Implementation phase

Nas premissas estão definidos a origem dos afundamentos de tensão considerada na estratégia, bem como os parâmetros do afundamento e a forma de aquisição dos mesmos, com vistas à obtenção de resultados aplicáveis para as necessidades de planejamento. Também são apresentadas as variáveis de influência consideradas.

Destaca-se que as premissas aqui estabelecidas têm como objetivo permitir avaliar qualitativamente o desempenho de barras do sistema elétrico em relação aos afundamentos de tensão, sob a ótica de planejamento.

A partir desta avaliação qualitativa e orientando-se por meio dos procedimentos propostos, o planejador poderá tomar decisões mais seguras quanto às ações relativas aos afundamentos de tensão.

As premissas da estratégia proposta são:

• Origem dos Afundamentos de Tensão: faltas nas LT do sistema

elétrico associadas às descargas atmosféricas. Esta premissa justifica- se, pois históricos de desligamentos no sistema elétrico concluem que, dentre seus principais elementos (transformadores, barramentos, disjuntores, chaves, geradores e LT), a maioria das faltas ocorre nas LT e são provocadas pela ação das descargas atmosféricas.

• Parâmetros do Afundamento de Tensão: amplitude, duração e

freqüência de ocorrência. Estes parâmetros são mundialmente adotados para a avaliação do desempenho de sistema elétrico relativo aos afundamentos de tensão, conforme se verifica nas metodologias citadas no capítulo 2.

Amplitude do Afundamento de Tensão: é o menor valor RMS da tensão remanescente dentre as três fases, seja para eventos monofásicos ou eventos trifásicos.

Esta definição é adotada pela metodologia EPRI/ELETROCTEK, e é também recomendada em [IEEE, 1997]. A amplitude do afundamento de tensão é calculada a partir do Método das Posições de Falta ou Curto- Circuito Deslizante. A ferramenta computacional utilizada neste trabalho, para o cálculo da amplitude do afundamento, é o software AspenTM

. O

AspenTM _{é internacionalmente utilizado nas empresas de energia para}

cálculo de curto-circuito [Aspen, 2002]. Este aplicativo computacional possui uma subrotina interna para o cálculo automático de afundamentos de tensão. Os apêndices A e B apresentam características básicas do

software e dados de saída da subrotina, respectivamente.

Duração do Afundamento de Tensão: são considerados os tempos típicos de proteção de acordo com as filosofias de proteção utilizadas. A Tabela 5.1 mostra, por nível de tensão, os tempos típicos de atuações das proteções utilizados como premissa deste trabalho.

Tabela 5.1–Tempo Típico Eliminação de Faltas [IEEE,1998b], [ IEEE,1998c], [ONS, 2002c]

V ≥ 230 kV 150

V ≤ 13,8 kV 500

V > 230 kV 100 13,8 kV < V< 230 kV 300

Tempo de Duração do Afundamento de Tensão Tensão Nominal V (kV) Tempo de atuação da proteção [ms]

É considerada neste trabalho a atuação instantânea das proteções, na primeira zona de atuação dos relés. Os valores de tempo de proteção da Tabela 5.1 são utilizados para a composição dos índices de afundamentos de tensão propostos neste capítulo.

Freqüência de Ocorrência do Afundamento de Tensão: é calculada mediante aplicação da equação (5.1).

β . ΔL

f = (5.1)

onde:

f – freqüência de ocorrência de afundamentos de tensão associada ao segmento de LT [eventos/ano];

∆L – segmento de LT representando um ponto de curto-circuito [km]; β - número de desligamentos na LT/km/ano.

Freqüentemente, o valor de β é obtido a partir das Tabelas 5.2 e 5.3, já apresentadas no capítulo 2, aqui reescritas para facilitar a compreensão da estratégia.

Tabela 5.2 – Taxa de Falhas em LT (região dos EUA) [IEEE, 1997]

Nível de Tensão (kV) Faltas/100km/ano Fase-Terra Fase-Fase-Terra Fase-Fase Trifásico

345 2,29 91% 7% 1% 1%

230 1,62 81% 16% 1% 1%

138 2,98 73% 17% 6% 4%

69 6,15 65% 22% 7% 6%

Tabela 5.3 – Taxa de Falhas em LT (região do Brasil)

Nível de Tensão Falhas/100km/ ano

69kV 5,8

161 kV – 138 kV 4,1

230 kV – 345 kV 2,1

500 kV 0,9

Com relação às taxas de falhas em LT, apresentam-se algumas considerações relevantes:

Nos valores apresentados nas Tabelas 5.2 e 5.3, admite-se que, ao longo da LT, as falhas são equiprováveis, o que de fato não é a situação real, mas uma aproximação muitas vezes razoável para estudos de planejamento.

Recomenda-se a sua utilização para efeito de comparação qualitativa do desempenho de barras do sistema em relação aos afundamentos de tensão. Não é aconselhável a sua aplicação para estimar o número de afundamentos de tensão em um consumidor;

Estatísticas de diversos países apontam as descargas atmosféricas como a principal causa de curto-circuitos em LT [Cemig, 1995], [Dias, 2002], [Visacro, 2005]. Sendo assim, a informação sobre a incidência de descargas em uma região se torna relevante no que diz respeito à freqüência da ocorrência dos afundamentos. Estudos sobre este tema vêm sendo realizados no LRC2 [Dias, 2002], [Menezes, 2006], [Visacro, 20063], mais especificamente quanto ao uso dos dados do LLS (Lightning Location System).

Os LLS se constituem numa poderosa ferramenta para aquisição de dados de descargas atmosféricas. Apresentam uma ampla gama de aplicações em estudos de proteção e operação de sistemas elétricos, sobretudo a caracterização da densidade de descargas em uma região e do nível de exposição dos componentes do sistema elétrico. Permite, ainda, o desenvolvimento de análises objetivas quanto aos aspectos geográficos e cronológicos referentes à incidência do fenômeno.

Estes sistemas, além de indicarem a localização do ponto de incidência (latitude e longitude), disponibilizam informações quanto à qualidade da estimativa desta localização (precisão da localização). Fornece também outros dados de interesse sobre cada evento de descarga registrado, tais quais o instante de

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LRC - Lightning Research Center - Núcleo de Desenvolvimento Científico e Tecnológico em Descargas Atmosféricas – Convênio UFMG / CEMIG.

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ocorrência, a polaridade, a estimativa da intensidade de corrente e a multiplicidade [Cummins, 1998].

• Variáveis de Influência do Afundamento de Tensão:

Tensão Pré-Falta: é considerada a tensão pré-falta de 1,0 p.u. em todas as barras do sistema elétrico, proposto em [IEEE, 1997];

Resistência de Falta: é considerada uma resistência de falta de 0 (zero) ohms, proposto em [IEEE, 1997]. A resistência de falta igual a 0 ohms provoca os maiores afundamentos de tensão.

Conexão dos Transformadores: o tipo de conexão dos transformadores é aquele considerado nas simulações de afundamentos de tensão, por meio da representação do SEP nos aplicativos computacionais para cálculo de curto-circuito.

Tipo de Falta: são consideradas as faltas trifásicas e monofásicas. Para os propósitos de planejamento e deste trabalho, é razoável focar nestes dois tipos de falta. As faltas trifásicas normalmente provocam as maiores amplitudes de afundamentos de tensão enquanto as faltas monofásicas são as mais freqüentes.

Sistema de Proteção: o sistema de proteção influencia a duração do afundamento de tensão. Conforme já citado, neste trabalho é considerada a atuação instantânea das proteções na primeira zona de atuação, com os valores mostrados na Tabela 5.1.

Sistema de Religamento: neste trabalho, este não é considerado, embora salienta-se que a concepção do sistema de religamento impacta na amplitude dos afundamentos de tensão provocados por religamentos automáticos de LT não satisfatórios.

5.3. AFUNDAMENTOS DE TENSÃO - ÍNDICES DE DESEMPENHO