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Title: Aplicação de religadores híbridos em redes de distribuição de energia elétrica
Authors: Moreira, Egberto de Arruda
Keywords: Religador;Chave seccionalizadora;Coordenação e seletividade;Recomposição automática
Issue Date: 30-Jul-2018
Citation: MOREIRA, Egberto de Arruda. Aplicação de religadores híbridos em redes de distribuição de energia elétrica. 2018. 105f. Dissertação (Mestrado Profissional em Energia Elétrica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2018.
Abstract: The necessity to maintain the quality indicators of electricity supply, DEC (Equivalent Duration of Interruption per Consumer Unit) and FEC (Equivalent Frequency of Interruption per Consumer Unit), both required by ANEEL (National Agency for Electric Energy) has never been so imperative for the electric power utilities companies. Year after year these indicators become increasingly demanding. Besides, in a natural way, the electrical system only tends to grow and become more complex, consequently bringing more technical challenges to the Protection, Operation and Maintenance (O & M) areas of Distribution Networks (DN). A Distribution Network, also known as a feeder, when shows characteristics such as small dimension, densely charged and with a high level of short-circuit current in the substation busbar (SS), is an example of challenging condition to ensure coordination and selectivity between the circuit protection devices. This panorama is especially difficult for the protection when there is a consumer of Group A (e.g. 13.8 kV) connected at the end or near the end of this type of feeder. With the significant investments made in recent years by electric power utilities for the acquisition and installation of reclosers (RL) in the DNs, in practice, the number of reclosers operating only as a sectionalising switch (SECC) and not as a recloser or even as a circuit breaker, has also been growing. This "sacrifice" occurs mainly in cases where there is no coordination for phase overcurrent (ANSI functions 50/51), once for the earth/ground faults it can be assumed that there will always be coordination (ANSI 50N/51N functions). This resource is satisfactory for simple configurations of the RL-SECC type, however, it has major drawbacks when it involves two or more consecutive (or serial) SECCs in the feeder. Considering this scenario and the sophistication of the current protection relays used in the control cubicles of the reclosers, this work proposes a solution to the coordination and selectivity problem by making use of the logic programming resources in the relays, transforming the recloser into a hybrid device. This way, it operates as RL or SECC depending on the type of short circuit. The hybrid recloser, in addition to operating as a dual behavior device (RL / SECC), optimizing the use of this asset in the network, does not require any change in the device protection setting upstream (recloser or circuit breaker), nor does it depend on communication. In addition, it allows the automatic self-healing of healthy stretches, in line with safety practices (it does not increase the number of reclosing (ANSI function 79) of the upstream devices, it can be activated and deactivated locally or remotely, etc.), moreover being a concept not oriented to a specific recloser manufacturer. It is hoped, with this work, to bring a new perspective to the area of study of protection of electric power utilities companies and significant contribution with new practices of protection settings and the operation of reclosers in DNs.
Portuguese Abstract: A necessidade de manutenção dos indicadores de qualidade do fornecimento de energia elétrica, DEC (Duração Equivalente de Interrupção por Unidade Consumidora) e FEC (Frequência Equivalente de Interrupção por Unidade Consumidora), ambos exigidos pela ANEEL (Agência Nacional de Energia Elétrica), nunca foi tão imperativa para as concessionárias de energia elétrica. Ano após ano, esses indicadores ficam cada vez mais exigentes. Além disso, de forma natural, o sistema elétrico só tende a crescer e ficar mais complexo, trazendo, consequentemente, mais desafios técnicos para as áreas de Proteção, Operação e Manutenção (O&M) das Redes de Distribuição (RD). Uma Rede de Distribuição, também conhecida como alimentador, quando apresenta características como pequenas dimensões, ser densamente carregada e com alto nível de corrente de curto-circuito no barramento da subestação (SE), é um exemplo de condição desafiadora para garantir a coordenação e a seletividade entre os dispositivos de proteção do circuito. Esse panorama é especialmente mais difícil para a proteção quando existe um consumidor do Grupo A conectado no final ou próximo do final desse tipo de alimentador. Com os expressivos investimentos nos últimos anos das concessionárias de energia elétrica para aquisição e instalação de religadores (RL) nas RDs, na prática, também vem crescendo o número de religadores operando apenas como chave seccionalizadora (SECC) e não como religador ou mesmo disjuntor. Esse “sacrifício” ocorre principalmente nos casos em que não há coordenação para correntes de curtos-circuitos entre fases (funções ANSI 50/51), uma vez que para defeitos à terra pode-se considerar que sempre haverá coordenação (funções ANSI 50N/51N). Esse recurso é satisfatório para configurações simples do tipo RL – SECC, porém, apresenta grandes desvantagens quando envolver duas ou mais SECC consecutivas (ou em série) no alimentador. Considerando esse cenário e a sofisticação dos atuais relés de proteção empregados nos cubículos de controle dos religadores, este trabalho propõe uma solução para o problema de coordenação e seletividade fazendo uso dos recursos de programação lógica nos relés, transformando o religador em um dispositivo híbrido, ou seja, que opera como RL ou SECC dependendo do tipo de curto-circuito. O religador híbrido (RH), além de operar como um equipamento com comportamento dual (RL/SECC), otimizando o uso deste ativo na rede, não requer qualquer alteração no ajuste de proteção do dispositivo (religador ou disjuntor) a montante, nem depende de meio de comunicação. Ademais, permite a recomposição automática de trechos sadios, alinhando-se com as práticas de segurança operacional (não aumenta o número de religamentos (função ANSI 79) dos dispositivos à montante, pode ser ativado e desativado localmente ou remotamente, etc.), além de ser um conceito não orientado para um fabricante específico de religador. Espera-se, com este trabalho, trazer uma nova perspectiva para a área de estudo de proteção das distribuidoras de energia elétrica e contribuição significativa com novas práticas de ajustes de proteção e a operação de religadores em RDs.
URI: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/26183
Appears in Collections:MPEE - Mestrado Profissional em Energia Elétrica

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