O desempenho do método de chaveamento controlado foi avaliado por meio de linhas de transmissão perfeitamente transpostas na seção 4.2. Por esta razão, o método aumentaria a sua eficácia porque os parâmetros de sequência negativa e positiva da linha são os mesmos quando se considera a linha equilibrada. Por conseguinte, para a linha de transmissão com compensação, a tensão do lado da linha após a abertura mostra principalmente uma componente de frequência, associados aos parâmetros de sequência positiva.
No entanto, na prática as linhas de transmissão não são idealmente transpostas, ou seja, a linha não é balanceada para todas as frequências envolvidas no transitório eletromagnético. Para sinais de altas frequências os comprimentos não são muito maiores do que o ciclo de transposição, e, portanto, a transposição da linha deve ser devidamente representada.
Em geral, o setor elétrico brasileiro, usa o esquema de transposição 1/6 - 1/3 - 1/3 - 1/6 (com três torres de transposição). A fim de determinar a influência da transposição, a linha foi modelada como segue: idealmente transposta e com um esquema real de transposição.
O segundo trecho do sistema em estudo, com a linha de transmissão com 70 % de compensação foi escolhida para esta análise. A Figura 52 mostra a tensão entre os polos do disjuntor para quando a linha é idealmente transposta e quando a linha tem o esquema de transposição de 1/6 - 1/3 - 1/3 - 1/6. O comportamento das formas de onda foi muito semelhante, o que leva a concluir que o desempenho do método será satisfatório para ambos os casos.
4.5 Análise comparativa de métodos de controle na manobra de
religamento
Nesta seção é apresentada uma análise comparativa dos diferentes métodos utilizados no controle de sobretensões durante o religamento tripolar de linhas de transmissão. Os níveis de sobretensões são medidos no terminal receptor. As seguintes situações foram consideradas: i) Nenhum método para limitar sobretensões.
ii) Utilização do resistor de pré-inserção.
iii) Utilização do método existente de chaveamento controlado. iv) Utilização do método proposto de chaveamento controlado.
Serão apresentados os resultados gráficos das simulações de linhas de transmissão com 90 % de compensação. Os resultados das simulações da linha com 70 e 50 % de compensação são apresentados na Tabela 16.
No primeiro caso nenhum método para limitar sobretensões foi usado, ou seja, foram utilizados somente pára-raios com tensão nominal de 420 kV localizados nos terminais da linha. O tempo morto considerado foi 500 ms (os valores típicos para linhas de transmissão de 500 kV no Brasil estão na faixa de 500 a 1100 ms).
O segundo caso reproduz o uso do resistor de pré-inserção com pára-raios Ur. 420 kV localizados nos terminais da linha. O disjuntor foi fechado logo após um tempo morto de 500.ms. A sobretensão no final da linha com 90 % de compensação e a forma da onda entre os contatos do disjuntor, simuladas no RTDS são apresentada na Figura 53.
a) Tensão no terminal da linha em vazio
b) Tensão entre os terminais do disjuntor
Figura 53. Religamento tripolar utilizando resistor de pré-inserção – 90 % de compensação
No terceiro caso, utilizando o método existente para religamento tripolar, o disjuntor é fechado no cruzamento por zero do segundo, terceiro e quinto mínimo do batimento da tensão entre os polos disjuntor para linhas com 90, 70 e 50 % de compensação em derivação, respectivamente.
Deve-se mencionar que este método foi simulado de maneira ideal, ou seja, os instantes para religamento são otimistas. Na realidade o método pode apresentar dificuldade para
encontrar a exata periodicidade do batimento e pode precisar de um tempo maior para determinar a região ótima para o fechamento do disjuntor.
A Figura 54 mostra a onda de tensão entre os contatos do disjunto e no terminal da linha com 90 % de compensação, durante a manobra de religamento tripolar usando o método de controle existente.
No último caso foi simulado o método proposto. O disjuntor é fechado, no primeiro, segundo e quarto mínimo do batimento entre os contatos do disjuntor para linhas com 90, 70 e 50 % de compensação em derivação, respectivamente. A tensão entre os contatos do disjuntor e no terminal receptor para o religamento da linha com 90 % de compensação pode ser observada na Figura 55.
a) Tensão no terminal da linha em vazio
A Tabela 14 resume os resultados das simulações incluindo os tempos de religamento. Pode-se observar que utilizando o método proposto as sobretensões são ligeiramente menores do que para o método existente, mas apresenta grande vantagem na redução do tempo de religamento. Deve-se resaltar que o método existente foi modelado idealmente e qoe os tempos de religamento podem ser maiores do que os apresentados. (Em torno de 800 ms em lugar de 297 ms como apresentado Tabela 16 (FROEHLICH et al., 1997).
Tabela 14. Sobretensões no terminal receptor da linha de transmissão
90 % de compensação 70 % de compensação 50 % de compensação
Tensão no terminal da linha (pu) Tempo de religamento (ms) Tensão no terminal da linha (pu) Tempo de religamento (ms) Tensão no terminal da linha (pu) Tempo de religamento (ms) Sem controle 1,81 550 1,94 500 1,91 500 Resistor de pré-inserção 1,54 550 1,42 500 1,85 500 Método existente 1,25 740 1,28 350 1,61 297 Método proposto 1,24 360 1,15 230 1,59 239
A Figura 56 (a-c) apresenta o perfil de sobretensão para os três níveis de compensação analisados, incluindo para cada caso o método proposto bem como as alternativas analisadas anteriormente. As sobretensões foram plotadas em função da porcentagem de comprimento da linha, desde o terminal líder (0 %) até o terminal receptor (100 %).
Pode-se concluir destes gráficos que a redução de sobretensões utilizando o método proposto é ligeiramente menor do que do método existente, mas a diferença é significativa quando comparada com o resistor de pré-inserção. Este comportamento se repete para os três níveis de compensação.
a) 90 % compensação
b) 70 % compensação