Para o teste com a linha de um pouco mais de meio comprimento de onda, realizaram-se simulações do mesmo modo que para as linhas convencionais.
Capítulo 5. Religamento Monopolar em Linhas Convencionais e em Linhas MCO 77
5.4.1.
Comportamento em Regime Permanente
Na Figura 5.4.1 é apresentado o perfil de tensão ao longo da linha e o perfil de corrente em regime permanente é apresentado na Figura 5.4.2. As medições ao longo da linha mostram que o perfil de tensão e de corrente apresentam um comportamento adequado, porém, como a transposição é real haverá uma pequena oscilação na tensão e na corrente dentro de cada seção de transposição para o carregamento de 1 SIL. Para a condição de carga leve o desbalanço é menor e não foi visualizado.
Figura 5.4.1 – Perfil de tensão ao longo da linha de meia onda para 1 e 0,1 SIL com fonte equivalente fraca e forte – Linha de 2600 km.
Figura 5.4.2 – Perfil de corrente ao longo da linha de meia onda para 1 e 0,1 SIL com fonte equivalente fraca e forte – Linha de 2600 km.
5.4.2.
Comportamento Frente a Abertura Monopolar Sem Defeito
Após a realização da simulação em regime permanente, foram realizados os testes com e sem falta na linha. Primeiramente foi realizado o teste abrindo o polo A do disjuntor sem falta para verificar o comportamento das tensões e correntes nas fases ABC ao longo da linha, como também as correntes de neutro medidas no lado da linha dos transformadores. Na Figura 5.4.3 são apresentadas as tensões ao longo da linha para os quatros casos analisados e, na Figura 5.4.4 as correntes.
Figura 5.4.3 – Tensões ao longo da linha com a fase A aberta sem falta para 1 e 0,1 SIL – Linha de 2600 km.
Figura 5.4.4 – Correntes ao longo da linha com a fase A aberta sem falta para 1 e 0,1 SIL – Linha de 2600 km.
Capítulo 5. Religamento Monopolar em Linhas Convencionais e em Linhas MCO 79
sobrecorrentes ao longo da linha em regime permanente nas fases sãs como apresentado nas Figuras 5.4.3e5.4.4.Os piores casos de sobretensão aconteceram próximo ao terminal receptor (fonte fraca), no qual os valores ultrapassaram 1,6 pu para plena carga e 1,4 pu para carga leve, em ambos os casos na fase C. Já os piores casos de sobrecorrente aconteceram no meio da linha para fonte fraca, no qual os valores foram próximos de 1,2 pu. Nestes casos, provavelmente a função de sobretensão do relé de linha irá atuar. Os valores das correntes de neutro para cada caso são apresentados na Tabela 5.4.1.
Tabela 5.4.1 – Correntes nos neutros para fase A aberta – Linha de 2600 km. Caso InS (kA) InR (kA)
1 SIL e Vth Fraca 1,110 0,395 0,1 SIL e Vth Fraca 0,991 0,699 1 SIL e Vth Forte 0,954 0,540 0,1 SIL e Vth Forte 0,805 0,693
5.4.3.
Comportamento Frente a Abertura Monopolar com Defeito Monofásico
Após verificado o comportamento para fase aberta sem falta, foram iniciados os testes aplicando-se faltas monofásicas na fase A. Após a ocorrência do defeito, é gerada a abertura monopolar dos disjuntores da fase em falta. Nas Figuras 5.4.5 e 5.4.6 são apresentadas as tensões e correntes de cada fase, ao longo da linha, depois da abertura do polo A dos disjuntores devido à falta monofásica no meio da linha, 1300 km.Figura 5.4.5 – Tensões ao longo LT para falta na fase A com resistência de 1 Ω para o ponto de falta em 1300 km – Linha de 2600 km.
Figura 5.4.6 – Correntes ao longo LT para falta na fase A com resistência de 1 Ω para o ponto de falta em 1300 km – Linha de 2600 km.
As medições apresentadas nas Figuras 5.4.5 e 5.4.6 mostram que haverá sobretensões em alguns trechos da linha nas fases sãs ocasionadas pela abertura da fase com defeito. Para verificar o comportamento de cada fase ao longo da linha e para cada ponto de falta são apresentados nas Tabelas 5.4.2, 5.4.3 e 5.4.4 os valores das tensões de cada fase. Como no caso para linhas convencionais, foram simuladas faltas ao longo da linha e coletados os valores eficazes das correntes e das tensões para cada ponto de falta. São apresentadas apenas as tabelas com os valores das tensões, as tabelas com o comportamento das correntes são apresentadas no apêndice A, assim como nos casos para linhas convencionais. Optou-se por inserir no texto as tabelas referentes a linha de meio comprimento de onda devido a essa tecnologia ser o foco do trabalho.
Na fase A, sob falta, verifica-se poucos pontos ao longo da linha que apresentaram sobretensões, como pode ser visto na Figura 5.4.2. Já as fases sãs (B e C) apresentaram trechos grandes ao longo da linha com sobretensões. Na fase B houve sobretensões no trecho inicial entre a barra S até o trecho 1052 km com valores máximos em torno de 1,5 pu, Figura 5.4.3. As sobretensões ocorrem nos testes com 1 SIL de carregamento. Para carregamento baixo, não houve sobretensão ao longo da linha. Na fase C houve sobretensões em dois trechos: no início da linha (entre os quilômetros 186 e 1176), com valores máximos em torno de 1,6 pu e no final da linha (entre os quilômetros 1775 e 2600), com valores máximos em torno de 1,8 pu, Figura 5.4.4. Nesta fase apenas o meio da linha não apresentou sobretensões durante o defeito. Em ambos os carregamentos, ocorrem sobretensões.
Capítulo 5. Religamento Monopolar em Linhas Convencionais e em Linhas MCO 81
Tabela 5.4.2 – Nível de tensão na fase A ao longo da linha para falta monofásica na fase A ao longo da linha – Linha de 2600 km.
Tabela 5.4.3 – Nível de tensão na fase B ao longo da linha para falta monofásica na fase A ao longo da linha – Linha de 2600 km.
Capítulo 5. Religamento Monopolar em Linhas Convencionais e em Linhas MCO 83
Tabela 5.4.4 – Nível de tensão na fase C ao longo da linha para falta monofásica na fase A ao longo da linha – Linha de 2600 km.
Na Figura 5.4.7 são apresentadas as correntes nos neutros dos transformadores nas extremidades da linha de transmissão. Diferentemente das linhas convencionais,
as correntes nos neutros apresentaram valores bastante elevados e superiores aos apresentados na Tabela 5.4.1 para a fase A aberta. A influência do ponto de falta foi grande, assim como o carregamento da linha. Nas Figuras 5.4.8 e 5.4.9 são apresentados os valores da corrente de arco secundário e da tensão no ponto do defeito após a saída da falta. Em todos os pontos de falta a corrente de arco secundário foi bastante alta, assim como o valor da tensão de restabelecimento transitório para os dois carregamentos. Neste caso não é possível utilizar um tempo morto de 500 ms pelo critério estabelecido. Na Figura 5.4.10 são apresentados os pontos da corrente de arco secundário x tensão de restabelecimento transitório traçados na curva de provável extinção do arco secundário.
De acordo com os dados apresentados, a corrente de arco secundário em linhas MCO possui um comportamento muito diferente em comparação com o das linhas convencionais. Para falhas no meio da linha há valores na ordem de 1 a 2 kA, enquanto no resto da linha os valores variam de 0,5 a 1 kA. Além disso, na região central da linha o seu valor muda com a carga da linha. Isto significa que há uma alimentação eletrostática e uma alimentação eletromagnética para o arco nesta região. A última não é verificada em linhas longas convencionais, mas aparece ao longo da MCO. A alimentação eletromagnética não está presente fora da região central, ou seja, perto dos terminais a contribuição dominante é devido ao efeito capacitivo, havendo uma variação em função do aumento das tensões nas fases sãs. Há também alguma influência da potência de curto dos barramentos terminais. Adotando o critério estabelecido ou até mesmo outros critérios alternativos que utilizam somente o valor eficaz da corrente de arco secundário, não é possível viabilizar a técnica de religamento monopolar em linhas de meia onda sem a inserção de algum dispositivo que minimize a corrente de arco secundário, uma vez que a auto-extinção não ocorrerá. Outro ponto importante é o comportamento da tensão nas extremidades da linha nas fases sãs. Pode ser visto nas Figuras 5.4.3 e 5.4.4 que, durante a falta secundária, as fases sãs apresentam sobretensões (Fase C) e subtensões (Fase B) em vários trechos da linha de transmissão. Este comportamento também deve ser controlado para permitir a continuidade do serviço. Outro comportamento bastante peculiar é a tensão nas fases sãs após a eliminação do defeito, que corresponde à tensão apresentada como abertura indevida (sem defeito). Estas sobretensões também são elevadas e precisam ser controladas.
Linhas MCO necessitam de alguma técnica de atenuação específica e inovadora para habilitar o uso do religamento monopolar. A principal razão é que devido à ausência de reatores em derivação não é possível utilizar a técnica tradicional de instalar reatores no neutro destes equipamentos para compensar o acoplamento capacitivo entre as fases sãs e a fase sob falta, que é a fonte alimentadora do arco secundário. Chaves de aterramento também poderiam ser uma solução, mas um grande número de chaves seria necessário, comprometendo a natureza ponto a ponto da linha. Neste caso, vários dispositivos seriam
Capítulo 5. Religamento Monopolar em Linhas Convencionais e em Linhas MCO 85
instalados ao longo da linha, o que não é uma solução adequada. Assim, outra maneira de minimizar a corrente de arco secundário deve ser elaborada para aplicações em MCO.
Figura 5.4.7 – InS e InR para faltas ao longo da linha com resistência de 1Ω - Linha de 2600 km.
Figura 5.4.8 – Isec para faltas ao longo da linha com resistência de falta de 1Ω – Linha de 2600 km.
Figura 5.4.9 – TRT para os casos analisados – Linha de 2600 km.
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Capítulo 6
Soluções Para o Religamento
Monopolar em Linhas MCO
Com o intuito de minimizar a corrente de arco secundário em linhas MCO serão apresentadas algumas possíveis soluções. Os testes serão feitos utilizando o sistema de transmissão de energia descrito anteriormente.