Anlise em Regime Permanente de um Gerador Sncrono

Análise em Regime Permanente de um Gerador Síncrono 1

Gerador Síncrono 2

Curva de Capacidade

Características de Regime Permanente Circuito equivalente em regime permanente Sendo: - VT : fasor da tensão terminal do motor - E : fasor da tensão induzida no estator pelo campo do rotor - XS : reatância síncrona - Ia : corrente da armadura -Ifd: corrente CC de campo - Efd: tensão CC aplicada ao campo 4

Características de Regime Permanente POTÊNCIA Ou, seja o ângulo entre E e VT, sendo o primeiro adiantado em relação ao segundo. Então: 5

Características de Regime Permanente POTÊNCIA. . Continuação. Desenvolvendo a equação anterior, tem-se: 6

Características de Regime Permanente POTÊNCIA. . Continuação. Sabe-se que: Então: é o ângulo de potência ou ângulo de torque 7

Características de Regime Permanente POTÊNCIA. . Continuação. Portanto: = 90º representa o limite de estabilidade de regime permanente do gerador 8

Características de Regime Permanente CONTROLE DE FATOR DE POTÊNCIA: considerando P constante: E 2 E 3 E 1 Ia 3 j. XSIa 1 3 1 Ia 2 j. XSIa 3 j. XSIa 2 v. T Ia 1 9

Características de Regime Permanente CONTROLE DE FATOR DE POTÊNCIA Gerador sub-excitado (absorção de potência reativa da rede elétrica): efeito indutivo, embora a corrente esteja adiantada da tensão terminal. Gerador sobre-excitado (fornecimento de potência reativa para a rede elétrica): efeito capacitivo, embora a corrente esteja atrasada da tensão terminal. 10

Características de Regime Permanente MÁXIMA TRANSFERÊNCIA DE POTÊNCIA ATIVA o Um gerador: R e X são a resistência e a reatância equivalentes da associação de Zg 1 e Z 12. 11

Características de Regime Permanente MÁXIMA TRANSFERÊNCIA DE POTÊNCIA ATIVA Potência ativa recebida pelo sistema (pu) o Um gerador: 1 0. 8 0. 6 0. 4 0. 2 0 -0. 2 -0. 4 -0. 6 -0. 8 -1 0 R=0 R = X/10 R = X/2 R=X 50 100 150 ngulo de potência (graus) 200 12

Características de Regime Permanente MÁXIMA TRANSFERÊNCIA DE POTÊNCIA ATIVA o Um gerador: formalizando a análise anterior 13 Tópico de trabalho (sugestão): repetir a análise com 2 GDs validando por simulação

Sistema de Excitação – Potência Reativa Sistema de excitação controlado por tensão ü Xc < 0 line drop compensation (compensação da queda de tensão) ü Xc > 0 reactive droop compensation (compartilhamento da potência reativa) ü Xc = 0 tensão terminal do gerador comparada diretamente com a tensão de referência 14

Sistema de Excitação – Potência Reativa Sistema de excitação controlado por fator de potência (ou potência reativa) ü Fator de potência unitário ativa maximizar a produção de potência ü Fator de potência capacitivo/indutivo compensação de potência reativa. 15

Sistema de Excitação – Potência Reativa Quais os impactos do modo de controle do sistema de excitação? ü Perfil de tensão de regime permanente ü Perdas de potência ativa ü Correntes de curto-circuito 16

Sistema de Excitação PERFIL DE TENSÃO DE REGIME PERMANENTE 17

Sistema de Excitação PERFIL DE TENSÃO DE REGIME PERMANENTE o Máximo carregamento sem geração o Mínimo carregamento com máxima geração o Máximo carregamento com máxima geração 18

Sistema de Excitação PERFIL DE TENSÃO DE REGIME PERMANENTE 19 Carga Leve: 20% da carga total

Sistema de Excitação PERFIL DE TENSÃO DE REGIME PERMANENTE 20 Carga Pesada: 100% da carga total

Sistema de Excitação PERFIL DE TENSÃO DE REGIME PERMANENTE Máxima penetração de geradores respeitando os limites de tensão de regime permanente Modo de Controle Número Máximo de Geradores Problema Tensão constante 6 Não há 4 Violação do limite superior em carga mínima 1 Violação do limite inferior em carga máxima 1 Violação do limite superior em carga mínima FP unitário FP indutivo FP capacitivo 21

Sistema de Excitação PERDAS DE POTÊNCIA ATIVA Em MW: Por que as perdas diminuem e depois aumentam com o aumento do número de geradores ligados? 22

Sistema de Excitação ESTABILIDADE DE TENSÃO

Sistema de Excitação ESTABILIDADE DE TENSÃO

Influência do Sistema de Excitação CORRENTE DE CURTO-CIRCUITO o Geradores distribuídos compostos por máquinas rotativas conectadas diretamente na rede elétrica causam o aumento no nível de curto-circuito. o Quais são as implicações disso? o Proteção, suportabilidade e vida útil dos equipamentos Curto-circuito trifásico franco na barra 5.

Influência do Sistema de Excitação CORRENTE DE CURTO-CIRCUITO

Influência do Sistema de Excitação CORRENTE DE CURTO-CIRCUITO

Sistema de Excitação CORRENTE DE CURTO-CIRCUITO Modo de Controle Tensão pré-falta (pu) FP capacitivo 1, 0493 FP unitário 1, 0062 Tensão constante 1, 0000 FP indutivo 0, 9520

Análise da Desconexão de GDs Interação com os dispositivos reguladores de tensão do sistema de distribuição

Análise da Desconexão de GDs Interação com os dispositivos reguladores de tensão do sistema de distribuição O regulador de tensão demora a restabelecer as tensões para valores aceitáveis Quanto maior for a potência ativa e reativa injetada pela GD aliado a um elevado carregamento do sistema, maior será a queda de tensão.

Bibliografia [1] N. Jenkins, R. Allan, P. Crossley, D. Kirschen e G. Strbac, Embedded Generation, 1 st ed. Institute of Electrical Engineers, 2000. [2] J. D. Hurley, L. N. Bize e C. R. Mummert, “The adverse effects of excitation system var and power factor controller”, IEEE Transaction on Energy Conversion, vol. 14, no. 4, pp. 1636 -1641, 1999. [3] Walmir Freitas, José C. M. Vieira, André Morelato e Wilsun Xu, “Influences of Excitation System Control Modes on the Allowable Penetration Level of Distributed Synchronous Generators”, IEEE Transactions on Energy Conversion, vol. 20, no. 2, pp. 474 -480, 2005. [4] Fernanda C. L. Trindade, Análise dos Sistemas de Proteção e Controle de Instalações Industriais com Geradores Síncronos durante Operação Ilhada, Dissertação de Mestrado, FEEC/UNICAMP, 2009 [5] Prabha Kundur. Power System Stability and Control. 1 st. Ed. , New York: Mc. Graw- Hill Inc. , 1994. 1176 p. [6] TRINDADE, F. C. L. ; NASCIMENTO, K. V. ; Vieira, J. C. M. . Investigation on Voltage Sags Caused by DG Anti-Islanding Protection. IEEE Transactions on Power Delivery, v. 28, p. 972 -980, 2013.