A literatura identifica como uma alternativa para a redução da magnitude da corrente dos arcos secundários, e viabilização do religamento monopolar, o uso de chaves de aterramento rápidas ao longo da linha MCO+ (GATTA; ILICETO, 1992). O uso des- sas chaves reduz as tensões e correntes induzidas no ponto de defeito, de modo a diminuir a magnitude da corrente de arco secundário. Utilizando a modelagem através de quadri- polos trifásicos foram realizadas simulações envolvendo o uso de chaves de aterramento dispostas em diferentes posições e arranjos ao longo da linha de transmissão, tornando possível avaliar a resposta sustentada da linha com a fase em falta em aberto. Dentre as configurações estudadas estão as seguintes disposições das chaves ao longo da linha de transmissão:
∙ 1 chave de aterramento localizada no meio da linha;
∙ 1 chave de aterramento no terminal emissor e 1 no terminal receptor;
∙ 1 chave de aterramento no terminal emissor, 1 no meio da linha e 1 no terminal receptor;
∙ 6 chaves de aterramento distribuídas ao longo da linha (500 km de distância apro- ximadamente entre cada uma).
Todos os casos consideram o sistema sem carga, em vazio, e as resistências das chaves de aterramento de 10 Ω. Por se tratar de uma verificação de conceito, não foram detalhadas especificações físicas das chaves de aterramento, assim como não foram considerados limites de potência dissipada nas mesmas. As Figuras 3.9 a 3.12 apresentam os resultados obtidos.
As figuras apresentadas no restante do documento foram obtidas das simula- ções realizadas pelo autor. Entende-se que não é mais necessário explicitar que as mesmas foram produzidas pelo autor.
Figura 3.9 – Perfil das correntes de arco secundário ao longo da linha para diferentes resistências de falta e chave de aterramento localizada no meio da linha.
Figura 3.10 – Perfil das correntes de arco secundário ao longo da linha para diferentes resistências de falta e chaves de aterramento localizadas no início e fim da linha.
Figura 3.11 – Perfil das correntes de arco secundário ao longo da linha para diferentes resistências de falta e chaves de aterramento localizadas no início, meio e final da linha.
Figura 3.12 – Perfil das correntes de arco secundário ao longo da linha para diferentes resistências de falta e chaves de aterramento localizadas a cada 500 km na linha.
O uso de chaves de aterramento rápidas se mostra mais eficiente quando sua distribuição ao longo da linha de transmissão aumenta. Esse resultado confirma as pesqui- sas anteriores em relação ao uso da solução, (GATTA; ILICETO, 1992). Com a inserção de 6 chaves de aterramento ao longo da linha, a corrente de arco secundário esperada atinge valores de aproximadamente 1 kA em seu pior local de falta. A inserção de um número maior de chaves contribuiria para a redução ainda maior dessa magnitude. No entanto, a instalação de componentes ao longo do sistema adiciona um fator de insegu- rança na operação e manutenção da linha MCO+. Haveria uma redução na confiabilidade da alternativa e a eliminação de uma das principais vantagens da transmissão em meio comprimento de onda que se caracteriza por ser uma transmissão ponto a ponto. Essa característica auxilia na redução de custos dessa opção, tanto custos de instalação quanto de manutenção. Além disso, a comunicação do sistema de proteção da linha com as chaves de aterramento seria de extrema importância ao funcionamento da solução, já que no caso de um atraso ou falha a manobra não teria sucesso.
O uso de chaves de aterramento rápidas teoricamente poderia ser aplicado, no entanto, insere riscos pela adição de componentes à solução MCO+. Esse método acaba sendo, portanto, não indicado.
4 Arco secundário na linha MCO+
De forma a aprofundar os estudos apresentados no capítulo anterior, no qual foram utilizados quadripolos para representar os diversos elementos do sistema elétrico, o sistema formado pela linha de transmissão MCO+ de 1000 kV foi representado no RTDS○R
para verificação de suas características durante o regime permanente e na ocorrência de fenômenos transitórios. O diagrama unifilar do sistema utilizado é apresentado na Figura 4.1.
Figura 4.1 – Unifilar do sistema elétrico modelado no RTDS○R.
Fonte – Elaborada pelo autor.
Nessa representação o sistema elétrico é modelado de forma mais completa. Especificamente, foram utilizados sistemas equivalentes nos terminais da linha MCO+, além dos transformadores elevadores e abaixadores. Foram incluídas também lógicas de controle para a simulação de forma a se realizar a inserção de defeitos ao longo da linha de transmissão, abertura monopolar dos disjuntores modelados e medição das grandezas do sistema, auxiliando na avaliação do regime transitório. A linha de transmissão foi modelada como idealmente transposta, sendo utilizado o modelo de linha de Bergeron.
Com a presença dos equivalentes nas duas extremidades do sistema foi possível definir também as condições para simular diferentes carregamentos no sistema. A única exceção foi no caso da linha em vazio, no qual foi representado apenas o terminal emissor da linha. Essas condições operativas são apresentadas na Tabela 4.1.
Tabela 4.1 – Condições de carregamento do sistema.
Carga Tensão no terminal emissor da linha Tensão no terminal receptor da linha Potência no terminal emissor Potência no terminal receptor 1,0 𝑃𝑐 1,00 p.u. 0,95 p.u. 8400 MW 7600 MW 0,5 𝑃𝑐 1,00 p.u. 0,98 p.u. 4300 MW 3800 MW 0,0 𝑃𝑐 1,00 p.u. 1,01 p.u. 360 MW 0 MW
da linha MCO+ obtendo os perfis de tensão e corrente nas diferentes condições de carga. As Figuras 4.2 e 4.3 apresentam os valores obtidos na simulação utilizando o RTDS○R.
Figura 4.2 – Perfil de tensão ao longo da linha para diferentes níveis de carregamento.
Figura 4.3 – Perfil de corrente ao longo da linha para diferentes níveis de carregamento.
Os perfis de tensão e corrente observados são similares aos obtidos na simula- ção a partir de quadripolos. Nesse aspecto, consegue-se identificar claramente o compor- tamento da linha MCO+: relação entre tensões terminais próxima de 1,0 e corrente no
trecho central da linha com valor próximo à 1,0 p.u., independentemente do carregamento adotado.