XXII Seminário Nacional de Distribuição de Energia Elétrica SENDI 2016 - 07 a 10 de novembro
Curitiba - PR - Brasil
Jairo Rodrigo Corrêa
Copel Distribuição S.A.
jairo.correa@copel.com
Monitoramento em subestações para atender as especificações de conformidade da ANEEL.
Palavras-chave AUTOMAÇÃO DE SUBESTAÇÃO BANCO DE CAPACITORES REGULADORES DE TENSÃO RELIGADORES AUTOMÁTICO TRANSFORMADORES DE POTÊNCIA Resumo
Grande parte dos processos de referentes a conformidade e continuidade, conseqüentemente também os de ressarcimento de danos podem ser tratados previamente através de um acompanhamento diário dos dados provenientes do sistema de automação das subestações.
O presente trabalho visa contribuir com a adequação nos limites de tensão estabelecidos pela Agência Nacional de Energia Elétrica, bem como o acompanhamento de grandezas como tensões, correntes e potencias, através do monitoramento e as respectivas adequações, quando necessário, em redes de 34,5 e 13,8 kV a fim de assegurar o fornecimento de energia elétrica em conformidade, utilizando diariamente das medições de grandezas do sistema de automação das subestações.
Foram utilizados valores como referência para a classificação quanto à violação de tensão 13,8 kV, violação de tensão 34,5 kV, desequilíbrio percentual dos alimentadores, potência reativa Indutiva, potência reativa capacitiva e equipamentos em estado Interrogado (sem comunicação).
Segundo as anomalias detectadas são solicitados serviços como, por exemplo, a verificação da operacionalidade, calibração, revisão de ajustes ou necessidade de inclusão de reguladores de tensão ou bancos de capacitores, balanceamento em alimentadores, por exemplo.
1. Introdução
Este trabalho visa contribuir com a adequação nos limites de tensão estabelecidos pela Agência Nacional de Energia Elétrica, especificamente através monitoramentos e adequações necessárias em redes de tensão 34,5 e 13,8 kV a fim de assegurar o fornecimento em conformidade.
O motivo e o interesse no desenvolvimento deste projeto é incentivar a utilização de recursos já disponíveis nas subestações bem como outros futuros registros em analisadores de qualidade de energia, equipamentos especiais instalados como reguladores de tensão e religadores, telemedições em unidades consumidores de clientes do grupo A, para análise dos resultados obtidos visando uma melhor adequação com ajustes, transposições de fase e balanceamento de alimentadores, conforme a necessidade.
AUTOMAÇÃO DE SUBESTAÇÃO
A automação de uma subestação tem por finalidade a operação do sistema elétrico visando atender exigências cada vez maiores no que diz respeito ao desempenho, complexidade e segurança, buscando melhoria na qualidade do fornecimento de energia elétrica ao consumidor, sob os aspectos de continuidade e conformidade.
A operação das subestações é baseada em sistemas de controle e supervisão digitais. Devido à grande concentração e para que não houvesse perda de confiabilidade, seria necessário automatizar procedimentos operacionais realizados pelos operadores.
Foram analisadas as funções que causariam maior impacto na operação, qualidade da energia e confiabilidade do sistema, sendo definido que estas funções seriam automatizadas e implantadas localmente nas subestações, sendo supervisionadas e controladas à distância pelos centros de operação.
CARACTERÍSTICAS DO EQUIPAMENTOS TELECOMANDADOS. BANCO DE CAPACITORES
Podem ser fixos ou automáticos:
Fixos: aqueles que, estando em operação conforme um período preestabelecido, as manobras nas chaves a óleo são efetuadas pelo bastão de manobra.
Automáticos: aqueles que operam através de um controle eletrônico e que obedecem, principalmente, ao nível de tensão do sistema.
As manobras nas chaves a óleo normalmente são efetuadas através do controle eletrônico, O controle eletrônico é alimentado pelo transformador de potencial existente no circuito do banco.
Através do relatório diário de potência reativa indutiva acima de 1,2 MVAr, pode-se deduzir a necessidade de manutenção, novo ajuste ou bancos de capacitores adicionais.
Figura 1
REGULADORES DE TENSÃO
A tensão pode ser aumentada ou diminuída em passos de 10%, porém este estágio na aplicação prática é muito grande. Um repentino aumento na tensão, na ordem de 10%, poderá causar efeitos adversos.
Uma boa regulagem pode ser obtida pela ligação dos enrolamentos série com aumentos menores.
Se o enrolamento série desta máquina conectado na direção de aumento for derivado em oito passos iguais, a tensão pode ser aumentada em pequenos passos de 1.1/4%.
Todavia ocorre uma descontinuidade durante a mudança de um tap para outro.
Para eliminar esta descontinuidade durante as mudanças de tap, dois dedos movidos mecanicamente são alinhados simultaneamente para operarem com uma única unidade. Estes serão fisicamente distanciados, de forma que ambos os dedos não possam ser desligados simultaneamente. Enquanto um estiver movendo-se entre os contatos, o outro estará efetuando uma conexão positiva.
Os dois dedos móveis são conectados juntos, através de um reator ponte ou autotransformador preventivo, impedindo, assim, o curto-circuito das espiras do enrolamento. O tap central do autotransformador é ligado à bucha da carga.
Através do relatório diário de violações de tensão (34,5 ou 13,8 kV) fora dos limites estabelecidos pela ANEEL, pode-se deduzir a necessidade de manutenção, novo ajuste ou a inclusão bancos reguladores de tensão, caso ainda não exista.
Figura 2
TRANSFORMADORES DE POTÊNCIA
Os conceitos de primário e secundário são relativos, visto que o transformador é perfeitamente reversível: o primário pode passar fornecer energia; e o secundário a absorvê-la. Prefere-se por isso, em geral, as denominações “lado de alta tensão” (enrolamento que recebe ou entrega energia sob a maior das duas tensão) e “lado de baixa tensão” (enrolamento que fornece ou recebe energia sob a menor das tensões).Essas denominações vão corresponder melhor às características construtivas dos enrolamentos.
Através do relatório diário de violações de tensão (34,5 ou 13,8 kV) fora dos limites estabelecidos pela ANEEL, pode-se deduzir a necessidade de reposição de elos fusíveis ou redimensionamento do transformador de potência.
RELIGADORES AUTOMÁTICO
A empresa vem desenvolvendo há anos um programa de implantação de religadores em subestações e redes de distribuição urbanas e rurais, com isso, há crescente necessidade de elementos capacitados para a operação dos diversos tipos de religadores utilizados pela Empresa, ajustados à Segurança e às normas estabelecidas para cada tipo e modelo.
Através do relatório diário de desequilíbrio de corrente, especificamente para alimentadores operando sob a tensão 34,5 kV em conjunto com falhas momentâneas registradas, pode-se deduzir a necessidade de revisão de ajustes de proteção ou equilíbrio de cargas no alimentador.
Figura 4
2. Desenvolvimento
Durante o início da execução deste projeto foi criada uma rotina que cria uma cópia de segurança da base de dados do sistema de automação de subestações do dia anterior, contendo as seguintes grandezas: tensão, corrente, potência e status dos equipamentos.
Para a verificação dos níveis de tensão das barras 34,5 kV e 13,8 kV, sob os limites estabelecidos pelo PRODIST da ANEEL, as mesmas são classificadas em ordem decrescentes de acordo com as maiores quantidades de violações, sendo que este critério utilizado serve para a priorização das intervenções para regularização.
A classificação das leituras, conforme a tensão de atendimento é feita segundo faixas em torno da tensão de referência , sendo que para os pontos de conexão em Tensão Nominal superior a 1 kV e inferior a 69 kV para a Tensão de Atendimento obedece aos seguintes valores, de Faixa de Variação da Tensão de Leitura em Relação à Tensão de Referência:
Tabela 1
No mesmo script são verificados os valores de corrente elétrica para cada um dos alimentadores, sendo calculados para cada um destes o percentual de desequilíbrio também de forma decrescente. Quando são associados para os circuitos que operam sob a tensão de 34,5 kV podem ser associados a eventos de falhas momentâneas e ocorrências de aberturas acidentais por desequilíbrio.
O desequilíbrio das correntes registradas foi calculado de acordo com a seguinte equação: D = (I mais afastada – I média) / I média * 100 (1) onde;
D = desequilíbrio percentual entre as correntes; I média = corrente elétrica média;
I mais afastada = corrente elétrica mais afastada da média;
Com relação às potências reativas indutivas e capacitivas foram considerados como padrão os bancos de capacitores de 1,2 Mvar das subestações, pois desta forma fica mais nítida a necessidade de abertura ou fechamento, conforme a curva de carga e horários utilizados. Assim na relação de potência reativa indutiva fica clara a necessidade de bancos de capacitores fechados naquele momento ou ainda abertos em outras ocasiões, evidenciando uma possível falha do equipamento ou necessidade de revisão de ajustes.
A relação de equipamentos interrogados é utilizada para informação às áreas de Centro de Operação da Distribuição (COD) e de Manutenção (Eletroeletrônica, Eletromecânica ou de Serviços Operacionais) todas em conjunto.
Relatórios
Foram definidos scripts criados com a ferramenta de auditoria ACL que possui ferramentas automatizadas para a geração dos relatórios diários que são publicados em um painel divulgado na região de abrangência da Divisão de Controle de Qualidade Centro-Sul.
Os relatórios mais comuns e já utilizados são:
Relatório de Violações de Tensão em 13,8 kV: Lista contendo um resumo em ordem decrescente das subestações que apresentaram violações nos valores e tensão das barras 13,8 kV.
Figura 5
Relatório de Violações de Tensão em 34,5 kV: Lista contendo um resumo em ordem decrescente das subestações que apresentaram violações nos valores de tensão das barras 34,5 kV.
Figura 6
Relatório de Desequilíbrio de Corrente nos Alimentadores: Lista contendo um resumo em ordem decrescente com os maiores desequilíbrios registrados nos alimentadores conectados as barras 34,5 e 13,8 kV das subestações.
Relatório de Potencia Reativa Indutiva: Lista contendo um resumo em ordem decrescente dos alimentadores com as maiores incidências de potência reativa indutiva acima de 1,2 MVAr (capacidade típica de um banco de capacitor de subestação) registrados nas barras 34,5 e 13,8 kV das subestações.
Figura 8 Figura 9
Relatório de Equipamentos Interrogados: Lista contendo um resumo em ordem decrescente com as maiores incidências de equipamentos sem comunicação (em estado interrogado) nas barras 34,5 e 13,8 kV das subestações.
Figura 10
Os relatórios são resumidos para facilitar a percepção de cada parâmetro e, baseado nos requisitos da aplicação e dos recursos existentes no software.
Devido ao fato destes relatórios serem relatórios demasiadamente extensos (com vários cálculos e relacionamentos) dentro da automação, pois, podem afetar drasticamente o desempenho do sistema, portanto os relatórios complexos são processados pelo aplicativo ACL.
Trata-se de uma atividade diária de monitoramento para a área de controle de qualidade, necessária para um bom funcionamento das subestações.
Grande parte dos processos referentes a conformidade e continuidade, conseqüentemente também de ressarcimento de danos, podem ser tratados previamente através da análise diária dos dados provenientes do sistema de automação das subestações, utilizando valores como referência para a classificação quanto a Violação de Tensão 13,8 kV, Violação de Tensão 34,5 kV, Desequilíbrio Percentual de Alimentadores, Potência Reativa Indutiva, Potência Reativa Capacitiva e Equipamentos em Estado Interrogado (sem comunicação).
Resultados obtidos:
Relatório de Violações de Tensão em 13,8 kV: Foram detectadas e tratada anomalias nas subestações: Guarapuava, Inácio Martins, Prudentópolis, enquanto outras como: Reserva, Curiúva e Xisto tiveram associados os problemas de desequilíbrio dos alimentados, encaminhados para estudo de balanceamento.
Relatório de Violações de Tensão em 34,5 kV: Foram detectadas e tratada anomalias nas subestações: Guarapuava, Inácio Martins, Prudentópolis, enquanto outras como: Reserva, Curiúva e Xisto tiveram associados os problemas de desequilíbrio dos alimentados, encaminhados para estudo de balanceamento.
Relatório de Desequilíbrio de Corrente nos Alimentadores: Foram detectados desequilíbrios associados a violações de tensão nos alimentadores das subestações Reserva, Curiúva e Xisto.
Relatório de Potencia Reativa Indutiva: Foi priorizada a entrada em funcionamento do banco de capacitores da subestação Belém, apontada por este relatório.
Relatório de Equipamentos Interrogados: São enviadas diariamente ao Centro de Operação da Distribuição e Manutenção Eletroeletrônica as anomalias, especialmente no funcionamento de banco de capacitores, comumente resolvidos no mesmo dia, como exemplo as subestações Coreano, Rebouças e Teixeira Soares.
Os relatórios são resumidos para facilitar a percepção de cada parâmetro, baseado nos requisitos da aplicação e dos recursos existentes no software.
4. Referências bibliográficas
AGÊNCIA NACIONAL DE ENERGIA ELÉTRICA. Procedimentos de Distribuição de Energia Elétrica no Sistema Elétrico Nacional – PRODIST: módulo 8 – qualidade da energia elétrica. Brasília, 2010.
ACL. ACL Desktop Edition. Disponível em: <http://www.acl.com/products/desktop.aspx>. Acesso em: 05 mar 2016. MARTINHO, Edson. Distúrbios da Energia Elétrica. 2. ed. São Paulo: Érica, 2012.
