cemig
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
26
ELETROEVOLUÇÃO SETEMBRO 2012
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.
Artigo Nacional
2.2. Conceitos
2.2.1. Leilão aberto
Neste 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 fechado
No 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 fechamento
O 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 leilão
Esta 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
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 Iniciais
Os 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.
ELETROEVOLUÇÃO SETEMBRO 2012
27
Artigo Nacional
3.2. Pontos fortes do leilão ascendente
O 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 fechado
Em 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-Dutch
A 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.
28
ELETROEVOLUÇÃO SETEMBRO 2012
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. Estatísticas
Antes de entrar na análise da sistemática dos leilões,
são mostrados dois aspectos importantes avaliados
nestes certames:
• Ocorrência
• Características dos Produtos
Este último aspecto ainda é dividido da seguinte
forma:
• Duração
• Volume de Energia
• Flexibilidades
• Ponto de Entrega
4.1.1. Ocorrência
A 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.
Artigo Nacional
Figura 1 - Ocorrência de leilões no Ambiente de Contratação Livre
4.1.2. Características dos Produtos
4.1.2.1. Duração
Um 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 Energia
Outro 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. Flexibilidades
Uma 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.
ELETROEVOLUÇÃO SETEMBRO 2012
29
Artigo Nacional
• Tipo
• Formatos
• Quantidade de Fases
• Preço Fechamento
Figura 3 – Área de atuação
4.1.3.1. Tipo
Um 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 4 – Flexibilidade nos editais
4.1.2.4. Ponto de Entrega
O 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 Leilões
Como 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:
30
ELETROEVOLUÇÃO SETEMBRO 2012
Figura 5 – Ponto de Entrega nos Submercados
Figura 6 – Tipo de Leilão
Artigo Nacional
4.1.3.2. Formatos
Importante 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
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 AngloDutch.
Figura 9
Figura 10
4.1.3.4. Preço de Fechamento
Nesta 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.
Figura 8
4.1.3.3. Quantidade de Fases
Em virtude do formato de Envelope de Primeiro
4.1.3.5. Outros aspectos
Não 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
ELETROEVOLUÇÃO SETEMBRO 2012
31
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
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 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”.
32
ELETROEVOLUÇÃO SETEMBRO 2012
Figura 13
Figura 14
Artigo Nacional
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 AngloDutch:
3P
rimeira 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 ofertado
3 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
- 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 AscendingBid 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 Elétrica
7.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.
ELETROEVOLUÇÃO SETEMBRO 2012
33
XXI SNPTEE
Uma Análise Tridimensional da Eficiência da
Blindagem dos Sistemas de Proteção Contra
Descargas Atmosféricas em Subestações
Sandro de Castro Assis l Roberto Márcio Coutinho CEMIG DISTRIBUIÇÃO l Elilson Eustáquio Ribeiro NSA CONSULTORIA
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 pararaios 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.
34
ELETROEVOLUÇÃO SETEMBRO 2012
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 eletrogeométrico
Para 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
XXI SNPTEE
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 Carlo
Devido 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 implementado
Com 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
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:
•G
erar descargas com amplitudes aleatórias, de
acordo com curvas de probabilidade definidas
pelo usuário;
•G
erar descargas com ângulos de incidências
aleatórios, de acordo com curvas de
probabilidade definidas pelo usuário;
•D
efinir 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);
•G
erar 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;
•G
erar uma descarga específica, para avaliação
de um local definido no projeto.
FIGURA 1 – Vista em perspectiva da SE
ELETROEVOLUÇÃO SETEMBRO 2012
35
XXI SNPTEE
A Figura 2 apresenta uma tela que sintetiza as
possibilidades de geração de descargas existentes.
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
2h
r
onde:
Z
impedância de surto (Ω)
h
altura do condutor (m)
r
raio do condutor (m)
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
36
ELETROEVOLUÇÃO SETEMBRO 2012
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:
I desc =
2xTSIA
Z
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
• Barramentos rígidos: Z = 325 Ω
Idesc = 2,36 kA
Idesc = 3,38 kA
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.
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.
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 pararaios 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 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
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.
ELETROEVOLUÇÃO SETEMBRO 2012
37
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.
4.0 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
(1) ARY D´AJUZ, et all – Transitórios Elétricos e
Coordenação de Isolamento – Aplicação em
Sistemas de Potência de Alta Tensão – Furnas – 1987;
38
ELETROEVOLUÇÃO SETEMBRO 2012
XXI SNPTEE
Cálculo de Campos Elétricos Tridimensionais
Típicos em Linhas de Transmissão
João Nelson Hoffmann COPEL GERAÇÃO E TRANSMISSÃO S/A
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 temse 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 bidimensionais
Para a simplificação dos cálculos, usualmente temse 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,
Pq=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;
ELETROEVOLUÇÃO SETEMBRO 2012
39
XXI SNPTEE
• 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:
N
ϕ (i) =
p
q
(2)
∑
j=1
ij
Φ(i) = p
2
com p
j
N
E (i) = ∑ (f
x
ax + fy
ay) q
j
ij
ij
j=1
Q j (4)
ij
ij
( L-X1 ) + ( L − X1 ) + Y12 + Z12
1
Ln
4πL 0
-X1 + X12 + Y12 + Z12
=
(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 tridimensionais
2.2.1 Introdução
Neste 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:
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 flutuante
Objetos 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 ϕ f,
o qual foi subdividido em K segmentos, temos que a
equação (2) fica modificada como
ϕ (i) =
N+K
∑p
j=1
ELETROEVOLUÇÃO SETEMBRO 2012
q
j
(5)
e teremos um conjunto com K equações adicionais,
na forma
N+K
∑p
j=1
ij
q
j
− 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, N+K
(7)
q
=0
∑
j=N+1
40
ij
j
XXI SNPTEE
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 ShipleyColeman (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:
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 terra
Determinados 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 curtocircuito à terra.
FIGURA 3 – Elementos com conexão à terra
Neste caso, a equação (7) relativa ao elemento 2, por
exemplo, é modificada como segue:
FIGURA 2 – Coeficiente de potencial entre linhas de carga
M
válida para k = 1, M. E temos também que
∑q
K=1
K
=0 .
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
P21
PM1
1
P12
P1M
P22
PM2
1
P2M
1
PMM
1
−1
−1
−1 ×
−1
0
q1 Q
P1I
q2 Q
...
qM Q
Φ J Q = PIJ
P2I
=−
PMI
0
Temos que PkIQ + [ Pk1q1 + Pk2 q 2 + ...+ PkM q M ] = Φ J ,
No entanto, constatou-se que esta metodologia
necessita ser melhor avaliada pois, ao contrário do que
era esperado, pode conduzir a resultados de menor
d N+K
Φ −Φ
∑ q J = i02 + i12 = − Φ2 R 02 − ( 1 2 ) R12
dt J=N+1
,
(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
ELETROEVOLUÇÃO SETEMBRO 2012
41
XXI SNPTEE
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 Introdução
Foi 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 vantagens
O 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.
Nos problemas exemplificados
nas seções seguintes considerouse 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
FIGURA 4 – Exemplo dos resultados do MSCQM
42
ELETROEVOLUÇÃO SETEMBRO 2012
5.1 Influência da catenária
Os 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
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 8 – Campos elétricos em uma torre de 230 kV
FIGURA 6 - Campo elétrico 2D no meio do vão
FIGURA 9 – Campos elétricos numa torre estaiada
de 525 kV
FIGURA 7 – Linhas equipotenciais em torno de uma
construção aterrada, sob uma LT de 525V
5.2 Campos em torno de uma torre
A 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 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
ELETROEVOLUÇÃO SETEMBRO 2012
43
XXI SNPTEE
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 ângulo
Os 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 13 – Campo elétrico ao nível do solo,
em uma torre de transposição
5.6 Casos com Potenciais Elétricos Flutuantes
5.6.1 Veículos sob a linha de transmissão
Em (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 11 – Campo elétrico ao nível do solo
FIGURA 14 – Veículo sob LT de 735 kV, com 2 cabos
de proteção sob cada fase
FIGURA 12 – Campos elétricos ao nível do solo, na
direção da bissetriz do ângulo
5.5 Torres de transposição
Em 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.
FIGURA 15 – Corpo humano e cercas metálicas
44
ELETROEVOLUÇÃO SETEMBRO 2012
XXI SNPTEE
5.6.2 Corpo humano e cercas metálicas
O 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 curtocircuito), 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 pésolo, 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), sugerese 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.
7.0 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
(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
ELETROEVOLUÇÃO SETEMBRO 2012
45
XXI SNPTEE
Métodos Quantitativos Aplicados na Otimização da
Manutenção Realizando Previsão Orçamentária
para Troca de Componentes
Buscando Confiabilidade, Mantenabilidade
e Disponibilidade de Equipamentos
Lilian Ferreira Queiroz l Sérgio Luis Zaghetto l Jader Alves de Oliveira l Ivan Jesus da Silva Eletronorte
Sergio Cabral l Ricardo Cunha l Helio AmorimJunior l Pablo de Abreu Lisboa Cepel
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
46
ELETROEVOLUÇÃO SETEMBRO 2012
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
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 – Confiabilidade
É 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.
ELETROEVOLUÇÃO SETEMBRO 2012
47
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.
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 1 – Curva da Banheira
Figura 2 – Manutenções Preventivas
2.2 – Validação da técnica
2.2.1 - Confiabilidade de lâmpadas incandescentes
Para validação da técnica e da metodologia
foram utilizados dados da literatura, dados de falha
de equipamentos, desenvolveu um experimento de
48
ELETROEVOLUÇÃO SETEMBRO 2012
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
ELETROEVOLUÇÃO SETEMBRO 2012
49
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 resultados
Weibull 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.
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 CXAT601 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
2.3 – Análise de subestações (AnSE)
2.3.1 – Aplicação do AnSE – Subestação de
Coxipó – Pátio 230 kV
Figura 8: Índice de robustez da saída CXAT6
50
ELETROEVOLUÇÃO SETEMBRO 2012
XXI SNPTEE
Figura 9: Duração total de interrupções de 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
Figura 10: Índice de robustez das entradas
Figura 11: Duração total de interrupções de entradas
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
ELETROEVOLUÇÃO SETEMBRO 2012
51
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.
4.0 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
(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.
52
ELETROEVOLUÇÃO SETEMBRO 2012
XXI SNPTEE
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
Marcus Vinícius de Castro Lobato l José Humberto Costa l Thiago Matozinhos de Souza l Fellipe Fernandes Goulart dos Santos CEMIG
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
ELETROEVOLUÇÃO SETEMBRO 2012
53
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
54
ELETROEVOLUÇÃO SETEMBRO 2012
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
ELETROEVOLUÇÃO SETEMBRO 2012
55
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)
56
ELETROEVOLUÇÃO SETEMBRO 2012
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
ELETROEVOLUÇÃO SETEMBRO 2012
57
XXI 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/CentroOeste, 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
Tabela 4: Níveis-meta (% EARMáximo)
58
ELETROEVOLUÇÃO SETEMBRO 2012
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.
XXI SNPTEE
Figura 6: Evolução dos armazenamentos considerando a operação com e sem restrições de nível de segurança
ao final de novembro de 2019
ELETROEVOLUÇÃO SETEMBRO 2012
59
XXI SNPTEE
Figura 7: Evolução dos vertimentos para os dois casos simulados
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.
Tabela 5: Vertimentos totais no SIN (MWmédios)
60
ELETROEVOLUÇÃO SETEMBRO 2012
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
XXI SNPTEE
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)
(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.
ELETROEVOLUÇÃO SETEMBRO 2012
61
XXI SNPTEE
Investigação do Funcionamento do Barramento
de Processos (IEC 61850-9-2)
Uma Abordagem Prática
Paulo Sergio Pereira Junior l Rodrigo Ramos l Cristiano Moreira Martins Conprove Indústria e Comércio
Paulo Sergio Pereira l Gustavo Espinha Lourenço Conprove Engenharia
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.
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.
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),
62
ELETROEVOLUÇÃO SETEMBRO 2012
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
XXI SNPTEE
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 618509-2” escrito no ano de 2004. Neste artigo trataremos a
implementação do modo 9-2LE.
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 VALUE
A 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-04-01FF. 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).
ELETROEVOLUÇÃO SETEMBRO 2012
63
XXI SNPTEE
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 utilizálos 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 DESENVOLVIDO
Este 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.
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
FIGURA 2 – Primeiro sistema montado realizando a
digitalização e o envio
64
ELETROEVOLUÇÃO SETEMBRO 2012
2.3 Testes no Sistema Completo
O 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,
XXI SNPTEE
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
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
ELETROEVOLUÇÃO SETEMBRO 2012
65
XXI SNPTEE
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 61850
Existem 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.
66
ELETROEVOLUÇÃO SETEMBRO 2012
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.
XXI SNPTEE
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? Esperase 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.
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%3
A%2F%2Fieeexplore.ieee.org%2Fxpls%2Fabs_all.
jsp%3Farnumber%3D5409526
4.0 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
(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
ELETROEVOLUÇÃO SETEMBRO 2012
67
XXI SNPTEE
Melhoria do Desempenho de Isoladores Utilizados
em Subestações Classe 800 kV sob Chuva Intensa
Darcy Ramalho de Mello l Orsino Oliveira Filho l José Antonio Cardoso l Rogério Magalhães de Azevedo CEPEL
Sylvia G. Carvalho FURNAS
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.
68
ELETROEVOLUÇÃO SETEMBRO 2012
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
XXI SNPTEE
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 isoladores
Os 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
“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 B
Figura 1 – Isoladores tipo suporte para 800 kV
2.2 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
ELETROEVOLUÇÃO SETEMBRO 2012
69
XXI SNPTEE
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.
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 préumidificação 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 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
70
ELETROEVOLUÇÃO SETEMBRO 2012
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.
XXI SNPTEE
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 isoladores
Devido à limitação de tensão da fonte de corrente
alternada em 900 kV, somente foi possível realizar
ensaios de determinação da tensão disruptiva
(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
ELETROEVOLUÇÃO SETEMBRO 2012
71
XXI SNPTEE
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
72
ELETROEVOLUÇÃO SETEMBRO 2012
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.
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.
ELETROEVOLUÇÃO SETEMBRO 2012
73
XXI SNPTEE
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
74
ELETROEVOLUÇÃO SETEMBRO 2012
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.
8.0 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
[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 AltaTensão. 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.
COMITÊS
Lista dos Comitês de Estudo
Representantes Brasileiros
Acesse o coordenador da área de seu interesse para participar de nossa Entidade:
GRUPO A – EQUIPAMENTOS
CE-A1
Máquinas Rotativas
Coordenador:
JACQUES PHILIPPE MARCEL SANZ
Empresa:Eletronorte
Endereço:
Av. Arthur Bernardes, s/nº - Centro de Tecnologia da Eletronorte
Cep: 66.115-000 - Belém - PA
Tel:
(91) 3257-1966 ramal 8240 - Fax:(91) 3257-4376
E-mail:jacques@eln.gov.br
Projeto e construção de turbogeradores, hidrogeradores, máquinas não-convencionais e grandes motores.
Aspectos econômicos, testes, comportamentos e materiais.
CE-A2Transformadores
Coordenador:
MIGUEL CARLOS MEDINA PENA
Empresa:
Chesf – Companhia Hidro Elétrica do São Francisco.
Endereço:
Rua Delmiro Gouveia, 333 – Bongi
50760-901 – Recife – PE
Telefone:
(81) 3229-2151 – Fax: (81) 3229-2150
E-mail:medinap@chesf.gov.br/medinapena@globo.com
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 componentes de transformadores (buchas, comutadores, etc).
CE-A3
Equipamentos de Alta Tensão
Coordenador:
Paulo Cesar Fernandez
Empresa:Eletrobrás
Endereço:
Av. Presidente Vargas 409, 15º, Ed Herm Stoltz
Centro - Rio de Janeiro - RJ - CEP: 20071-003
Telefone:
(21) 2514-5763 - Fax: (21) 212514-4896
E-mail:paulo.fernandez@eletrobras.com
paulocf@furnas.com.br
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 transformadores de instrumento.
GRUPO B – SUBSISTEMAS
CE-B1
Cabos Isolados
Coordenador:
JÚLIO CÉSAR RAMOS LOPES
Empresa:
Inovatec Consultoria e Engenharia Ltda
Endereço:
Rua São Benedito, 2.650 – cj. 102A - 04735-005 – São Paulo - SP
Telefone:
(11) 5548-8201 - Fax: (11) 5548-8201
E-mail:julio-lopes@uol.com.br
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 MENEZES
Empresa:
UFRGS - Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Endereço:
Rua Osvaldo Aranha, 99 - 3º andar
Telefone:
+51 3308 3592 - Fax:+51 3308 3999
E-mail:ruy.menezes@ufrgs.br
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.
ELETROEVOLUÇÃO SETEMBRO 2012
75
COMITÊS
CE-B3Subestações
Coordenador:
FÁBIO NEPOMUCENO FRAGA
Empresa:
CHESF – Companhia Hidro Elétrica do São Francisco
Endereço:
Rua Delmiro Gouveia, 333 – Bongi - 50760-901 – Recife – PE
Telefone:
(81) 3229-3042 / 2421 - Fax: (81) 3229-3269
E-mail:fabionf@chesf.gov.br
Projeto, construção e manutenção de subestações e instalações elétricas de usinas, excluindo os geradores.
CE-B4
Elos de Corrente Contínua e Eletrônica de Potência
Coordenador:
WO WEI PING
Empresa:
CEPEL - Centro de Pesquisas de Energia Elétrica
Endereço:
Avenida Horácio Macedo, 354- Cidade Universitária/Ilha do Fundão
CEP: 21941-911 - Rio de Janeiro – RJ
Telefone:
(21) 2598-6014
E-mail:wwping@cepel.br
CCAT: as­pec­tos eco­nô­mi­cos, apli­ca­çõ­es, as­pec­tos de pla­ne­ja­men­to, pro­je­to, de­sem­pe­nho, con­tro­le, pro­te­ção,
con­tro­le e tes­te de es­ta­çõ­es con­ver­so­ras. Ele­trô­ni­ca de po­tên­cia para trans­mis­são CA, sis­te­mas de dis­tri­bu­i­ção
e me­lho­ria de qua­li­da­de de ener­gia: as­pec­tos eco­nô­mi­cos, apli­ca­çõ­es, pla­ne­ja­men­to, pro­je­to, de­sem­pe­nho,
con­tro­le, pro­te­ção, cons­tru­ção e tes­te. Ele­trô­ni­ca de po­tên­cia ele­va­da: de­sen­vol­vi­men­to de no­vas tec­no­lo­gias
em con­ver­so­res in­clu­in­do con­tro­les, no­vos se­mi­con­du­to­res, apli­ca­çõ­es des­tas tec­no­lo­gias em CCAT, FACTS e
qua­li­da­de de ener­gia.
CE-B5
Proteção e Automação
Coordenador:
RAUL BALBI SOLLERO
Empresa:
CEPEL - Centro de Pesquisas de Energia Elétrica
Endereço:
Avenida Horácio Macedo, 354- Cidade Universitária - 21941-911
Rio de Janeiro – RJ
Telefone:
(21) 2598-6386 - Fax: (21) 2598-6386
E-mail:rbs@cepel.br
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 Economia
Coordenador:
JOSÉ HENRIQUE MACHADO FERNANDES
Empresa:
Eletronorte - Centrais Elétricas do Norte do Brasil S/A
Endereço:
SCN, Q.06 - Conj.“A” - Edif. Venâncio 3000 - CEP: 70718-900 - Brasília - DF
Telefone:
(61) 3429-5303/5301 - Fax: (61) 3328-1552
E-mail:jhmf@eln.gov.br
Métodos de análise para o desenvolvimento dos sistemas elétricos de potência e economia, métodos e ferramentas para análise estática e dinâmica, aspectos e métodos de planejamento nos vários contextos, estratégias de gerenciamento de ativos.
CE-C2
Operação e Controle de Sistemas
Coordenador:
PAULO GOMES
Empresa:
ONS – OPERADOR NACIONAL DO SISTEMA ELÉTRICO
Endereço:
Rua da Quitanda, 196 – 11º andar – Centro - 20091-005 – Rio de Janeiro – RJ
Telefones:
(21) 2203-9822
E-mail:pgomes@ons.org.br
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 equipamentos; 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.
76
ELETROEVOLUÇÃO SETEMBRO 2012
COMITÊS
CE-C3
Desempenho Ambiental de Sistemas
Coordenador:
Aderilton Paulo de Souza Rodrigues
Empresa:
Fundação de Previdência Complementar
Endereço: St. SHIN SN QL 8 - conjunto 5 - casa 4 - CEP 71520255 Brasília -DF
Telefone:
(61) 2105-0321
E-mail:aderilton@eletronorte.gov.br
Identificação e avaliação dos impactos ambientais de equipamentos e dos sistemas elétricos e os métodos
usados para gerenciá-los.
CE-C4
Desempenho de Sistemas Elétricos
Coordenador:
DALTON DE OLIVEIRA CAMPONÊS DO BRASIL
Empresa:
ONS - Operador Nacional do Sistema Elétrico
Endereço:
Rua da Quitanda, 196 - 21º andar - Centro
Cep: 20091-005 - Rio de Janeiro – RJ
Telefone:
(21) 2203-9695 - (21) 2539-3659
E-mail:docb@ons.org.br
Estudos, desenvolvimentos e recomendações de métodos e instrumentos para análises e medições do desempenho de sistemas elétricos relacionado com a Qualidade da Energia Elétrica, Compatibilidade Eletromagnética, Descargas Atmosféricas e Coordenação de Isolamentos.
CE-C5
Mercados de Eletricidade e Regulação
Coordenador:
LUIZ AUGUSTO N. BARROSO
Empresa:PSR
Endereço:
Praia de Botafogo 228/1701 parte
CEP: 22250-906 - Rio de Janeiro - RJ
Telefone:
(21) 3229-4145
E-mail:luiz@psr-inc.com
Estrutura e organização, regulação e estrutura de “funding” e econômico-financeira. Em termos do escopo oficial, esses três aspectos fundamentais estão descritos como: “análise das diferentes abordagens na organização 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 Distribuída
Coordenador:
PAULO HENRIQUE RAMALHO PEREIRA GAMA
Empresa:
B&G Pesquisa e Desenvolvimento em Sistemas de Potência
Endereço:
Rua Laurindo Coelho, 245 - Apto 2302 - Casa Forte - CEP: 52.060-340 Recife - PE
Telefone:
(81) 3427-3817
E-mail:paulogama@bgpesquisa.com.br
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, gerenciamento pelo lado da demanda e eletrificação rural.
GRUPO D – TECNOLOGIAS DE APOIO
CE-D1
Coordenador:
Empresa:
Endereço:
Telefone:
E-mail:
Materiais e Tecnologias Emergentes
ORSINO OLIVEIRA FILHO
CEPEL - Centro de Pesquisas de Energia Elétrica
Avenida Horácio Macedo, 354- Cidade Universitária - Ilha do Fundão
21941-911 - Rio de Janeiro – RJ
(21) 2598-6020 - Fax: (21) 2598-6087
orsino@cepel.br
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.
ELETROEVOLUÇÃO SETEMBRO 2012
77
Comitês
CE-D2
Sistemas de Informação e Telecomunicação para Sistemas Elétricos
Coordenador:
HÉLIO BURLE DE MENEZES
Empresa:
CHESF - Companhia Hidro Elétrica do São Francisco
Endereço:
Rua Delmiro Gouveia, 333 - Anexo 2 - Sala B-306 - Bongi
Recife - PE - CEP: 50.761-901
Telefone:
(81) 3229-4085
E-mail:helio@chesf.gov.br
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 Committee
Tesoureiro:
PAULO CESAR VAZ ESMERALDO
Empresa:
EPE – Empresa de Pesquisa Energética
Endereço:
Avenida Rio Branco, nº 1 – 11º andar – Centro
20090-003 – Rio de Janeiro – RJ
Telefone:
(21) 3512-3133
Fax:
(21) 3512-3199
E-mail:paulo.esmeraldo@epe.gov.br
Administrative Council
Membro:
ANTONIO VAREJÃO DE GODOY
Empresa:
CHESF Cia. Hidroelétrica do São Francisco
Endereço:
Rua Delmiro Gouveia, 333 - Bongi - Bloco A - sala 210 SPT
50761-901- Recife - PE
Telefone:(81)-3229-2501
E-mail:varejao@chesf.gov.br
Administrative Council - Membro Permanente
Membro : JERZY ZBIGNIEW LEOPOLD LEPECKI
Empresa: ex-presidente do CIGRÉ-Brasil e CIGRÉ Internacional
e Sócio Honorário do CIGRÉ
Endereço: Rua Timóteo da Costa, 304 apto. 801, Leblon, Rio de Janeiro,
RJ, CEP 22450-130
Telefone: (21)-22741002
E-mail:
jlepecki@globo.com
SC-A1
Rotating Electrical Machines
Coordenador: ERLI FERREIRA FIGUEIREDO
Empresa:
Universidade do Estado do Rio de Janeiro - UERJ
Endereço: 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) 2569-9067
E-mail:erliff@uol.com.br
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 - 50761-070
Telefone:
(81) 3229-4145
Fax:
(81) 3229-4145
E-mail:iony@tecnix.com.br
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ELETROEVOLUÇÃO SETEMBRO 2012
Critérios para Seleção e Divulgação dos Artigos
Técnicos 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:
eletroevolucao@cigre.org.br 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
ELETROEVOLUÇÃO SETEMBRO 2012
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Artigo Internacional, Nacional e do XXI SNPTEE