SISTEMA DE MONITORAÇÃO R EMOTA EMOTA E AVALIAÇÃO DO ESTADO OPERATIVO DE TRANSFORMADORES RANSFORMADORES DE POTENCIAL CAPACITIVO (TPCS) INSTALADOS EM SUBESTAÇÕES EM OPERAÇÃO OLIM* MARCIO LACHMAN*, JACQUELINE G. R OLIM
*Depto. de Engenharia Elétrica, Universidade Federal de Santa Catarina – UFSC EEL - CTC - LABSPOT CEP 88040-900, Florianópolis, SC, BRASIL, 48-3331-9593 E-mails:
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Abstract
This work proposes a tool for remote monitoring and evaluation of the operative state of Coupling Capacitor Voltage Transformers (CCVTs) installed in substations in operation. The methodology used in this system is based on the monitoring of the zero-sequence voltage resulting from each three-phase set of CCVTs at the substation. The monitoring tool computes the phasors of the fundamental fundamental frequency voltage by processing the sampled data from the secondary of each CCVT. With the three phasors, the zero-sequence voltage is calculated and compared with a threshold. The objective of the tool is to support the maintenance specialists in the task of detecting defects in CCVTs, in order to assure their correct operation and, consequently, the correct operation of the protection and measurement systems. systems.
Keywords
Coupling Capacitor Voltage Transformer Transformer (CCVT), Instrument Transformers, Transformers, Monitoring, zero-sequence voltage.
Resumo
Este artigo apresenta uma ferramenta de monitoramento monitoramento remoto e avaliação do estado operativo de Transformadores Transformadores de Potencial Capacitivo (TPCs) instalados em subestações em operação. A metodologia empregada neste sistema é baseada no monitoramento monitoramento das tensões de seqüência zero resultantes de cada conjunto trifásico de TPCs instalados na subestação. A rotina computacional calcula os fasores de tensão de freqüência fundamental a partir do processamento dos dados amostrados de tensão provenientes do secundário dos TPCs. Com os fasores obtidos, a tensão de seqüência zero é calculada e comparada com um limiar tolerável pré-estabelecido. O objetivo da ferramenta é auxiliar as equipes de manutenção das concessionárias de energia elétrica na detecção de defeitos e anomalias nestes equipamentos para o correto funcionamento dos sistemas de proteção e medição que fazem parte do sistema de potência.
Palavras-chave Transformadores Transformadores de Potencial Capacitivo (TPCs), Transformadores para Instrumentos, Monitoramento, Tensão de Seqüência Zero
1
Introdução
Os transformadores para instrumentos (TIs) tais como transformadores de corrente (TCs), transformadores de potencial (TPs) e os transformadores de potencial capacitivo (TPCs) são responsáveis pela redução dos sinais de tensão e de corrente dos sistemas de alta tensão para níveis compatíveis com relés de proteção, medidores e outros sistemas de monitoramento. Considerando a grande importância dos transformadores para instrumentos para a operação segura e confiável dos sistemas de energia elétrica, é proposto neste trabalho um sistema de monitoramento on-line de transformadores transformadores de potencial pot encial capacitivos para detecção de defeitos nestes equipamentos. 1.1 Fundamentos Teóricos Os TPCs não estão entre os equipamentos mais caros de uma subestação ou usina, no entanto defeitos nestes equipamentos podem causar desligamentos indesejados do circuito (linha de transmissão ou transformador) conectado a este TPC, o que justifica o uso de sistemas de monitoramento on line para detectar pro blemas ainda em estágios iniciais, quando um serviço de manutenção pode ser programado, minimizando prejuízos à empresa, equipamentos e consumidores. A Figura 1 mostra o diagrama esquemático de um Transformador de Potencial Capacitivo (TPC). Neste diagrama são ilustrados os seguintes componentes que fazem parte do equipamento: Divisor de tensão capacitivo composto por C por C 1 e C 2; reator de compensação L compensação Lc;
transformador de potencial indutivo; circuito supressor de ferro-ressonância (CSF) e acessórios para conexão de equipamentos de onda portadora (CAR). A função do divisor de tensão capacitivo, composto por dois conjuntos de capacitores C 1 e C 2 é reduzir a tensão do sistema para uma tensão intermediária (V (V int int ) na faixa de 5 kV até 20 kV. O reator de compensação ( Lc) é uma reatância XL ajustável, com o objetivo de manter a tensão no secundário (V (V s) em fase com a tensão do sistema. Geralmente, os TPCs apresentam no reator de compensação e no transformador indutivo, derivações acessíveis para pequenos ajustes. Através do reator de compensação são realizados os ajustes de ângulo de fase e através dos taps do transformador indutivo são realizados os ajustes de amplitude. A fim de evitar oscilações indesejadas o TPC utiliza um dis positivo supressor de ferro-ressonância (CSF). Devido à capacitância do divisor de tensão estar em série com a indutância do transformador indutivo e com o reator de compensação, este conjunto constitui um circuito ressonante sintonizado em 60 Hz. Este circuito pode entrar em ressonância podendo saturar o núcleo de ferro do transformador indutivo por vários distúrbios na rede. Assim o CSF é necessário para evitar sobretensões perigosas que podem sobreaquecer à unidade eletromagnética, romper sua isolação e até mesmo destruir o equipamento (Tziouvaras et al., 2000). Os TPCs podem ser utilizados também para transmissão de sinais de onda portadora através de linhas de transmissão. Nestes casos, o sistema de onda portadora Ld ), é constituído por uma bobina de drenagem ( Ld ), centelhador (G (G) e chave de aterramento (Ch (Ch). ).
Linha Lc
C 1 V p.
2.2 Modelagem através de circuito equivalente para simulações digitais
TP indutivo
C 2
CSF
Carga V s
CAR Ld G
Ch
Figura 1: Diagrama do TPC
2 Modelagem dos Transformadores de Potencial Capacitivo Na literatura são propostos vários modelos de TPCs, tanto para análise no domínio da freqüência como no domínio do tempo. Estes modelos podem ser implementados em programas para simulações de transitórios eletromagnéticos como: ATP ( Alternative Transients Program), EMTP ( Electromagnetic Transients Program), PSCAD ( Power Systems CAD ) ou EMTDC ( Electromagnetic Transients including DC ). Com estas simulações pode-se prever o comportamento do TPC frente aos distúrbios transitórios no sistema e também em regime permanente. Através da análise de algumas simulações é possível visualizar como um TPC defeituoso pode afetar o desempenho dos sistemas de proteção e medição conectados ao seu secundário. 2.1 Modelo geral do TPC Um modelo geral de TPC capaz de prever sua resposta em freqüências mais elevadas (em torno de 10 kHz) pode ser visualizado na Figura 2. Este modelo consiste dos seguintes elementos: divisor de tensão capacitivo (C 1 e C 2), reator de compensação ( Rc , Lc , C c), transformador intermediário indutivo ( R p , L p , C p , C ps , R s , L s , C s , Lm , Rm), circuito de proteção ( gaps e dispositivos não lineares), bobinas de drenagem ( Ld1 , Ld2) e circuito supressor de ferro-ressonância ( R f , L f , C f ). Os parâmetros de cada componente são descritos a seguir: • Elementos do transformador de potencial indutivo: Resistência dos enrolamentos primário e secundário ( R p, R s), indutância dos enrolamentos primário e secundário (L p, L s), indutância e resistência do ramo de magnetização ( Lm, Rm), capacitâncias parasitas dos enrolamentos primário e secundário (C p e C s) e Capacitância parasita entre os enrolamentos primário e secundário (C ps); • Elementos do reator de compensação: Resistência e indutância do reator de compensação ( Rc , Lc) e capacitância parasita do reator de compensação (C c).
V int. C 2
Linha C c
C 1 V int.
Lc
C c
Ld2
Lc
L p
R p
Ls
R p
V p. C 2
C p
Lm
R m
CSF
Este dispositivo é sintonizado com um alto fator de seletividade, a fim de atenuar oscilações ferroressonante em qualquer freqüência, exceto a fundamental. Neste modelo analítico, M representa a indutância mútua de acoplamento do reator L f .
L f
C f
L f 1 L f 2
R s
C p
Lm
R m
M
−
R f Circuito de proteção
C s
CSF
Carga
Ld1
Figura 4: Modelagem do CSF Figura 2: Modelo geral do TPC
Carga V s.
Figura 3: Modelo simplificado do TPC
C ps R c
L p
R c
C f
Linha
C 1
A representação detalhada do modelo geral do TPC exige dados que não são facilmente fornecidos pelos fabricantes. Nestes casos podem ser utilizadas técnicas experimentais em laboratório para estimação dos parâmetros do equipamento. Kezunovic et al., (1992) realizaram diversos estudos de sensibilidade visando demonstrar a influência dos diversos parâmetros na curva de resposta em freqüência do equipamento e a possibilidade de reduzir a complexidade do modelo geral do TPC da Figura 2. Os resultados das análises de sensibilidade demonstraram que as capacitâncias parasitas do reator de com pensação (Cc ) e do enrolamento primário (C p) têm grande influência na resposta do TPC para freqüências mais elevadas (acima de 1000 Hz), ao passo que, a capacitância equivalente do divisor capacitivo (C E = C 1 + C 2) tem influência em freqüências menores. O circuito supressor de ferro-ressonância (CSF) revelou a importância de seus parâmetros em praticamente toda a faixa de freqüências se comparado com as curvas do modelo completo do TPC. Através de outras análises de sensibilidade, os autores concluíram que os parâmetros C ps, R s, L s e C s podem ser suprimidos do modelo geral sem comprometer os resultados para a faixa de freqüência de 10 Hz a 10 kHz. O modelo resultante após estas análises corresponde ao circuito da Figura 3. Na Figura 4 é visualizado um circuito supressor de ferro-ressonância (CSF ) com modo de operação ativo e seu modelo analítico equivalente. Este circuito consiste em um reator com núcleo de ferro não saturável, representado, por L f em paralelo com um capacitor C f .
R
2.3 Modelagem por função de transferência Em Fernandes Junior (2003), a modelagem do TPC por função de transferência foi obtida também através do circuito simplificado da Figura 3 e do modelo matemático do CSF da Figura 4. Estes foram substituídos por um circuito composto por blocos específicos de impedâncias Z 1, Z 2, Z 3, Z 4, Z 5 com os parâmetros referidos ao lado secundário do TP indutivo através de sua relação de transformação n. A associação destas impedâncias, juntamente com a aplicação da Transformada de Laplace aos elementos que constituem blocos de impedância apresentados nas Figuras 3 e 4, permitem a obtenção da função de transferência (1) detalhada no trabalho de Fernandes Junior (2003).
H ( s) =
V s ( s) V p ( s)
passo que, a capacitância equivalente da coluna capacitiva (C E ) tem influência nas freqüências menores.
(1)
2.4 Simulações através de circuito equivalente utili zando o software ATP no domínio da freqüência A resposta em freqüência dos TPCs foi estudada utilizando o software ATP ( Alternative Transients Pro gram). Com a implementação do modelo simplificado no ATP, algumas simulações foram realizadas na faixa de freqüência de 10 Hz até 10 kHz. Os gráficos da Figura 5 apresentam os resultados de algumas simulações feitas para avaliar o efeito da capacitância parasita do reator de compensação (C c) na resposta em freqüência. Estas simulações foram realizadas utilizando os parâmetros do TPC modelo PCA-8 empregado por Kojovic et al. (1994).
500 pF 127 pF 1000 pF
Figura 5: Influência da capacitância parasita do reator de compensação (Cc) na resposta em freqüência do modelo do TPC
A Figura 6 mostra a sensibilidade da curva de am plitude e de fase da relação de tensão TPC à variação dos principais parâmetros na sua representação, sendo C E = C 1+C 2 a capacitância equivalente da coluna ca pacitiva. Esta resposta foi obtida através da implementação da função de transferência no software ® MATLAB com os parâmetros do TPC modelo PCA-8. As conclusões em relação ao estudo da sensi bilidade realizado através deste método, concordaram com o trabalho de Tziouvaras et al. (2000). As curvas de ganho e de fase revelam que as principais capacitâncias parasitas do reator de compensação (C c) e do enrolamento primário (C p) têm grande influência na resposta do TPC nas freqüências mais elevadas, ao
Figura 6: Sensibilidade da curva de amplitude e fase da relação de tensão para o modelo geral de TPC a alguns de seus parâmetros mais importantes
Enfim, através das simulações realizadas no domínio da freqüência foi possível comprovar quais os parâmetros do modelo geral são relevantes para representar o circuito equivalente do TPC até uma faixa de freqüência de 10 kHz, obtendo-se assim, um modelo simplificado. 2.5 Simulações através de circuito equivalente utili zando o software PSCAD no domínio do tempo O modelo de TPC adotado para as simulações no domínio do tempo adota o modelo proposto por Lucas et al. (1992), que considera as características de magnetização do transformador indutivo e inclui os efeitos de saturação (comportamento não linear do núcleo magnético). Este modelo foi implementado no software PSCAD ( Power Systems CAD) e pode ser usado para simular defeitos no TPC, os efeitos neste equipamento após distúrbios na rede e também determinar a operação adequada dos relés em estudos de transitórios eletromagnéticos.
3
Sistema para Monitoramento e Diagnóstico de TPCs
O objetivo principal deste sistema é fornecer à equipe de manutenção das concessionárias de energia elétrica informações sobre o estado dos TPCs. A detecção de possíveis defeitos é feita através da comparação entre as componentes de tensão de seqüência zero secundárias de cada conjunto trifásico destes equipamentos com limiares que foram estabelecidos através de estudos. Estes limiares de tensão de seqüência zero foram determinados considerando a possibilidade de uma pequena componente de tensão de seqüência zero no sistema de transmissão e erros relacionados às classes de exatidão dos equipamentos empregados. Desta
forma o sistema é capaz de discriminar situações de desbalanceamento na rede de defeitos nos TPCs. Michaelis (2003) propõe um sistema semelhante para monitoramento e diagnóstico de TPCs mas o baseia apenas na comparação das tensões das três fases de um circuito trifásico, tornando mais difícil a discriminação entre defeitos nos equipamentos e ocorrências normais no sistema elétrico. 3.1 Descrição do sistema de aquisição e tratamento dos sinais de saída dos TPCs Os TPCs que serão monitorados pela ferramenta pro posta possuem classe de exatidão 0,3% nos enrolamentos de medição. O nível de tensão nominal destes enrolamentos é de 115 V com um tap intermediário de 66,4 V que será utilizado para aquisição dos sinais de tensão. A Figura 7 mostra a arquitetura do sistema de monitoramento proposto, identificando os blocos das eta pas envolvidas. Os dados são processados em tempo real pelo sistema de supervisão. Caso a estação local ( instalada na subestação) detecte em algum momento que o limiar de tensão de seqüência zero estabelecido (V0 limite) foi ultrapassado, os valores amostrados de todas as tensões provenientes da UAD serão salvos e posteriormente transferidos para estação remota.
vel avaliar a partir de qual intensidade esta ferramenta será capaz de detectar cada tipo de defeito. O bloco utilizado neste software para obter os fasores das tensões na freqüência fundamental é o On-Line Frequency Scanning - Fast Fourier Transformer, o qual possibilita o processamento das componentes simétricas de tensão. Um filtro de Fourier é utilizado no sistema de monitoramento on-line para estimar os fasores de tensão na freqüência fundamental. 3.3 Filtro de Fourier A equação 2 descreve um algoritmo clássico de filtro de Fourier que utiliza janela de um ciclo (Proakis e Manolakis, 1996). 2 N ⎡ ⎛ 2 ⋅π ⋅ n ⋅ k ⎞ ⎛ 2 ⋅ π ⋅ n ⋅ k ⎞ ⎤ V = ∑ v( n) ⋅ ⎢cos ⎜ (2) + j ⋅ sen ⎟ ⎜ ⎟⎥ N n1 N N ⎠ ⎝ ⎠⎦ ⎣ ⎝ Onde: k
=
k
V : Fasor estimado da harmônica de ordem k ; v : Sinal amostrado; N : Número de amostras por ciclo; n : Número da amostra; k : Ordem da harmônica considerada ( k =1,2,3,...); Portanto, para obter a componente harmônica fundamental (60 Hz) adota-se k =1. O cálculo dos valores de módulo e ângulo dos fasores é realizado a partir do deslocamento da janela contendo N amostras do sinal da rede. Após obter os fasores de tensão, são realizados os cálculos da componente de tensão de seqüência zero V 0 com aplicação do teorema de Fortescue para cada conjunto trifásico monitorado de TPCs da subestação, sendo a tensão de seqüência zero dada pela equação (3).
Va0 Figura 7: Arquitetura do sistema de monitoramento proposto
Na estação remota é realizada uma análise com plementar de forma off-line comparando as diferenças entre as tensões de seqüência zero resultantes dos con juntos trifásicos de TPCs ligados ao mesmo ponto elétrico com um outro limiar de tensão estabelecido ( ΔV 0(limite)). Caso seja detectado algum defeito nestes equipamentos o sistema identificará qual unidade possui problema(s) acionando os alarmes necessários. O sistema de monitoramento permitirá a visualização dos níveis de tensão fasoriais de cada TPC informando data e hora das ocorrências dos alarmes. Estas informações podem ser utilizadas no planejamento da manutenção destes equipamentos. 3.2 Descrição da metodologia proposta A fim de avaliar as conseqüências dos diferentes defeitos que podem ocorrer em TPCs nos níveis de tensão de seqüência zero, foram realizadas simulações utilizando o software PSCAD. Através dos níveis de tensão de seqüência zero obtidos nas simulações, é possí-
=
1 3
(Va + Vb + Vc)
(3)
Para estabelecer os limites considerados normais de tensão de seqüência zero no secundário de TPCs foram avaliados registros oscilográficos fornecidos pela empresa de transmissão parceira deste projeto gravados em situações normais e durante faltas empregando o formato COMTRADE (Common Format for Transient Data Exchange). Isto foi necessário porque na época destes estudos o sistema de monitoramento ainda não estava instalado na subestação onde será utilizado. Na prática sempre existirá uma pequena componente de tensão de seqüência zero no sistema de monitoramento das tensões secundárias dos TPCs, portanto o sistema deve possuir limiares para discriminar os defeitos nestes equipamentos dos erros de medição e variações de tensão normais no sistema de potência. Os erros nos equipamentos de medição podem ocorrer tanto nos TPCs como também nos registradores digitais de perturbações (RDPs). Com relação a estes equipamentos podem ocorrer dois tipos de erros: Erro de Relação de Transformação e Erro de ângulo de Fase.
Para determinar a incerteza na tensão secundária de seqüência zero (V 0(incerteza)) através de cálculos, foram considerados os seguintes erros de relação e de fase dos TPCs e RDP (na freqüência fundamental): TPC: Erro de relação = 0,3%, Erro de fase = 10 min. RDP: Erro de relação ≤ 1%, Erro de fase = ± 50 µs. Com estes dados, foram realizados cálculos através de combinações dos erros de relação e ângulo de fase dos TPCs e do RDP para se determinar o máximo valor de incerteza na tensão de seqüência zero (V0(incerteza)). Constatou-se que o máximo valor calculado devido a estes erros e incertezas(V 0(incerteza)) foi de 8,7x10-3 pu no módulo de V0. Utilizando os arquivos dos registradores digitais de perturbações também foi avaliada a máxima diferença destas tensões entre os conjuntos trifásicos de TPCs instalados em dois barramentos de uma subestação que operavam conectados, como mostra a Figura 8. Caso o limar de seqüência zero seja ultrapassado por um conjunto de TPCs, este será suspeito de conter defeito, caso seja ultrapassado por mais de um conjunto, isto poderá estar ocorrendo devido a situações anormais no sistema de transmissão.
Figura 8: Tensão de Seqüência Zero nos Barramentos (Análise Oscilográfica)
No segundo caso o sistema de monitoramento irá comparar os valores de tensão de seqüência zero (V 0) com outros vetores resultantes de outros conjuntos, considerando o desvio máximo que pode ocorrer entre dois conjuntos de TPCs ( ΔV 0(limite)), que garante que os equipamentos estão operando normalmente até este valor limite. Através da análise de todas as oscilografias disponíveis e do valor das incertezas calculadas foram definidos os seguintes limiares a serem utilizados para o sistema de diagnóstico de TPCs: V 0(limite) (pu) = 0,030; ΔV 0(limite) (pu) = 0,020. Após a aquisição e tratamento dos sinais que culminam com a obtenção das tensões secundárias de seqüência zero de cada conjunto de TPC, são executadas as seguintes etapas nas rotinas implementadas: primeiramente é feita uma comparação das tensões V o calculadas com os limiares; no caso de alguma das tensões V 0 ultrapassar o limiar de tensão V 0(limite) estabelecido, o processamento segue para a próxima etapa, em caso negativo ele retorna ao início; caso na etapa
anterior seja detectada alguma tensão V 0 superior ao limiar V 0(limite), o sistema irá então comparar a diferença de magnitude entre todos os vetores V 0 utilizando o limiar ΔV 0(limite), visando identificar em qual conjunto trifásico está localizado o TPC suspeito. Em seguida o sistema analisa as tensões de fase dos três TPCs e identifica qual é a fase do TPC defeituoso, acionando o alarme. Esta etapa de processamento é realizada de forma off-line. 3.4 Simulações dos defeitos em TPCs Foram simulados defeitos na coluna capacitiva e nos enrolamentos do transformador intermediário. Para realizar as simulações dos defeitos na coluna capacitiva, foram recalculados os valores de capacitância C 1 e de C 2 para uma determinada porcentagem de capacitância danificada e também, para um número variado de elementos capacitivos danificados. Outras simulações foram realizadas para reproduzir situações de defeito nos enrolamentos primário e secundário do transformador intermediário. Todas as simulações demonstraram a influência dos defeitos na tensão secundária dos equipamentos e na tensão de seqüência zero resultante de cada conjunto trifásico destes equipamentos. Com base nos manuais do TPC ARTECHE-DFK245 alguns parâmetros são apresentados a seguir: C 1( pF ) = 9.350 / 140 elementos de capacitivos; C 2( pF ) = 93.000 / 14 elementos de capacitivos; Ctotal( pF ) = 8.500 ; Capacitância de cada elemento = 1.300.000 pF; Resistência e indutância do enrolamento primário e secundário do TPI (Ω/mH) ≤ 0,025; Relação de transformação = 1.200/2.000:1; Indutância do reator de compensação = 62H; Tensão nominal de alta tensão no TPI = 22 / 3kV . As simulações dos defeitos nos elementos capacitivos na unidade capacitiva superior C 1 resultaram em um aumento na tensão secundária do equipamento, ao contrário dos defeitos simulados na unidade capacitiva C 2 que resultaram em uma queda da tensão secundária e uma maior sensibilidade na tensão de seqüência zero resultante. A Figura 9 mostra os resultados de simulações para 1, 2, 3 e 5 elementos capacitivos danificados em C 2, significando uma queda percentual de 7,14%, 14,29%, 21,43% e 35,71% respectivamente no valor desta capacitância. Este gráfico mostra uma queda significativa no perfil da tensão de saída e aumento da correspondente tensão de seqüência zero resultante, versus a redução percentual no valor da capacitância C 2 devido aos elementos capacitivos danificados nesta unidade. Nota-se uma queda da tensão no secundário de até 34%, para 5 elementos capacitivos danificados, resultando em uma tensão V 0 de 0,112 pu. Percebe-se a grande sensibilidade que os elementos em C 2 possuem na tensão de saída e conseqüentemente na tensão de seqüência zero. A Figura 10 ilustra os fasores das tensões de saída e de seqüência zero V 0, resultantes de 5% e 10% da capacitância C 1 danificada nas unidades instaladas na fase A, respectivamente.
Os defeitos de isolamento na unidade eletromagnética também foram simulados.
Figura 9: Perfil de tensão no secundário do TPC da Fase A e de tensão de sequência zero resultante, versus a porcentagem da capacitância C 2 danificada.
Figura 10: Fasores de tensão - Defeitos na unidade da fase A com 1 e 2 elementos capacitivos danificados em C 2 respectivamente.
Defeitos de isolamento no enrolamento primário do TPI resultaram em uma diminuição da relação de transformação aumentando a tensão no secundário do equipamento. Defeitos de isolamento no enrolamento secundário resultaram em um aumento da relação de transformação e uma queda de tensão no secundário do TPC. Os resultados das simulações apresentados com maiores detalhes no trabalho de Lachman (2007) mostraram a sensibilidade da tensão de seqüência zero frente aos defeitos no equipamento, demonstrando a eficiência desta técnica de monitoramento. Através das simulações dos defeitos com o TPC ARTECHE-DFK-245 utilizando os limiares de tensão de seqüência zero V 0(limite) e ΔV 0(limite) definidos concluise que o sistema de monitoramento acionará alarmes nas seguintes condições de defeito: • Capacitância C 1: De um total de 140 elementos capacitivos, a partir de 14 elementos danificados o sistema acionará o alarme; • Capacitância C 2: De um total de 14 elementos capacitivos, a partir de 2 elementos danificados o sistema acionará o alarme; Enrolamento primário do TPI: A partir da queima • de 8,5 % do enrolamento primário o sistema acionará alarme; • Enrolamento secundário do TPI: A partir da queima de 9,0 % do enrolamento secundário o sistema acionará alarme;
4 Conclusões O sistema apresentado visa intervir antes que o equi pamento falhe, evitando a evolução de defeitos que poderiam ocasionar até mesmo a explosão do TPC.Da mesma forma evita que os erros causados por estes defeitos causem atuações indevidas no sistema de proteção ou perdas de faturamento por medições errôneas. Através de variações nos principais parâmetros do circuito equivalente, foi possível analisar a influência dos defeitos na tensão de seqüência zero resultante (V 0) de cada conjunto trifásico de TPCs. Os valores de capacitância do divisor capacitivo e da relação de transformação do TPI foram alguns dos principais parâmetros que foram modificados para representar os defeitos mais comuns encontrados em TPCs e que poderão ser detectados pelo sistema proposto a partir de certos níveis. O método baseado na análise de tensão de seqüência zero apresentou sensibilidade frente aos diferentes defeitos em TPCs, mostrando-se uma ferramenta eficiente e de simples implementação, sem necessidade de sensores ou transdutores especiais, mas somente das tensões disponíveis no secundário dos TPCs, como fonte de informações necessárias.
Referências Bibliográficas Fernandes Junior, D. (2003) Modelo de Transformadores de Potencial Capacitivo para Estudos de Transitórios Eletromagnéticos. Tese de Doutorado em Engenharia Elétrica - Universidade Federal de Campina Grande. Kezunovic, M. et al. (1992) Digital models of coupling capacitor voltage transformers for protective relay transient studies. IEEE Transactions on Power Delivery, v. 7, n. 4, p. 1927–1935. Kojovic, L. et al. (1994) A new method for the CCVT performance analysis using field measurements, signal processing and emtp modeling. IEEE Transactions on Power Delivery , v. 9, n. 4, p. 1907–1915. Lachman, M. (2007) Sistema de Monitoração Remota e Avaliação do Estado Operativo de Transformadores de Potencial Capacitivo (TPCs) Instalados em Subestações em Operação. Dissertação de Mestrado em Engenharia Elétrica - Universidade Federal de Santa Catarina. Lucas, J. et al. (1992) Improved simulation models for current and voltage transformers in relay studies. IEEE Transactions on Power Delivery, v. 7, n. 1, p. 152–159. Michaelis, J. (2003) CCVT Monitoring with Remote Diagnostics. Western Power Delivery Automation Conference. Proakis, J. G.; Manolakis, D. G. (1996) Digital Signal Processing: Principles, Algorithms, and Applications. Third. [S.l.]: Prentice-Hall. Inc.. Tziouvaras, D. A. et al. (2000) Mathematical models for current, voltage, and coupling capacitor voltage transformers. IEEE Transactions on Power Delivery, v. 15, n. 1, p. 62–72.
