MÉTODO PARA DETECÇÃO DE PERDA DE EXCITAÇÃO E OSCILAÇÕES ESTÁVEIS DE POTÊNCIA EM GERADORES SÍNCRONOS.

Resumo

O sistema elétrico de potência (SEP) é composto basicamente por três segmentos: geração, transmissão e distribuição de energia elétrica. Na geração, encontram-se as máquinas elétricas responsáveis pela geração de energia elétrica, mais conhecidas como geradores. Na grande maioria dos sistemas elétricos de potência, os geradores responsáveis pela produção de eletricidade que é transmitida e distribuída para os consumidores finais são geradores síncronos. Tal predominância, deve-se ao fato que tais máquinas são capazes de gerar potência elétrica com frequência constante. De acordo com Chapman (2005), o termo síncrono é designado devido ao fato de que a energia elétrica produzida pela máquina apresenta sincronismo com a sua velocidade mecânica de rotação. O gerador síncrono é dividido basicamente em duas partes: Rotor e estator. Na região do estator encontram-se os enrolamentos de armadura, onde é induzida a tensão principal do gerador. Já o rotor da máquina síncrona é o elemento responsável por abrigar um núcleo composto de material magnetizante, que, por sua vez, é o dispositivo responsável por excitar a máquina e assegurar a produção de eletricidade. Em algumas máquinas, o rotor é eletromagnetizado, sendo, portanto, excitado por um circuito de campo, responsável por fornecer corrente contínua ao sistema de excitação do rotor e torná-lo um eletroímã. Máquinas com núcleo eletromagnético estão sujeitas à falhas no sistema de excitação, sendo estas conhecidas na literatura como Perda de Excitação (PE), as quais podem provocar problemas como: redução da potência ativa gerada, afundamento de tensão, aumento de corrente terminal, aquecimento dos enrolamentos do estator e drenagem de reativos da rede. O presente trabalho tem como objetivo principal propor uma metodologia capaz de detectar os eventos de PE, bem como garantir que a máquina não atue de forma desnecessária para eventos de Oscilações Estáveis de Potência (OEP), fato que pode vir a ocorrer nas metodologias clássicas de Mason (1949) e Berdy (1975), conforme exposto por Morais (2009). Também, busca-se detectar eventos de perda de estabilidade (PDE) e diferenciá-los dos eventos de OEP. Todos os eventos são detectados através da curva de capabilidade da máquina síncrona. A metodologia foi implementada no software Matlab® onde plotou-se a curva de capabilidade e as respectivas regiões designadas para detecção dos eventos de PE, OEP e PDE. A aquisição dos dados dos eventos detectados foi realizada através do software de simulação DigSilent®, em um sistema teste com um gerador síncrono de 390MVA. A metodologia proposta foi capaz de detectar os eventos de PE, assim como os eventos de PDE e OEP. A metodologia de proteção demonstrou robustez, já que é capaz de diferenciar os eventos estudados e atuar de forma correta para os mesmos.