GERAÇÃO DISTRIBUÍDA NO PARANÁ: ANÁLISE DA OPERAÇÃO EM
PARALELO COM O SISTEMA
AUTORES:
- Leo Mikami, ITAI/Power Solution Eng. Ltda.
- Júlio Henrique Dreher, ITAI
- Diógenes da Cunha Marques, COPEL
- Francisco J. A. de Oliveira, COPEL
GERAÇÃO DISTRIBUÍDA: ANÁLISE DA OPERAÇÃO EM PARALELO COM O SISTEMA
- INTRODUÇÃO
- CLASSIFICAÇÃO DAS FALHAS
- AJUSTES DAS PROTEÇÕES
- RESULTADOS E DISCUSSÃO
INTRODUÇÃO
- OPERAÇÃO EXPERIMENTAL NA GRANJA COLOMBARI (50kVA)
- PAINEL COMPOSTO DE CONTROLADOR WOODWARD GCP-32 E RELÉ 78 EXTERNO
- OPERAÇÃO EM PARALELO COM A CONCESSIONÁRIA -> GD
ARRANJO GERAL
Contactor/disjuntor
Contactor/disjuntor
do gerador
do gerador lado da rede
Concessionária
220V ou 380V
T. terminal
Reg
Tensão
ref. de tensão
Reg
Veloc
freqüência
Motor
ref. de freqüência
do biodigestor
Partida e parada
Y
Carga
local
Controlador Digital
e
Proteção
PAINEL DE SUPERVISÃO, CONTROLE E PROTEÇÃO
ESQUEMA DE PROTEÇÃO
Y
Rede Copel
Y
Transf. Copel 34,5/0,22kV
Consumidor
Disj. Termomagnético
kW
Contactor c/bob. comando
e contatos de status
Cargas
Abertura e fechamento
KC
Status contactor
relés externos
78TX
0,22kV
KG
Status contactor
25
32
46
78
51
Relés do gerador
27
59
81o
81u
Relés da rede
27
Y
Abertura e fechamento
59
78
81o
81u
CONTROLADOR DIGITAL
CARACTERÍSTICAS DA REDE DE DISTRIBUIÇÃO - ALIMENTADORES
- SISTEMA RADIAL
- FONTE DE CURTO-CIRCUITO: CONCESSIONÁRIA
- FONTE UNIDIRECIONAL
- RELIGADORES AUTOMÁTICOS
- RELIGADORES EM CASCATA
- CHAVES RELIGADORAS (REPETIDORAS)
COORDENAÇÃO DAS PROTEÇÕES
- QUANDO DE FALTA NO TRONCO DO ALIMENTADOR , O GERADOR DEVERÁ SER DESLIGADO
ANTES DO RELIGAMENTO DO ALIMENTADOR. O GERADOR É DESCONETADO EM MENOS DE
150ms.
- SELETIVIDADE: POUCA
- DESLIGAMENTOS PARA CURTOS-CIRCUITOS EM OUTROS RAMAIS OU ALIMENTADORES
- OCASIONA ELEVADO NÚMERO DE DESLIGAMENTO DO GERADOR
- GD: OPERAÇÃO DE NATUREZA ENERGÉTICA SEM SUPORTE À OPERAÇÃO ELÉTRICA
TIPO DE GERADOR
- SÍNCRONO, CONEXÃO ESTRELA COM NEUTRO ATERRADO
- ASSÍNCRONO (INDUÇÃO): FORA DE ESCOPO
TIPO DE CONEXÃO DO TRANSFORMADOR ELEVADOR (ABAIXADOR)
- 220/13200V: ESTRELA ATERRADA NA BAIXA E DELTA NA ALTA TENSÃO
- 220/33000V: ESTRELA ATERRADA NA BAIXA E NA ALTA TENSÃO
- GERADOR: ESTRELA COM NEUTRO ATERRADO VIA HASTE (EM GERAL OS NEUTROS
DO GERADOR E DO TRANSFORMADOR ELEVADOR SÃO CONECTADOS METALICAMENTE)
CORRENTES DE 3a. HARMÔNICA
- GERADORES CONSTRUÍDOS P/FABR. BRASILEIROS ANTES DE 2006: FATOR
DE RANHURA: 5/6 -> FONTE DE TENSÃO DE 3a. HARMÔNICA
- PARA REDUZIR ESSE EFEITO: FATOR DE RANHURA 2/3
200
150
100
50
0
-50
-100
-150
-200
0,00
0,02
(f ile HARM03.pl4; x-v ar t) s1:IA
0,04
s1:IB
s1:IC
0,06
0,08
[s]
0,10
FATOR DE RANHURA 5/6
500
Ia, Ib, Ic (A)
400
300
200
100
0
-100 2.5
2.52
2.54
2.56
2.58
2.6
-200
-300
-400
-500
250
3Io (A)
200
150
100
50
0
-50 2.5
-100
-150
-200
-250
2.52
2.54
2.56
2.58
2.6
FATOR DE RANHURA 2/3
Freqüência (Hz) Amplitude (A) Ângulo (°) %(60Hz)
0
0,01
0,00
0,04
60
26,55
0,00
100,00
120
0,03
14,88
0,10
180
5,00
80,64
18,82
240
0,02
104,17
0,08
300
0,49
-21,14
1,84
CHAVES (FUSÍVEIS) RELIGADORA/REPETIDORA
- TEMPO DE RELIGAMENTO ENTRE 0,4 A 1,0s (DADOS DE DOIS
FABRICANTES NACIONAIS)
- TEMPO MÍNIMO DE RELIGAMENTO DE 0,4s – TESTES NO CEPEL DE ALGUMAS CHAVES
RELIGADORAS
- O TEMPO MÍNIMO DEVERIA SER MAIOR QUE 0,2s
- ENTRETANTO, É PRUDENTE VERIFICAR SE A INFORMAÇÃO ACIMA SERVE PARA
QUAISQUER CHAVES RELIGADORAS
CARACTERÍSTICA DO RELÉ 78
- DEFINIÇÃO ASA: Relé que atua em função de um ângulo de fase predeterminado
entre duas tensões ou entre duas correntes ou entre uma corrente e uma tensão
- O RELÉ 78 É TAMBÉM CONHECIDO COMO SALTO DE VETOR, PHASE SHIFT, ETC
- POSSIBILITA RESTRIÇÃO DE TENSÃO
- PROBLEMA DE TECNOLOGIA: ZONA DE NÃO ATUAÇÃO/DETECÇÃO (ZND)
- HÁ TAMBÉM RELÉ 78 (78TX) BASEADO EM TAXA DE VARIAÇÃO DA FREQÜÊNCIA
- O 78TX POSSUI ZND MENOR QUE 78!
ZONA DE NÃO DETECÇÃO DE ILHAMENTO
- TODAS AS PROTEÇÕES INDICADAS POSSUEM ZONA DE NÃO DETECÇÃO
- O RELÉ 78 E 78TX POSSUEM OS MENORES ZND
P (kW)
Zona de detecção
Zona de não detecção
Q (kVAr)
P – Diferença entre a potencia ativa total da carga e dos GD da área ilhada
Q – Idem para potência reativa
SOLUÇÃO PARA O PROBLEMA DE ZONA DE NÃO DETECÇÃO
- O TOTAL DE POTÊNCIA ATIVA DOS GDs (ÍNDICE DE PENETRAÇÃO)
NÃO DEVERÁ ULTRAPASSAR 50% DA CARGA MÍNIMA DO SEGMENTO POSSÍVEL
DE ILHAMENTO
- FATOR DE POTÊNCIA PRÓXIMO DA UNIDADE (CASO NÃO HAJA PROBLEMA DE
PERFIL DE TENSÃO ELEVADO)
-HABILITAR/INCLUIR BLOQUEIO DE RELIGAMENTO AOS RELIGADORES DAS
CONCESSIONÁRIAS EM CASO DE LINHA VIVA
CLASSIFICAÇÃO DAS FALHAS
- CURTO-CIRCUITO COM ABERTURA, COM E SEM RELIGAMENTO DO TRONCO
- CURTO-CIRCUITOS FORA DO TRONCO
- ABERTURA DO TRONCO SEM FALTA
- POTÊNCIA REVERSA
- DESBALANÇO DE CARGA
- OSCILAÇÃO DE POTÊNCIA
MODO DE FALHA INTERNO AO GCP-32
- CLASSE 0: ADVERTÊNCIA, SEM INTERRUPÇÃO DO GER, MSG NO PAINEL.
- CLASSE 1: IDEM CLASSE 0, ALARME SONORO, PARADA PARCIAL (GER À VAZIO)
- CLASSE 2: PARADA TOTAL ANTECEDIDO DE RESFRIAMENTO
- CLASSE 3: PARADA TOTAL E IMEDIATA
AJUSTES DAS PROTEÇÕES
Proteções do gerador
Sobrecarga com gerador na rede
Sobrecarga com gerador isolado
Potência reversa (32)
Desbalanço de corrente do estator (46)
Sobre corrente nível 1 (51)
Sobre corrente nível 2 (51)
Sobrefreqüência (81Sob)
Subfreqüência (81Sub)
Sobretensão (59)
Subtensão (27)
Ajuste
Pick-up
120%
120%
-10%
20%
155%
200%
113%
90%
110%
80%
temporização
10s
8s
3,5s
5,0s
10,0s
0,06s
0,3s
0,06s
0,3s
0,06s
AJUSTES DAS PROTEÇÕES
Proteções da rede
Salto de vetor interno (78)
OBS: restrição de tensão de < 70%
Salto de vetor externo (78)
restrição de tensão  20%
Sobrefreqüência (81Sob)
Subfreqüência (81Sub)
Sobretensão (59)
Subtensão (27)
Ajuste
Pick-up
Monofásico:6 graus
Trifásico:8graus
Monofásico :6graus
101,6%
temporizacao
instantâneo
instantâneo
instantâneo
0,06s
92%
0,06s
110%
0,1s
90%
0,06s
RESULTADOS E DISCUSSÃO
-
CURTO-CIRCUITO NO TRONCO COM RELIGAMENTO RÁPIDO
- TRES DESLIGAMENTOS
- O GERADOR FOI DESLIGADO PELAS ATUAÇÕES DO 78 INTERNO E EXTERNO
- DESLIGAMENTO DO KC POR DROP-OUT
RESULTADOS E DISCUSSÃO
-
CURTO-CIRCUITO NO TRONCO COM RELIGAMENTO RÁPIDO
RESULTADOS E DISCUSSÃO
-
ABERTURA DO TRONCO SEM FALTA
- QUATRO ABERTURAS
- ATUAÇÃO DO RELÉ DE SOBRECORRENTE (I>200% & t > 60ms) APÓS AB. DO RELIGADOR
- ATUAÇÕES DOS SALTO DE VETORES INTERNO E EXTERNO
RESULTADOS E DISCUSSÃO
-
ABERTURA DO TRONCO SEM FALTA
RESULTADOS E DISCUSSÃO
-
ABERTURA DO TRONCO SEM FALTA (REGISTRO DE CURTA DURAÇÃO)
RESULTADOS E DISCUSSÃO
-
DESEMPENHO DOS REGULADORES DE TENSÃO E DE VELOCIDADE
RESULTADOS E DISCUSSÃO
-
CURTO-CIRCUITOS EM OUTROS ALIMENTADORES OU RAMAIS
- 129 DESLIGAMENTOS COM E SEM PARADA TOTAL
- ATUAÇÃO DOS RELÉS 51 E 78
RESULTADOS E DISCUSSÃO
-
CURTO-CIRCUITOS EM OUTROS ALIMENTADORES OU RAMAIS
RESULTADOS E DISCUSSÃO
-
CURTO-CIRCUITOS EM OUTROS ALIMENTADORES OU RAMAIS (CLASSE 1)
RESULTADOS E DISCUSSÃO
-
DESLIGAMENTO DURANTE OSCILAÇÃO DE POTÊNCIA
- QUINZE DESLIGAMENTOS DO GERADOR
- ATUAÇÃO DO RELES 78 EXTERNO
- SUSPEITA DA SEÇÃO TRANSVERSAL DO TUBO DE ADUÇÃO
RESULTADOS E DISCUSSÃO
-POTÊNCIA REVERSA
- 47 DESLIGAMENTOS DO GERADOR
- ATUAÇÃO DO RELE 32
RESULTADOS E DISCUSSÃO
- DESBALANÇO DE CARGA
- UM DESLIGAMENTO DO GERADOR
- ATUAÇÃO DO RELE 46
CONCLUSÕES
- ATUAÇÃO COORDENADA DO GERADOR E RELIGADOR
- REDUNDÂNCIA DE PELO MENOS DOIS RELÉS
- FALTA DE SELETIVIDADE
- BAIXO NÍVEL DE 3a. HARMÔNICA PARA GERADORES COM FATOR DE PASSO 2/3
- PENDÊNCIAS: ELIMINAÇÃO DAS OSCILAÇÕES DE POTÊNCIA,
POTÊNCIA REVERSA -> SERIA PROBLEMA DE QUALIDADE DE GÁS?