CEPSE - Curso de Especialização em Proteção de Sistemas Elétricos de Potência20 Módulo – Transitórios Eletromagnéticos em Sistemas de Potência Instrutor: Cláudio Ferreira Avaliação dos Efeitos de uma Falta monofásica à terra 1 Resumo No sistema elétrico podem ocorrer diferentes fenômenos transitórios, o que ocorre com maior frequência é a falta monofásica a terra, a qual será estudada no decorrer deste trabalho. O curto circuito monofásico a terra provoca variações súbitas de corrente e tensão, podendo ocasionar danos aos equipamentos envolvidos, sobrefrequências ou subfrequências e perda de estabilidade do sistema. Para melhor entender os efeitos desse tipo de falta, desenvolveu-se um modelo através do software ATP, onde serão avaliados os diferentes níveis de variações das correntes e das tensões. 2 Palavras-chave ATP; Curto circuito fase terra; Gerador; Linha de Transmissão, Transformador. 3 Introdução As subestações e linhas de transmissão estão sujeitas a falhas, que são provocados pelos mais diversos motivos, como erros de projeto, falta de manutenção, descargas atmosféricas, entre outros, que podem vir a tirar de operação ou provocar distúrbios no sistema elétrico de potência. Para melhor avaliar esses efeitos desenvolveu-se um modelo no software de simulação ATP, que permite avaliar os impactos nos principais equipamentos do sistema elétrico, como geradores, transformadores, subestações, Linha de transmissão e consumidores. Equipamento Gerador 1 Transformador 1 Gerador 2 Transformador 2 Linha de Transmissão 1 Carga 1 Carga 2 Impedância de sequência positiva Z1 = 0. O disjuntor do gerador 1 será fechado após 100 milissegundos de simulação.0 + j4.0 Z0 = 0.007 Impedância de sequência zero Z0 = 0. Considerações referentes ao modelo: Todos as grandezas estão em PU. Não foi considerada resistência de falta.72 Z1 = 1.0 + j0. Tensão na barra 1. O gerador 2 já está conectado a barra 1.0 Z1 = 0.4 Z1 = 0.0 + j5.0 + j5. .4 Z0 = 0.5 + j0.0 + j0.0 Z0 = 0.CEPSE .007 Z1 = 1. A tensão de referência no gerador e da linha de transmissão é de 1 PU.3 + j1.5 + j0.4 Z0 = 0.0 + j4.051 + j0. Corrente na linha de transmissão.4 Z1 = 0.0 + j5.8 Z0 = 1. A barra 2 foi considerada como infinitas.179 Tabela 1 As grandezas que serão avaliadas por meio do modelo são: Corrente no secundário dos 2 transformadores.0 + j5.0 + j4.Curso de Especialização em Proteção de Sistemas Elétricos de Potência 20 Módulo – Transitórios Eletromagnéticos em Sistemas de Potência Instrutor: Cláudio Ferreira Avaliação dos Efeitos de uma Falta monofásica à terra 4 Desenvolvimento Na tabela 1 estão listados os parâmetros utilizados para o desenvolvimento do modelo.179 Z0 = 1.0 + j4. Corrente na carga.0 Z1 = 0. A falta monofásica à terra será simulada na fase A. x-v ar t) c:ST1A -DJ1A Corrente no secundário do transformador 1. Esquemático do modelo implementado 10 [A] 5 0 -5 -10 -15 -20 -25 -30 0.pl4.1 0.CEPSE . Disjuntor do gerador 1 foi fechado depois de 100 ms de simulação. O tempo total de simulação é de 700 milissegundos. Disjuntor do gerador 2 já estava fechado no inicio da simulação.5 0. A falta monofásica à terra será inserida após 500 milissegundos de simulação. O passo de integração é de 5 x 10-5.Curso de Especialização em Proteção de Sistemas Elétricos de Potência 20 Módulo – Transitórios Eletromagnéticos em Sistemas de Potência Instrutor: Cláudio Ferreira Avaliação dos Efeitos de uma Falta monofásica à terra O disjuntor da Linha de Transmissão será fechado após 300 milissegundos de simulação. Disjuntor da linha de transmissão foi fechado com 300 ms de simulação. .7 (f ile Trabze3.4 c:ST1C -DJ1C 0.0 0.2 0.6 [s] 0. Falta monofásica a terra na fase A foi realizado com 500 ms de simulação.3 c:ST1B -DJ1B 0. Disjuntor do gerador 2 já estava fechado no inicio da simulação.2 -10. .3 v :BAR1C 0.2 v :BAR1B 0.5 0.1 0.7 (f ile Trabze3. Disjuntor da linha de transmissão foi fechado com 300 ms de simulação.6 [s] 0.2 0.2 [V] 0.4 0.CEPSE .4 -26.8 -1. Disjuntor do gerador 1 foi fechado depois de 100 ms de simulação.6 [s] 0.3 c:ST2B -DJ2B 0. Falta monofásica a terra na fase A foi realizado com 500 ms de simulação. x-v ar t) c:ST2A -DJ2A 1.pl4.0 [A] 4.1 0.0 -0.4 c:ST2C -DJ2C 0. Disjuntor do gerador 1 foi fechado depois de 100 ms de simulação.5 0.0 0.4 -3.8 -18. x-v ar t) v :BAR1A Tensão da barra 1.4 0. Falta monofásica a terra na fase A foi realizado com 500 ms de simulação.0 0.7 (f ile Trabze3.pl4.2 0. Disjuntor da linha de transmissão foi fechado com 300 ms de simulação.Curso de Especialização em Proteção de Sistemas Elétricos de Potência 20 Módulo – Transitórios Eletromagnéticos em Sistemas de Potência Instrutor: Cláudio Ferreira Avaliação dos Efeitos de uma Falta monofásica à terra 12.4 -0.8 Corrente no secundário do transformador 2. Disjuntor do gerador 2 já estava fechado no inicio da simulação. 0.0 0. CEPSE . Disjuntor do gerador 2 já estava fechado no inicio da simulação. Disjuntor do gerador 1 foi fechado depois de 100 ms de simulação.0 0.6 [s] 0. Falta monofásica a terra na fase A foi realizado com 500 ms de simulação.6 [s] 0.5 0.2 0.5 0. Disjuntor da linha de transmissão foi fechado com 300 ms de simulação. .0 -0.7 (f ile Trabze3.pl4. x-v ar t) c:LTA -DJ LTA Corrente na Linha de Transmissão. Disjuntor do gerador 1 foi fechado depois de 100 ms de simulação.4 0.8 [A] 0.Curso de Especialização em Proteção de Sistemas Elétricos de Potência 20 Módulo – Transitórios Eletromagnéticos em Sistemas de Potência Instrutor: Cláudio Ferreira Avaliação dos Efeitos de uma Falta monofásica à terra 0.3 c:BAR1B -CARG1B 0.4 -0.1 0.8 0.2 -0.2 0.pl4.6 -0. Disjuntor da linha de transmissão foi fechado com 300 ms de simulação.2 0.7 (f ile Trabze3. 0 -50 -100 -150 0.4 c:LTC -DJ LTC 0. Disjuntor do gerador 2 já estava fechado no inicio da simulação.1 0. Falta monofásica a terra na fase A foi realizado com 500 ms de simulação.3 c:LTB -DJ LTB 0.6 0.0 0. x-v ar t) c:BAR1A -CARG1A c:BAR1C -CARG1C 100 [A] 50 Corrente na carga.4 0. 00PU ≤300 ms 0.15PU ≥500ms 16.Curso de Especialização em Proteção de Sistemas Elétricos de Potência 20 Módulo – Transitórios Eletromagnéticos em Sistemas de Potência Instrutor: Cláudio Ferreira Avaliação dos Efeitos de uma Falta monofásica à terra 5 Resultados Os resultados encontrados através da simulação estão descritos de maneira resumida na tabela 2. pode-se concluir que.00PU ≤500ms 0. 6 Conclusões Ao simular uma falta monofásica à terra. pode-se verificar que as correntes chegam a ultrapassar 100 vezes a corrente nominal.00PU 101.00PU 0.32PU .CEPSE . Localização da medição Corrente no Secundário transformador 1 Corrente no Secundário transformador 2 Tensão na Barra 1 Corrente na Carga Corrente na Linha de Transmissão ≤100 ms 0.00PU 0.00PU 0.33PU 1.00PU 0.66PU 1. pode-se observar que houveram sobre correntes e sobre tensões em todo o sistema elétrico de potência envolvido e os valores chegaram a ser em determinados pontos.80PU 0. Com isso.76PU 16.15PU 0. não tendo sido considerada resistência de falta.1 vezes a tensão nominal.65PU 0. superiores a 100 vezes a corrente nominal e de 1.55PU 1. .65PU 0.00 PU 0.50PU Tabela 2 Avaliando-se a tabela 2. caso o sistema de proteção não atue de maneira correta irão ocorrer sérios danos aos equipamentos envolvidos.65PU 0. Curso de Especialização em Proteção de Sistemas Elétricos de Potência 20 Módulo – Transitórios Eletromagnéticos em Sistemas de Potência Instrutor: Cláudio Ferreira Avaliação dos Efeitos de uma Falta monofásica à terra 7 Referências .Apostila Transitórios Eletromagnéticos em Sistemas de Potência. Jorge Amon. Luís Cera. . São Paulo: Editora da Universidade de São Paulo.Transitórios Eletromagnéticos em Sistemas de Potência. Zanetta Júnior.CEPSE .Apostila Curso Básico sobre a Utilização do ATP. Filho. UNIFEI. . 2013. 2003. Marco Polo. 1996. Pereira. Cláudio Ferreira. . Nov.