Estudo de Religamento Tripolar de Linhas de Transmissão

O estudo de religamento tripolar de linhas de transmissão, em complementação aos estudos de energização de linhas de transmissão e rejeição de carga, deve ser desenvolvido dentro das atividades para o projeto básico da instalação, com os seguintes objetivos principais:

• Avaliar as máximas sobretensões transitórias que serão impostas aos barramentos das subestações e aos equipamentos terminais das linhas de transmissão;

• Avaliar as energias dissipadas nos para-raios, tendo em vista o seu dimensionamento sob o ponto de vista da capacidade de absorção de energia;

• Verificar a adequação da coordenação de isolamento das estruturas das linhas de transmissão frente a surtos de manobras, efetuando-se a integração com os estudos de seu projeto básico.

As manobras de religamento tripolar, de maneira geral, sempre resultam nos piores valores das sobretensões, em complemento às obtidas no estudo da manobra de energização da linha de transmissão.

3.2.5.1. Diretrizes para os Estudos de Religamento Tripolar

Deve-se avaliar o religamento tripolar, considerando:

• Manobras com e sem sucesso, a partir dos dois terminais da linha de transmissão, considerando sempre conectados os reatores fixos da linha, caso existentes, e com reator (ou resistor) de neutro, quando este for recomendado; as indisponibilidades dos reatores devem ser consideradas somente quando forem manobráveis por meio de energização; • Linhas em circuito simples, que não compartilhem a mesma faixa com outras linhas

de transmissão, poderão ser modeladas com parâmetros distribuídos, valendo-se da representação de Bergeron, com parâmetros desacoplados. Entretanto, quando existirem linhas de transmissão em circuito duplo, com circuitos na mesma torre, a modelagem deve considerar, todos os acoplamentos eletrostáticos e eletromagnéticos presentes entre fases e entre circuitos.Também deve ser representado o esquema de transposição, quando este for empregado. Nesse caso, deve(m)-se representar a(s) linha(s) de transmissão na base de dados do ATP, através da sua matriz de transformação modal, obtida com o

processamento da rotina Line Constant do programa ATP, levando-se em consideração os dados de projeto da linha (geometria torre típica, características do cabo fase, cabos para-raios e flechas). No item 0 – Anexo C do presente documento é apresentado um caso, como exemplo desse tipo de modelagem requerida. Nos casos em que houver linhas de transmissão, com comprimentos apreciáveis, que corram em paralelo com outras linhas, por longos trechos, na mesma faixa de passagem ou em situações onde a distância entre eixos dessas linhas seja pequena, o tipo de modelagem acima poderá, em alguns casos, vir a ser necessário. Ressalta-se também que pode ocorrer, numa linha em paralelo, que não pertença ao empreendimento, indução de tensão que traga consequências para sua operação.

Deve ser considerada a seguinte sequência de eventos:

• Defeito monofásico aplicado em um dos terminais ou no meio da linha de transmissão; • Abertura tripolar do terminal mais próximo ao defeito com o tempo após a sua incidência,

definido de acordo com a Tabela 3 do item 8.2.12 do submódulo 23.3 dos Procedimentos de Rede do ONS, em função da tensão nominal da rede;

• Abertura da outra extremidade da linha com um tempo correspondente ao da transferência de disparo da proteção de 20ms, após abertura do 1º terminal;

• Extinção do defeito, após a abertura do segundo terminal (tempo de extinção típico da ordem de quatro ciclos);

• Contagem do tempo morto para o religamento de 500ms;

• Simulação do religamento estatístico, com amostragem de duzentos chaveamentos por manobra estudada.

No caso do estudo do religamento tripolar para linhas de transmissão com compensação série, é necessário realizar o by-pass do capacitor série após a aplicação do defeito, considerando-se as informações do projeto básico do equipamento; caso ainda não estejam disponíveis, devem-se considerar os tempos para o by-pass, conforme recomendado no item 9.2.1.10 do submódulo 23.3 dos Procedimentos de Rede do ONS.

Na avaliação de religamento tripolar, para a etapa de projeto básico, deve-se manobrar com a compensação serie já reinserida, antes do religamento da linha de transmissão.

Aplicam-se as diretrizes do item 3.2.2.3 do presente documento, relativo aos parâmetros da simulação, devendo-se, no caso do religamento tripolar, ajustar o tempo total da simulação e apresentação dos resultados com margem suficiente para abranger todas as temporizações envolvidas na manobra, geralmente da ordem de 800ms.

A Figura 3.4, a seguir, apresenta como exemplo das temporizações envolvidas nesse tipo de manobra o oscilograma da sobretensão no meio de uma linha de transmissão de 230kV, também com defeito monofásico aplicado, no meio da linha, ao religamento tripolar sem sucesso, a partir de um dos terminais.

Figura 3.4. Religamento Tripolar – Temporizações Envolvidas na Manobra.

A localização dos pontos de aplicação dos defeitos pode ser orientada a partir dos casos que apresentaram as piores sobretensões no estudo de energização da linha de transmissão.

3.2.5.2. Premissas para Ajuste dos Casos ATP

O caso base do ATP a ser utilizado nas simulações do religamento tripolar deve ser o mesmo adotado nos estudos das manobras de energização, considerando-se os aspectos dos ajustes do fluxo de potência e das tensões de pré-manobra, conforme diretrizes estabelecidas no item 3.2.4.2 do presente documento.

3.2.5.3. Desenvolvimento das Simulações e Análises

Em função da aleatoriedade dos instantes de fechamento dos polos do disjuntor, o estudo do religamento tripolar será realizado de maneira estatística, considerando-se, pelo menos, uma amostragem de duzentos chaveamentos.

Para o controle das sobretensões, deve ser adotado, quando necessário, resistor de pré-inserção, devendo ser informado o seu valor (em ohms) com o tempo da inserção (ms).

Para a modelagem do disjuntor no programa ATP, aplicam-se as recomendações do item 9.2.1 dos Procedimentos de Rede do ONS, destacando-se os seguintes aspectos:

• O disjuntor deve ser representado através de chave estatística, com os tempos de fechamento caracterizados por distribuição gaussiana, com média uniformemente distribuída ao longo de um ciclo da senoide, sendo recomendados, pelo menos, (±2) desvios padrões em correspondência com a máxima dispersão entre polos das três fases do disjuntor;

• A modelagem de disjuntores dotados de resistores de pré-inserção, tanto para os contatos principais quanto para os auxiliares, deve ser feita por chaves estatísticas; a operação dos contatos principais deve ocorrer de maneira dependente daquela associada aos contatos auxiliares, após o tempo de inserção dos resistores das três fases, levando-se em conta sua dispersão e tempo médio.

No desenvolvimento do estudo, as análises devem focar-se nos aspectos relevantes para o projeto básico da instalação, destacando-se: o valor das sobretensões a que ficam submetidos os equipamentos localizados nas subestações e nos terminais das linhas de transmissão; os para-raios de linha, que devem ser dimensionados para dissipar, sozinhos, a energia resultante da manobra de energização/religamento; e a verificação da coordenação de isolamento da linha de transmissão frente às sobretensões fase-fase e fase-terra, advindas da manobra da linha.

Para efeito da determinação da sobretensão a ser usada como referência — tanto para a coordenação de isolamento da linha de transmissão, como para o surto de manobras —, devem ser consideradas as que são resultantes do religamento tripolar sob condição sem defeito, visto que, sob falta, haverá o desligamento da linha pela atuação da proteção. Já para o dimensionamento da capacidade de dissipação de energia nos para-raios, deve ser considerada a condição da manobra sob falta.

3.2.5.4. Apresentação dos Resultados

A apresentação dos resultados estatísticos das simulações no documento do estudo deve ser feita em tabelas e conter: a identificação do caso estudado; a configuração do sistema; o local do defeito, quando aplicado; o valor da tensão de pré-manobra (pu); os valores médios (pu); os desvios padrões (pu); os valores máximos(pu); e a energia dissipada nos para-raios (KJ), para todos os pontos de interesse investigados.

Devem também ser efetuadas simulações determinísticas, a ser apresentadas em gráficos com as formas de onda das sobretensões e das energias dissipadas nos para-raios, correspondentes às condições mais críticas encontradas.

Na apresentação dos gráficos com as formas de onda das sobretensões e energia dissipada nos para- raios, é preciso haver coerência na escala dos tempos que caracterizam os fenômenos de transitórios

eletromagnéticos, conforme diretriz estabelecida no item 3.2.2.3 do presente documento.

O item 8.4 apresenta uma sugestão de itens a ser contemplados no relatório dos estudos de transitórios eletromagnéticos de energização, religamento tripolar e rejeição de carga.