Avaliação do desempenho de funções de proteção aplicadas em Reatores Shunt

dc.contributor.advisor-co1Ferreira, Diogo Guilherme
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/0347498831010752
dc.contributor.advisor1Almeida, Maria Leonor Silva de
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/7955955842189669
dc.contributor.referee1Almeida, Maria Leonor Silva de
dc.contributor.referee2Peres, LarissaMarques
dc.contributor.referee3Manassero Junior, Giovanni
dc.creatorFerreira, Diogo Guilherme
dc.creator.Latteshttps://lattes.cnpq.br/9483380274538495
dc.date.accessioned2024-12-18T12:58:29Z
dc.date.available2024-12-18T12:58:29Z
dc.date.issued2024-11-21
dc.description.abstractThe increase in the length of transport lines with high voltage levels has been distributed in countries with large territorial extensions, resulting in the demand for resources destined to control these levels. One of the possible adjustments attributed to voltage regulation is the use of shunt reactors in the lines. This equipment makes voltage regulation possible because, by absorbing excess capacitive reactives in the line, they maintain voltage within acceptable ranges for operation. Therefore, given the relevance of shunt reactors for the proper functioning of transmission lines and the electrical system, it is essential to ensure the correct functioning of the protection functions applied to shunt reactors. Therefore, this work presents an investigation into the application of different types of protection functions traditionally employed by manufacturers in reactors, such as restricted earth fault protection (REF), directional protection of negative sequence (32QF and 32QR), differential protection (87) and distance protection (21), which is normally used as a backup. The logic of each specific function aims to guarantee the operation and selectivity of protection in different short circuit situations. Therefore, in order to evaluate the protections, simulations were carried out in the software Alternative Transient Program (ATP), through which a 500 kV/60 Hz transmission line 400 km long and 60% shunt compensation was modeled. In the different simulations, different scenarios of internal short circuits in the reactor were evaluated, covering both the type of turn-to-ground faults and turn faults. Furthermore, we will understand the best functioning of protection schemes, external faults were applied to the equipment. Furthermore, we will understand the best functioning of protection schemes, external faults were applied to the equipment. Furthermore, a comparative evaluation was carried out between the performance of the different protection functions investigated, varying several criteria such as the type of fault, number of coils involved in the short circuit and the values of the leakage factors. Furthermore, transient analyzes and parametric sensitivity analyzes were performed. Based on all the results obtained, and comparing different protection schemes implemented in available commercial relays, it appears that the 21 and 32Q functions stand out, as similar and better performances were highlighted in relation to the other functions evaluated. In general, the 21 and 32Q functions work for all turn-to-ground faults and turn faults, regardless of the number of turns involved and the value of the leakage factor. Comparatively, the distance function proved to be faster, with an operating time of less than one cycle. Thus, it is stated that the distance function can also be used as main protection, together with other traditionally used functions, in order to increase the performance of the reactor protection scheme.eng
dc.description.resumoO aumento da extensão de linhas de transmissão com níveis elevados de tensão tem sido observado em países de vasta extensão territorial, resultando na demanda por recursos destinados ao controle desses níveis. Um dos possíveis artifícios atribuídos a regulação de tensão é o emprego de reatores shunt nas linhas. Esses equipamentos viabilizam a regulação de tensão pois, por meio da absorção do excesso de reativos capacitivos na linha, eles mantêm a tensão dentro de intervalos aceitáveis para a operação. Logo, dada a relevância dos reatores shunt para o adequado funcionamento das linhas de transmissão e do sistema elétrico, é essencial assegurar o correto funcionamento das funções de proteção aplicadas aos reatores shunt. Assim, apresenta-se neste trabalho uma investigação sobre aplicação de diferentes tipos de funções de proteção tradicionalmente empregadas pelos fabricantes em reatores, como proteção de falta restrita a terra (REF), proteção direcional de sequência negativa (32QF e 32QR), proteção diferencial (87) e proteção de distância (21), que normalmente é usada como retaguarda. A lógica de cada função citada visa garantir a operação e a seletividade da proteção em diferentes situações de curto-circuito. Diante disso, a fim de avaliar as proteções, foram realizadas simulações no software Alternative Transient Program (ATP), por meio do qual foi modelada uma linha de transmissão de 500 kV/60 Hz com 400 km de extensão e 60% de compensação shunt. Nas diferentes simulações, foram avaliados distintos cenários de curtos-circuitos internos no reator, abrangendo tanto o tipo espira-terra quanto entre espiras. Além disso, visando compreender melhor o funcionamento dos esquemas de proteção, foram aplicadas faltas externas ao equipamento. Ademais, foi realizada uma avaliação comparativa entre o desempenho das diferentes funções de proteção investigadas, variando diversos critérios como o tipo de falta, quantidade de espiras envolvidas no curto-circuito e os valores dos fatores de dispersão. Além do mais, foram realizadas análises transitórias e análises da sensibilidade paramétrica. Com base em todos os resultados obtidos, e comparando os diferentes esquemas de proteção implementados em relés comerciais disponíveis, verifica-se que as funções 21 e 32Q se destacaram, pois apresentaram melhor desempenho em relação as demais funções avaliadas. De modo geral, as funções 21 e 32Q operam para todas as faltas espira-terra e entre espiras, independentemente do número de espiras envolvidas e do valor do fator de dispersão. Comparativamente, a função distância demonstrou ser mais rápida, com tempo de operação inferior a um ciclo. Assim, afirma-se que a função de distância também pode ser utilizada como proteção principal, juntamente com outras funções tradicionalmente utilizadas, a fim de aumentar o desempenho do esquema de proteção do reator.
dc.identifier.citationFERREIRA, D. G. Avaliação do desempenho de funções de proteção aplicadas em Reatores Shunt. 2024. 79 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica e de Computação) - Escola de Engenharia Elétrica, Mecânica e de Computação, Universidade Federal de Goiás, Goiânia, 2024.
dc.identifier.urihttp://repositorio.bc.ufg.br/tede/handle/tede/13754
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal de Goiás
dc.publisher.countryBrasil
dc.publisher.departmentEscola de Engenharia Elétrica, Mecânica e de Computação - EMC (RMG)
dc.publisher.initialsUFG
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Engenharia Elétrica e da Computação (EMC)
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internationalen
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subjectReator Shuntpor
dc.subjectProteção Falta Restrita a terrapor
dc.subjectProteção Direcional de Sequência Negativapor
dc.subjectProteção Diferencialpor
dc.subjectProteção de Distânciapor
dc.subjectReactor Shunteng
dc.subjectRestricted Earth Faulteng
dc.subjectOvervoltage Protectioneng
dc.subjectNegative Sequence Directional Protectioneng
dc.subjectDifferential Protectioneng
dc.subjectDistance Protectioneng
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::CIRCUITOS ELETRICOS, MAGNETICOS E ELETRONICOS::CIRCUITOS ELETRONICOS
dc.titleAvaliação do desempenho de funções de proteção aplicadas em Reatores Shunt
dc.title.alternativePerformance evaluation of protection functions applied to Shunt Reactorseng
dc.typeDissertação

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