UNIVERSIDADE EDUARDO MONDLANE
FACULDADE DE ENGENHARIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELECTROTÉCNICA
Engenharia Eléctrica -Laboral
Protecções E Automação De Sistemas De Energia Eléctrica
Tpc Nº 1
Defeito Quilométrico
Maputo, Setembro de 2018
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Defeito Quilometrico, Trabalhos de Análise de Redes Elétricas
Resumo feito Acerca do Defeito Quilometrico
Tipologia: Trabalhos
2021
1 / 16
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UNIVERSIDADE EDUARDO MONDLANE
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DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELECTROTÉCNICA
Engenharia Eléctrica -Laboral
Protecções E Automação De Sistemas De Energia Eléctrica
Tpc Nº 1
Defeito Quilométrico
Maputo, Setembro de 2018
Índice
- 1 Introdução................................................................................................................................................
- 1.2 Objectivos gerais................................................................................................................................
- 2 Defeito Quilométrico................................................................................................................................
- 2.1 Tipos de defeito.................................................................................................................................
- 2.2 Distribuição da tensão.......................................................................................................................
- 2.2 Período da onda de tensão triangular.............................................................................................
- 2.3 Tensão transitória de restabelecimento..........................................................................................
- 2.4 Curva de escorvamento...................................................................................................................
- 3 Conclusão...............................................................................................................................................
- 4 Bibliografia..............................................................................................................................................
1 Introdução
O presente trabalho aborda o tema defeito quilométrico. Como é já sabido que faltas (sobretensões) ocorrem nos sistemas eléctricos, é de extrema importância saber como prevenir-se dos estragos que estas podem vir a criar. O estudo do defeito quilométrico proporciona-nos tais conhecimentos, de modo a dimensionarmos os disjuntores a serem usados numa determinada linha de transmissão seja ela aérea ou subterrânea. No entanto, falara-se do defeito quilométrico que é um curto-circuito que se produz num ponto afastado do disjuntor, aproximadamente 1 quilómetro. A interrupção da corrente de curto circuito dum defeito que ocorre longe dos terminais do disjuntor, impõe condições de corte muito severas aos disjuntores, que são agravadas pela elevada taxa de crescimento da tensão transitória de restabelecimento, dai a necessidade de estudo deste tipo de defeito.
1.2 Objectivos gerais
Estudar e explicar o fenômeno “Defeito Quilométrico”. 1.1.1 Objectivos Específicos Apresentar as características e causas do fenômeno.
2 Defeito Quilométrico
Em um curto afastado do equipamento, a corrente seria reduzida e o esforço exigido do disjuntor para realizar a interrupção deveria ser menor. A redução da corrente de falta pela impedância do trecho de linha, de fato, ocorre, atenuando os valores dos picos máximos da TTR. No entanto, por outro lado se observa que as condições impostas são agravadas devido à elevada TCRT. A Figura abaixo ilustra um circuito em que ocorre um defeito deste tipo, em que a falta se dá no ponto B. Com a abertura do disjuntor, observa-se a existência de duas malhas RLC fechadas e independentes, aqui chamadas de ‘circuito 1’ e ‘circuito 2’. Figura 1 Circuito equivalente para um defeito quilometrico Como já se sabe, as sobretensões se propagam ao longo da linha e são refletidas toda vez que encontram um ponto de descontinuidade (um circuito aberto ou curto-circuito, por exemplo). No circuito retratado, a onda de
Figura 2 divisão da tensão ao longo do circuito Quanto mais afastado do disjuntor se der o defeito, a impedância da linha não só limita a corrente de defeito como maior será a fracção da tensão suportada pela linha. No momento em que o disjuntor interrompe a corrente, a tensão estará próxima do seu máximo. No momento em que o disjuntor interrompe o circuito, quando a corrente se anula, a linha terá uma distribuição de tensão, que terá o seu máximo na extremidade do disjuntor e que de uma forma aproximadamente linear tenderá para zero no ponto em que se deu o defeito. Como se sabe, as sobretensões propagam- se ao longo das linhas e reflectem-se quando encontram o circuito aberto ou um curto-circuito, isto é, quando encontram uma descontinuidade.
2.2 Distribuição da tensão
Figura 3 Distribuição da tensão ao longo de uma linha com um curto-circuito (a) Figura 4 Distribuição inicial (b)Distribuição depois das ondas de sobretensão se terem começado a separar Se L for a indutância da fonte de tensão, L1 a indutância da linha até ao ponto do defeito e E o valor instantâneo da f.e.m. a alimentar o curto-circuito, teremos duas ondas de sobretensão, cada uma com uma amplitude de A onda de sobretensão que se dirige para montante do disjuntor encontrará imediatamente o disjuntor aberto e reflectir-se-á com o mesmo sinal e a mesma amplitude. A onda análoga que se desloca para a direita (linha) encontra o curto- circuito e reflecte-se com o sinal invertido. A distribuição das tensões, alguns instantes
Para o caso de uma corrente sinusoidal A taxa inicial de crescimento da tensão será: Da equação, vê-se facilmente que o gradiente da tensão transitória de restabelecimento é menos severo para um defeito num cabo do que para um defeito numa linha. Por outro lado, quanto menor for a distância 1 do disjuntor ao ponto em que se dá o defeito, maior será a corrente I e portanto maior o gradiente da tensão. Convém assinalar, que se 1 for muito pequeno, a amplitude da T.T.R. também o será. A corrente de curto-circuito for: A tensão no contacto do disjuntor do lado da linha terá como valor máximo Em que x é a reactância por unidade de comprimento Se E for a f.e.m. por fase da rede e x a reactância a montante do disjuntor teremos Assim, quanto menor for a distância 1, maior é a corrente de curto-circuito e maior a taxa de crescimento inicial da tensão. Em contrapartida quanto menor for l menor será a amplitude da tensão, como se vê da equação. A figura abaixo mostra como varia a oscilação da tensão quando a distância do defeito aumenta.
Figura 5 Variação da tensão com a distância. O período da onda de tensão triangular é de T, correspondendo a duas vezes o percurso de ida e volta. Uma ida simples corresponde a um tempo igual a 1/4 do período, daí a designação de oscilação em quarto de comprimento de onda. A sua máxima variação é de: Figura 6 Variações da tensão ao longo da linha após a eliminação do defeito do disjuntor (representação sem amortecimento). (a) nos terminais do disjuntor (b) a meia distância entre o disjuntor e o ponto do defeito.
quilométrico” reside nos elevados valores que o gradiente da tensão atinge, chegando a atingir valores da ordem dos 6 a 12 kV/μs. Assim se justifica o interesse que há nas. Assim se justifica o interesse que há na análise do designado "defeito quilométrico", pelas severas condições de corte que impõe aos disjuntores. O gradiente da tensão de restabelecimento atinge os valores mais elevados quando o defeito se dá entre 500 m e 5 km com o perigo máximo à volta de 1 km do disjuntor. Para que o arco não se reacenda é preciso que a tensão entre os contactos do disjuntor, designada por tensão de restabelecimento Vr, seja inferior à tensão de escorvamento ou de regeneração do dieléctrico.. Se a tensão de restabelecimento cresce mais rapidamente que a tensão de escorvamento o arco reacende-se mais uma vez e dura pelo menos mais uma alternância. No caso do disjuntor conseguir com suficiente rapidez afastar os contactos e regenerar o dieléctrico, a tensão de escorvamento cresce mais depressa que a de restabelecimento e o arco não se reacende, ficando a corrente definitivamente cortada.
2.3 Tensão transitória de restabelecimento
Figura 8 Tensão transitória de restabelecimento nos contactos do disjuntor após a eliminação de um defeito quilométrico VI - Tensão no contacto do disjuntor do lado do sistema V2 - Tensão no contacto do disjuntor do lado da linha Va- Tensão do arco
Vr - Tensão transitória de restabelecimento entre os contactos do disjuntor
2.4 Curva de escorvamento
Figura 9 Comparação entre o andamento da curva de escorvamento de um disjuntor (curva B) e da tensão de restabelecimento (M ou N)
- Se a frequência própria da rede fo, for grande, isto é, a variação rápida, consideremos a curva M que corresponde ao reacendimento do arco no ponto P. Se a variação for mais lenta, (fo menor) consideremos a curva N que não encontra a curva B e portanto o arco extingue-se definitivamente no instante A.
- Sabe-se também que a frequência fo decresce quando a potência de curto- circuito sobe, o que é uma vantagem para o disjuntor. O facto resulta de que os curto-circuitos mais violentos dão-se quando estão em serviço mais centrais e mais linhas o que aumenta o valor da capacidade.
- Se a distância aumenta, o disjuntor pode não cortar a corrente (curva 2). Se a distância aumentar ainda mais, o gradiente da subida diminui o suficiente para que o disjuntor seja capaz de cortar a corrente de defeito novamente (curva 3).
4 Bibliografia
- BARBOSA, F. Marciel, sobretensões de manobra, 2005
- ELHAFFAR, Abdelsalam Mohamed, power transmission line fault based on current traveling waves – doctoral dissertation, Espoo 2008