Impactos da compensação série sobre a TRT e a TCTRT

Este item visa a avaliar o impacto da compensação série e dos sistemas de proteção do banco sobre as TRTs e TCTRTs. Para tanto, será considerada a abertura dos disjuntores dos sistemas elétricos descritos nos itens 4.1.1 e 4.1.2, de forma a correlacionar os níveis de TRT e TCTRT aos comportamentos já analisados dos sistemas de proteção do banco, das correntes na linha de transmissão e das tensões nas barras para esses casos.

As TRTs local e remota dos sistemas elétricos analisados no item 4.1.1 são apresentadas, respec- tivamente, na Figura 4.20 e na Figura 4.21, as quais consideram 𝑡0 como o instante de abertura dos disjuntores (t=150 ms). Em todos os gráficos, a envoltória de TRT apresentada (curva em preto) foi calculada pelo método de quatro parâmetros e fator de primeiro pólo de 1,5, para corrente de curto-circuito da ordem de 30% da capacidade dos disjuntores. A Tabela 4.4 e a Tabela 4.5 listam os valores máximos, por fase, para TRT e TCTRT de ambas as configurações (curto-circuito franco e falta com resistência à terra de 𝑅𝑔 = 50Ω).

4.1. ANÁLISE TRANSITÓRIA 52

(a) (b)

Figura 4.20: TRT na barra local para os casos analisados no item 4.1.1: (a) resistência de falta-terra

𝑅𝑔=50Ω; (b) curto circuito franco

(a) (b)

Figura 4.21: TRT na barra remota para os casos analisados no item 4.1.1: (a) resistência de falta-terra

4.1. ANÁLISE TRANSITÓRIA 53

Tabela 4.4: TRT para cada caso analisado. Barra Unidade Fase 𝑅𝑔 = 50Ω

Curto-circuito franco Local A 1,1683 2,0622 p.u. B 2,4327 3,0041 C 2,5080 2,9790 Remota A 1,5309 1,7869 p.u. B 2,2736 2,5959 C 2,1679 2,6309

Limite permitido pela norma = 2.25 p.u.

Tabela 4.5: TCTRT para cada configuração de falta. Barra Unidade Fase 𝑅𝑔 = 50Ω

Curto-circuito franco Local A 21,6596 61,9611 kV/𝜇s. B 18,6314 40,8480 C 33,8452 46,9656 Remota A 12,4267 12,1402 kV/𝜇s B 9,6908 7,5840 C 3,9365 14,1328

Limite permitido pela norma = 5 kV/𝜇s

Em conformidade com o comportamento apresentado na Figura 4.4 e na Figura 4.5, tanto a TRT quanto a TCTRT são mais intensas para o curto-circuito franco. Na Figura 4.20(b), o aumento da TCTRT local para o curto-circuito franco em relação à configuração com 𝑅_𝑔= 50Ω é visualizado pela maior espessura das curvas de tensão. As curvas mais espessas são decorrentes da maior magnitude das oscilações de alta frequência (associadas à TCTRT mais intensa), as quais se sobrepõem, causando este efeito visual. Destaca-se, ainda, que o aumento da TCTRT é maior para a fase A (curva em vermelho), devido à abrupta queda de tensão após o curto-circuito, como identificado na Figura 4.4(b). Para a TRT, a maior criticidade do sistema com curto-circuito franco é demonstrada pelo aumento da incidência de pontos que superam a envoltória definida por norma (em preto).

Na Figura 4.21, percebe-se maior severidade para o curto-circuito franco no terminal remoto, principalmente no que concerne à TRT. Contudo, as diferenças entre cada caso são menos significativas, devido à maior distância do terminal remoto ao local da falta. Com o curto-circuito em 10% da linha de transmissão, tem-se uma maior impedância entre o ponto de falta e os disjuntores remotos, o que contribui para limitar o aumento da TRT devido ao curto-circuito franco (b). Para todas as configurações, entretanto, há pelo menos uma fase de cada barra em que os limites de TCTRT e TRT são excedidos, de forma a se exigir disjuntores com maior capacidade de interrupção de curto-circuito. A Figura 4.22 e a Figura 4.23 apresentam, respectivamente, as TRTs local e remota dos sistemas elétricos analisados no item 4.1.2, considerando também 𝑡0 =150 ms. A Tabela 4.6 e Tabela 4.7, por sua vez, listam os valores máximos, por fase, para TRT e TCTRT de cada uma das configurações (sistema com ambas as fontes fortes e sistema com fonte local forte e fonte remota fraca).

4.1. ANÁLISE TRANSITÓRIA 54

Tabela 4.6: TRT para cada configuração de contribuição de curto-circuito das fontes. Barra Unidade Fase Ambas as

fontes fortes Fonte remota fraca Local A 1,5536 2,1475 p.u. B 3,0876 2,2491 C 3,0565 2,8600 Remota A 2,0640 3,4941 p.u. B 2,0249 3,4396 C 3,1381 3,4137

Limite permitido pela norma = 2.25 p.u.

Tabela 4.7: TCTRT para cada configuração de contribuição de curto-circuito das fontes. Barra Unidade Fase Ambas as

fontes fortes Fonte remota fraca Local A 30,7621 59,7637 kV/𝜇s B 36,2684 46,4024 C 33,1435 28,4159 Remota A 49,6150 172,6102 kV/𝜇s B 44,7451 144,7967 C 80,3818 97,2344

Limite permitido pela norma = 5 kV/𝜇s

(a) (b)

Figura 4.22: TRT na barra local para os casos analisados no item 4.1.2: (a) ambas as fontes fortes;

4.1. ANÁLISE TRANSITÓRIA 55

(a) (b)

Figura 4.23: TRT na barra remota para os casos analisados no item 4.1.2: (a) ambas as fontes fortes;

(b) fonte remota fraca.

De acordo com a Figura 4.23(b), a redução da contribuição de curto-circuito do sistema elétrico traz efeitos expressivos para os disjuntores remotos, tornando tanto a TRT, quanto a TCTRT mais intensas em relação ao arranjo de ambas as fontes fortes (Figura 4.23(a)). Isso ocorre por que se tem uma pequena fração da linha entre os disjuntores e o ponto de aplicação do curto-circuito, de forma que o aumento da impedância da fonte remota é significativo quanto à redução do coeficiente de reflexão neste trecho. Por consequência, as reflexões negativas na linha, as quais contribuem para a atenuação da TRT, são menores (ZANETTA JR., 2003). Aumentam-se, dessa forma, os níveis de TRT para o segundo arranjo. Assim, apesar do perfil de tensão nas barras ser semelhante para os dois casos (conforme indica a Figura 4.13), a TRT e a TCTRT para fonte remota fraca são mais intensas e suas taxas de amortecimento, reduzidas em relação à configuração de ambas as fontes fortes.

Conforme a Figura 4.22(b), a redução do SIR remoto também aumenta a TCTRT na barra local, contudo esse efeito é menor, devido a maior impedância da linha entre os disjuntores locais e o curto-circuito. Quanto à TRT local (Figura 4.22), ressaltam-se as diferenças para a fase B de cada arranjo (curvas em azul). Na primeira configuração (a), o GAP local não atua, de modo que o banco está conectado à linha no instante de abertura dos disjuntores. A presença do capacitor reduz o amortecimento por perdas na linha e a TRT supera o limite de 2,25 p.u. Para o segundo arranjo (b), por sua vez, o GAP atua 2,5 ms após a abertura dos disjuntores, de forma que o sistema opera como uma linha não compensada. Como consequência, a TRT máxima na fase B reduz 37,28% em relação ao caso anterior e não supera o limite definido pela norma.