ENGIE celebra três conquistas no Prêmio AEVO de Intraempreendedorismo
09/01/2025
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O presente artigo apresenta considerações relativas à operação e às características dos parâmetros elétricos dos geradores da PCH levando em conta o sistema do agente de conexão. Particularmente, aborda as implicações nas modificações na especificação original.
A PCH possui três unidades geradoras de 10,5MW cada ligadas a uma subestação de 138kV da concessionária através de um único transformador elevador de 32,5MW, conforme mostrado no diagrama unifilar simplificado da figura 1.
O esquema de manobra da subestação é barra principal e transferência. A subestação de 138kV possui duas entradas de linhas que a conectam ao sistema do agente. A subestação do agente é constituída de:
– 2 x vãos de conexões de linhas de 138kV
– 1 x vão de interligação de barras
– 1 x vão de conexão à PCH
– 1 esquema de barra simples e transferência
– 1 x sistema de proteção e controle digital
O esquema barra principal e transferência estabelece, como requisito, que a conexão do vão da conexão da PCH deve ser usada como transferência, no caso em que o vão de transferência próprio da subestação estiver indisponível. Portanto, há necessidade de comunicação, em tempo real, entre o controle do vão da PCH e o sistema de controle da subestação.
A figura 2 mostra a ligação do equivalente da PCH ligado ao sistema, para efeito de estudo de estabilidade.
Figura 2
Por exigência da ANEEL e do ONS há impedimento de operação em ilha. A fim de atender este requisito foi previsto um sistema de proteção que possui, devidamente habilitada, a função de variação instantânea de frequência (df/dt). Esta solução foi escolhida ao invés dos outros dois usados (nível de frequência e salto de vetores), tendo em vista ser a solução mais empregada e aceita por outros agentes.
A comunicação em tempo real entre o sistema de controle da subestação e da PCH é feita com o emprego de um enlace de fibra ótica e equipamentos em ambas as extremidades operando segundo o protocolo DNP3. Entre outras, uma condição restritiva de operação da PCH é a falta de corrente contínua na subestação. Nestas condições, o automatismo prevê ordem de desacoplamento sem temporização intencional da PCH.
A especificação técnica original do gerador define uma reatância subtransitória de eixo direto 0,31p.u não saturada. A proposta inicial do fornecedor atendia este requisito.
Entretanto, quando do fornecimento, a reatância garantida na folha de dados foi 0,4426, valor 43% maior do que a original. Portanto, a corrente de curto-circuito subtransitória seria menor, implicando que as correntes transitória e permanente possuirão valores menores.
Estes dois últimos resultados acarretam que a potência de curto-circuito seja menor, implicando que a aceleração da máquina seja maior com consequente risco aumentado de perda de estabilidade.
Além do acima pode ocorrer aumento dos esforços torcionais tanto no gerador como na turbina. E, no caso de um defeito que tenda a acarretar redução da frequência os reguladores de velocidade das turbinas serão insuficientes para conduzir a frequência a valores capazes de ser corrigidos pelo CAG regional de geração.
Portanto há risco de que a frequência não seja restabelecida a valores admissíveis. Significa que há grandes chances de prejuízo nas condições operativas da PCH. Foi, então, solicitado ao fabricante que modificasse o projeto, retornando aos valores especificados.
O fabricante se recusou e garantiu que a máquina obedeceria às condições de estabilidade pois os fluxos seriam mantidos. Em outras palavras, o fluxo ficaria garantido – apesar de a redução da força magneto motriz – às custas do aumento de ferro do circuito magnético.
De fato, a máquina, cuja massa original era 55 ton, passou a 70 ton. Evidentemente a constante de inércia seria modificada e precisaria ser recalculada, bem como deveria ser verificado o ângulo de carga (sen δ). Ver as equações abaixo.
onde
δ = ângulo de carga
t = tempo
ωₒ = frequência angular do sistema = 2 x π x 60Hz = 377 rad/s
Pe = Potência elétrica
V = tensão do sistema
E = tensão de geração
Xd = reatância síncrona de eixo direto do gerador
X = reatância equivalente na ligação
H = Constante de inércia (fator função do momento de inércia, em segundos)
O fabricante ainda argumentou que o aumento da reatância subtransitória implicaria em redução da corrente de curto-circuito subtransitória, reduzindo a solicitação nos demais equipamentos de BOP. Mas isto significava que este aumento de ferro seria às custas de redução de cobre.
A conclusão é que a nova máquina seria uma máquina mais barata do que a originalmente ofertada e, por isto, foi solicitado um desconto no valor original, ficando este ponto a ser discutido no âmbito comercial, fora da análise técnica.
Foram tomadas providências específicas para a comunicação entre a PCH e a subestação do agente bem como a implantação de um esquema anti-ilhamento.
A modificação de um parâmetro da máquina trouxe implicações ao sistema em questão. Desta forma, alguns estudos do sistema e cálculos de ajustes das proteções precisaram ser reverificados, a fim de que fosse garantida a operação do conjunto de forma satisfatória.
6.3 Guia de ajustes para aplicação do SEL-751 no Ponto de Conexão de Geração Distribuída: Padrão CEMIG ND-56.4
Sobre o autor:
Emmanuel de Lima Britto Filho é engenheiro eletricista formado em 1969/70 pela Universidade de São Paulo, Brasil. Atualmente trabalha como sócio da SIEGER dedicado à consultoria em geração, transmissão e distribuição de energia elétrica,
