AS FALTAS EM SISTEMAS DE POTÊNCIA

CENTRO DE ENGENHARIAS

ENGENHARIA ELÉTRICA

SISTEMAS ELÉTRICOS

FALTAS EM SISTEMAS DE POTÊNCIA

  2017

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1. INTRODUÇÃO

1.1 Transitórios Eletromagnéticos

A área de transitórios eletromagnéticos envolve uma ampla gama de fenômenos, provocados por variações súbitas de tensão ou corrente nos sistemas elétricos, inicialmente em estado de regime permanente na grande maioria dos casos. Essas variações súbitas de tensão e corrente são provocadas por descargas atmosféricas, faltas no sistema ou operação de disjuntores.

Um estudo de transitórios tanto pode levar à especificação dos dispositivos de proteção dos equipamentos de um sistema elétrico quanto pode permitir a determinação dos motivos que provocaram uma perturbação no sistema e pode ser realizado através de modelos em escala reduzida, de simuladores analógicos, de simuladores digitais ou de simuladores híbridos.

Os simuladores digitais têm alcançado notáveis progressos, tendo em vista a evolução apresentada na velocidade de processamento e nas configurações dos computadores atuais. Pode-se afirmar que não há grandes limitações para a modelagem de qualquer componente do sistema elétrico em programas digitais. Qualquer equivalente elétrico, ou desenvolvimento teórico, baseado em características elétricas conhecidas, ou possíveis de serem determinadas por ensaios, pode ser representado por um conjunto de instruções e acoplado num programa digital para o cálculo de transitórios. Com a evolução dos computadores, e devido aos custos envolvidos, pode-se afirmar que a tendência atual para a simulação de transitórios está nos simuladores digitais.

1.2 Alternative Transient Program - ATP

O ATP Draw (Alternative Transient Program) é um software dedicado para estudos eletromagnéticos, possuindo uma série de aplicações e vantagens. Por meio dele é possível modelar adequadamente os sistemas elétricos, reproduzindo o mais fiel possível a configuração elétrica real das redes, além de apresentar o diagrama unifilar em um ambiente gráfico. Ele possui recursos para modelar tanto os sistemas de transmissão como os de distribuição em uma mesma plataforma, permitindo as análises de transitórios eletromagnéticos para diferentes configurações operacionais.

Devido a extensa gama de fenômenos aos quais se aplica e dada as suas características muito particulares (programa distribuído livremente a qualquer usuário e desenvolvido por muitos colaboradores), não tem uma documentação que possa ser considerada satisfatória, principalmente para usuários inexperientes. O manual do programa é muito extenso, contém informações sobre vários aspectos do ATP, e, por estes motivos, há uma dificuldade muito grande para a sua consulta.

É de grande importância a experiência do usuário para a obtenção de resultados confiáveis, sendo recomendável que os principiantes sejam sempre orientados por um usuário mais experiente ou então que adquiram a necessária experiência partindo de simulações bem simples. O objetivo desse experimento é avaliar o impacto de faltas simétricas e assimétricas em sistemas de potência.

1. PROCEDIMENTO

Considere o sistema de potência hipotético apresentado na figura abaixo.

Figura 1 – Sistema de Potência Hipotético[pic 1]

Fonte: Guia Experimental

Onde o gerador G1 possui reatância série nula e tensão nominal de 220V, 60Hz, e alimenta uma carga trifásica equilibrada puramente resistiva de 100 Ω/fase através de uma linha de transmissão cuja impedância série é formada por uma resistência de 50 Ω/fase e uma indutância de 300 mH/fase. O acoplamento mútuo entre as fases da linha de transmissão é desprezado.

2.1. Questões a serem solucionadas

1. Considerando o sistema da Figura 1, determine as correntes de linha e as tensões de fase na carga para o sistema íntegro.
2. Determine, na barra 2, as correntes de curto-circuito:

1. Trifásico;
2. Fase-terra;
3. Bifásico;
4. Bifásico-terra.

1. Para cada falta no item anterior, determine:

1.  As tensões de fase na barra 2;
2. As correntes na linha de transmissão;

1. Anote os resultados nas tabelas correspondentes que se seguem.

Deve-se desenhar o circuito no software ATP Draw e conectar os instrumentos de medição conforme a Figura 2 e anotar os valores calculados e os valores medidos resultantes da simulação no ATP.

Anotar e analisar tudo que deve ser feito conforme os procedimentos anteriores e comparar os resultados calculados e medidos no sowftawere. Alem de determinar quais seriam os valores das correntes de curto-circuito trifásico e fase-terra para uma carga em Δ e para um sistema em vazio.

Figura 2 – Conexão dos equipamentos de medição

[pic 2]

Fonte: Guia Experimental

1. ANÁLISE DE CÁLCULOS

1. Sistema Íntegro

Utilizando o software ATP para implementar o circuito da Figura 3 abaixo, plota-se os gráficos de correntes de fase e tensão de fase, respectivamente, Gráfico 1 e Gráfico 2.

Figura 3 - Circuito no ATP Draw.

[pic 3]

Fonte: Autoria própria, 2017.

Gráfico 1 - Correntes de fase

[pic 4]

Fonte: Autoria própria, 2017.

Gráfico 2 - Tensões de Fase

[pic 5]

Fonte: Autoria própria, 2017.

Tabela 1 – Valores para o sistema da Figura 2.

Sistema Íntegro	Tensões de Fase na Carga (V)	Corrente de Linha (A)
Va	Vb	Vc	Ia	Ib	Ic
Valores Calculados	67,6	67,6	67,6	0,676	0,676	0,676
Valores Medidos	67,61	67,61	67,61	0,6757	0,6757	0,6757

Fonte: Autoria própria, 2017.