Metodologia para detecção de perda de excitação, curto-circuito e oscilações de potência em geradores síncronos
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Data de Publicação: | 2021 |
Tipo de documento: | Trabalho de conclusão de curso |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UNIPAMPA |
Texto Completo: | http://dspace.unipampa.edu.br:8080/jspui/handle/riu/5607 |
Resumo: | Os geradores síncronos são conhecidos por serem máquinas capazes de fornecer potência elétrica com frequência constante. O termo síncrono faz referência ao sincronismo entre a velocidade mecânica de rotação do gerador e a frequência elétrica produzida. Essa característica de sincronismo faz com que os geradores síncronos sejam muito utilizados na grande maioria das centrais geradoras de eletricidade. Entretanto, falhas no sistema de excitação dos geradores síncronos podem levar a máquina a condições anormais de operação. Quando a falha no sistema de excitação provoca a perda de excitação, o gerador síncrono se torna sujeito a efeitos que podem levá-lo a danos permanentes. Entre esses efeitos, encontram-se a redução da tensão terminal, o aumento da corrente no estator, a absorção de potência reativa, a redução da potência ativa gerada e o aumento de velocidade. Desta forma, devido a estes problemas, métodos de proteção foram desenvolvidos, visando identificar e mitigar os impactos causados pela perda de excitação. Métodos como os de Mason (1949) e Berdy (1975), fundamentados no relé de distância do tipo mho, embora antigos, são utilizados até hoje. Entretanto, podem ter a seletividade comprometida em casos de oscilações estáveis de potência. Sendo assim, nos últimos anos, foram desenvolvidos métodos de proteção que, em alguns casos buscam adaptar e aperfeiçoar os métodos convencionais desenvolvidos por Mason e Berdy, ou propor novas lógicas de proteção contra perda de excitação. Nesse contexto, o presente trabalho apresenta uma nova técnica para detecção de eventos de perda de excitação em geradores síncronos, a qual é capaz de detectar eventos de curto-circuito ou oscilações de potência nos terminais do gerador, diferenciandoas dos eventos de perda de excitação. A técnica proposta apresentou robustez não atuando indevidamente para situações de oscilações de potência e curto-circuito. Além disso, os eventos de perda de excitação na maioria dos casos foram detectados com tempo inferior aos métodos clássicos. |
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Santos, Eduardo Machado dosFranco, Mateus Camargo2021-05-27T20:07:13Z2021-05-272021-05-27T20:07:13Z2021-04-27FRANCO, Mateus Camargo. Metodologia para detecção de perda de excitação, curto-circuito e oscilações de potência em geradores síncronos. Orientador: Eduardo Machado Dos Santos. 2021. 84p. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharel em Engenharia Elétrica) - Universidade Federal do Pampa, Curso de Engenharia Elétrica, Alegrete, 2021.http://dspace.unipampa.edu.br:8080/jspui/handle/riu/5607Os geradores síncronos são conhecidos por serem máquinas capazes de fornecer potência elétrica com frequência constante. O termo síncrono faz referência ao sincronismo entre a velocidade mecânica de rotação do gerador e a frequência elétrica produzida. Essa característica de sincronismo faz com que os geradores síncronos sejam muito utilizados na grande maioria das centrais geradoras de eletricidade. Entretanto, falhas no sistema de excitação dos geradores síncronos podem levar a máquina a condições anormais de operação. Quando a falha no sistema de excitação provoca a perda de excitação, o gerador síncrono se torna sujeito a efeitos que podem levá-lo a danos permanentes. Entre esses efeitos, encontram-se a redução da tensão terminal, o aumento da corrente no estator, a absorção de potência reativa, a redução da potência ativa gerada e o aumento de velocidade. Desta forma, devido a estes problemas, métodos de proteção foram desenvolvidos, visando identificar e mitigar os impactos causados pela perda de excitação. Métodos como os de Mason (1949) e Berdy (1975), fundamentados no relé de distância do tipo mho, embora antigos, são utilizados até hoje. Entretanto, podem ter a seletividade comprometida em casos de oscilações estáveis de potência. Sendo assim, nos últimos anos, foram desenvolvidos métodos de proteção que, em alguns casos buscam adaptar e aperfeiçoar os métodos convencionais desenvolvidos por Mason e Berdy, ou propor novas lógicas de proteção contra perda de excitação. Nesse contexto, o presente trabalho apresenta uma nova técnica para detecção de eventos de perda de excitação em geradores síncronos, a qual é capaz de detectar eventos de curto-circuito ou oscilações de potência nos terminais do gerador, diferenciandoas dos eventos de perda de excitação. A técnica proposta apresentou robustez não atuando indevidamente para situações de oscilações de potência e curto-circuito. Além disso, os eventos de perda de excitação na maioria dos casos foram detectados com tempo inferior aos métodos clássicos.Synchronous Generators are known to be machines capable of supplying electrical power at a constant frequency. The term synchronous refers to the synchronism between the mechanical speed of rotation of the generator and the electrical frequency produced. This synchronism feature makes synchronous generators widely used in the vast majority of electricity generating plants. However, failures in the excitation system of synchronous generators can lead the machine to abnormal operating conditions. When the failure of the excitation system causes loss of excitation, the synchronous generator becomes subject to effects that can lead to permanent damage. These effects include reducing the terminal voltage, increasing the current in the stator, absorbing reactive power, reducing the active power generated and increasing the speed. Thus, due to these problems, protection methods were developed, aiming to identify and mitigate the impacts caused by the loss of excitation. Methods like those of Mason (1949) and Berdy (1975), based on the mho type distance relay, although old, are still used today. However, selectivity may be compromised in cases of stable power swings. Thus, in recent years, protection methods have been developed which, in some cases, seek to adapt and improve the conventional methods developed by Mason and Berdy, or to propose new logics of protection against loss of excitation. In this context, this work presents a new technique to detect loss of excitation events in synchronous generators, which is capable to detect short-circuits or power swings events at the generator terminals, differentiating them from the loss of excitation. The proposed technique was robust and did not act improperly in situations of power swings and short circuits. In addition, the events of loss of excitation in most cases were detected faster than the classical methods.porUniversidade Federal do PampaUNIPAMPABrasilCampus AlegreteCNPQ::ENGENHARIASEngenharia elétricaCurtos-circuitosRelés de proteçãoElectrical engineeringShort-circuitsProtective relaysMetodologia para detecção de perda de excitação, curto-circuito e oscilações de potência em geradores síncronosinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UNIPAMPAinstname:Universidade Federal do Pampa (UNIPAMPA)instacron:UNIPAMPAORIGINALMateus Camargo Franco-2021.pdfMateus Camargo Franco-2021.pdfapplication/pdf2488491https://repositorio.unipampa.edu.br/jspui/bitstream/riu/5607/1/Mateus%20Camargo%20Franco-2021.pdfd8fcabfee314bdd80c0bddccab98b512MD51LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81867https://repositorio.unipampa.edu.br/jspui/bitstream/riu/5607/2/license.txtba21f2de58f2bed282863187a61580ffMD52TEXTMateus Camargo Franco-2021.pdf.txtMateus Camargo Franco-2021.pdf.txtExtracted texttext/plain131576https://repositorio.unipampa.edu.br/jspui/bitstream/riu/5607/3/Mateus%20Camargo%20Franco-2021.pdf.txt07d7f8b0f6511486cf509882a37159e4MD53riu/56072021-05-28 03:04:30.7oai:repositorio.unipampa.edu.br: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Repositório InstitucionalPUBhttp://dspace.unipampa.edu.br:8080/oai/requestsisbi@unipampa.edu.bropendoar:2021-05-28T06:04:30Repositório Institucional da UNIPAMPA - Universidade Federal do Pampa (UNIPAMPA)false |
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