INTRODUÇÃO A SISTEMAS DE ENERGIA ELÉTRICA

UNIVERSIDADE ESTADUAL DO OESTE DO PARANÁ

UNIOESTE - CAMPUS DE FOZ DO IGUAÇU

CENTRO DE ENGENHARIAS E CIÊNCIAS EXATAS

CURSO: ENGENHARIA ELÉTRICA

DISCIPLINA: INTRODUÇÃO A SISTEMAS DE ENERGIA ELETRICA

DOCENTE: ADRIANO BATISTA DE ALMEIDA

ANA FABIOLA RIOS

JHENNYFER CAROLINE DA SILVA

O TRANSFORMADOR DE POTÊNCIA

FOZ DO IGUAÇU

2017

SUMÁRIO

1.        INTRODUÇÃO        3

2. OBJETIVOS        3

3. DESENVOLVIMENTO        4

3.1 ATIVIDADE 1: Modelo e desempenho de transformadores        4

3.2 ATIVIDADE 2: Valores por unidade em transformadores        6

3.3 ATIVIDADE 3: Transformadores reguladores        7

4. CONCLUSÃO        10

5. REFERÊNCIAS        10

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1. INTRODUÇÃO

Através de analises de diferentes casos, será realizado o estudo de do funcionamento dos transformadores, tentando entender como variações em diferentes parâmetros podem alterar a tensão e potências geradas e consumidas.

Foi utilizado o auxílio de software MATLAB e Powerworld para melhor visualização e entendimento dos comportamentos mencionados acima através de gráficos e tabelas.

2. OBJETIVOS

• Analisar o funcionamento dos transformadores em função da variação do fator de potência.
• Analisar o comportamento das correntes e potências nos transformadores.
• Compreender o funcionamento dos transformadores reguladores, por meio da variação de parâmetros.

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3. DESENVOLVIMENTO

3.1 ATIVIDADE 1: Modelo e desempenho de transformadores

        Para a atividade 1 desse experimento, foi estudado o caso de um transformador trifásico de 400 MVA, 240/24 kV, conectado em Y/ Δ, tem uma impedância série equivalente de 1,2 + j6 Ω/fase referida ao lado de alta tensão. O transformador supre uma carga de 400 MVA com fator de potência 0,8 em atraso e tensão terminal de 24 kV (de linha) em seu lado de baixa.

        Utilizando o circuito monofásico equivalente (Figura 1), é possível determinar a tensão para o lado de alta tensão:

[pic 1]

Figura 1: Circuito equivalente monofásico. Fonte: Notas de aula, Lotero.

        Analisando o modelo do circuito, é possível notar que há uma queda de tensão antes dos terminais do transformador, consequentemente espera-se que a tensão em V1 seja maior quando comparada a E1, quando se trata de uma carga indutiva, como é proposta no caso base apresentado. Através dessas análises e das equações propostas por [1] no capitulo 3, foi possível calcular a tensão de linha nos terminais de alta tensão, onde obteve-se o seguinte resultado:

VLL = 247,69 31,57° kV[pic 2]

        Em seguida foram analisados a tensão de linha no lado de alta tensão e a regulação, variando-se o fator de potência entre 0,8 capacitivo, até 0,8 indutivo.

        De acordo com o circuito, e com as análises realizadas em relatórios anteriores analisando cargas indutivas, resistivas e capacitivas, espera-se que a tensão em V1 em relação ao terminal de alta tensão do transformador se comporte da seguinte maneira (Figura 2):

[pic 3]

Figura 2: Diagrama fasorial do comportamento de carga indutiva, resistiva e capacitiva. Fonte: Notas de aula. Lotero.

        Em que a tensão Vs, representa a tensão V1 e a tensão Vr apresenta a tensão E1.

 Com relação à regulação, essa variação da tensão na V1 ocorre de acordo com a carga, faz com que haja uma distorção da relação de transformação entre V1 e V2 do circuito completo, no entanto, as tensões E1 e E2 mantém a relação de transformação de projeto e é fixo. Sendo assim, podemos afirmar de acordo com a equação 1 que quanto mais indutiva é a carga, maior é a regulação, e quando mais capacitiva, chegando à valores negativos para a regulação.

 - Eq. 1[pic 4]

Os resultados obtidos para a tensão de linha e a regulação para o lado de alta tensão podem ser observados na Figura 3.

[pic 5]

Figura 3: Gráficos da tensão no lado de alta do transformador e da regulação, variando o FP para cada caso. Fonte: Autoras.

3.2 ATIVIDADE 2: Valores por unidade em transformadores

        Para a realização da atividade 2, foi proposto o seguinte caso base (Figura 4):

[pic 6]

Figura 4: Caso base para a atividade 2. Fonte: Prática 5, Adriano Batista.

        Primeiramente foi feito o diagrama das impedâncias com o sistema em por unidade, na tabela abaixo serão representadas as bases de cada parte do circuito, os resultados obtidos podem ser observados na Tabela 1:

Tabela 1: Resultados dos elementos de base para o sistema apresentado. Fonte: Autoras.

Elemento	Gerador	Linha	Carga
Potência	100 MVA	100 MVA	100 MVA
Tensão	20kV	230kV	12,86kV
Impedância	4Ω	32Ω	1,65Ω
Corrente	5kA	0,43kA	7,78kA

        A partir desses resultados foi possível obter o diagrama de impedâncias em por unidade, que pode ser observado na Figura 5.

[pic 7]

Figura 5: Diagrama de impedâncias do sistema em por unidade. Fonte: Autora.

Para a segunda etapa desta atividade, foi solucionado o caso base considerando que o motor M1 está com 120 MVA, fator de potência 0,8 em atraso, e o motor M2 com 60 MVA, fator de potência 0,85 em avanço, determinar a tensão na barra na qual está ligado o gerador e as FEMs internas dos motores. A tensão na barra onde estão ligados os motores é mantida em 12,8 kV. Utilizando as equações para transformadores trifásicos propostas pela referência [1] no capítulo 3, obteve-se os resultados que podem ser observados na Tabela 2.