Análise e proteção de uma máquina síncrona em paralelo com uma máquina de indução em um sistema isolado modelado no RTDS

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: PINHEIRO, Bruna Fernanda
• Orientador(a): SILVEIRA, Paulo Márcio da
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Itajubá
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação: Mestrado - Engenharia Elétrica
• Departamento: IESTI - Instituto de Engenharia de Sistemas e Tecnologia da Informação
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Gerador síncrono; Gerador de indução; Relé de proteção; Perda de excitação; Curto-circuito; Simulação em tempo real; RTDS
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::SISTEMAS ELETRICOS DE POTENCIA
• Link de acesso: https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/2209

Esse trabalho de dissertação avalia o comportamento e a proteção de um gerador síncrono em paralelo com um gerador de indução auto-excitado alimentando diversos tipos de cargas, em um sistema isolado, tudo modelado no Simulador Digital em Tempo Real (RTDS- Real-Time Digital Simulator). Uma área de estudo recente que ainda tem poucos trabalhos em desenvolvimento, principalmente utilizando máquinas de grande porte, como nesse trabalho de dissertação. Para isso, cinco cenários de operação foram modelados a partir do sistema principal e distúrbios aplicados. Variação dos níveis de excitação da máquina síncrona e diversos tipos de curto-circuitos no sistema foram simulados para análise da reação das máquinas e das funções de proteção contra perda de excitação (ANSI 40) e diferencial (ANSI 87G) do gerador síncrono. A sequência correta de acionamento das máquinas é analisada nesse trabalho e as funções de proteção são testadas utilizando um relé comercial de proteção de geradores conectado em hardware-in-the-loop ao RTDS. A dissertação apresenta a necessidade de acionamento da máquina de indução como motor, bem como as características operativas do sistema contendo um gerador síncrono em paralelo com um gerador de indução e a relação mestre e escravo entre eles. A função de proteção contra perda de excitação (ANSI 40) é testada, aplicando-se a redução de 50% e 100% da excitação da máquina síncrona. Foi possível avaliar a não-atuação da proteção ANSI 40 devido à falta de potência reativa no sistema com apenas um GS em paralelo com o GI, e a atuação da proteção no sistema com dois geradores síncronos em paralelo com a máquina de indução. Além disso, a função diferencial ANSI 87G é testada através a aplicação de curto-circuito fase-terra, fase-fase e trifásico, em dois pontos do sistema, de forma a avaliar o comportamento da proteção sob a condição de falta e analisar o comportamento do sistema. No cenário em que o circuito possui apenas uma máquina síncrona, verifica-se que o sistema perde a estabilidade ao isolar a falta. E no caso do sistema que possui dois geradores síncronos, a máquina síncrona que não foi isolada assume as cargas com o gerador de indução.