Influência das distorções harmônicas na proteção de bancos de capacitores

• Main Author: Henrique Lopes dos Santos
• Other Authors: Jose Osvaldo Saldanha Paulino
• Format: Others
• Language: Portuguese
• Published: Universidade Federal de Minas Gerais 2010
• Online Access: http://hdl.handle.net/1843/BUOS-8D8GDH

=== The increase of circulation of harmonic voltages and currents in the electrical system is responsible for many problems in its performance, since great part of this system was de-signed in the past considering only the fundamental frequency. The protection of shunt capa-citor banks is also not immune to this power system quality deterioration. The sensitivity of neutral unbalance relay protection schemes for grounded wye capacitor banks is being re-duced in some substations to avoid false trips due to interference of harmonics in the neutral current. Thus, these protections are working in a precarious way, as the rise of their trip le-vels becomes them incapable to detect small failures. Therefore, this work verifies the preca-riousness of this type of protection and analyzes the performance of other three schemes: Compensated Neutral Current, Differential Voltage and Impedance. For this, digital simula-tions based on values of voltage and current measured in a 138 kV substation were done. To-gether with them, measurements were realized in a reduced model of a capacitor bank, which considered, in laboratory, high taxes of harmonic distortion and inherent capacitor bank and system unbalances. In this manner, it was possible to determine the tougher protection scheme and the one that presents the best sensitivity for small failures in these conditions. === O aumento da circulação de harmônicos no sistema elétrico é responsável por muitos problemas em seu desempenho, já que grande parte desse sistema foi projetada há décadas atrás supondo apenas a presença da frequência fundamental. Dessa forma, a proteção de ban-cos de capacitores em derivação também não ficou imune a essa deterioração da qualidade da energia. Arranjos de proteção de bancos ligados em estrela com o neutro aterrado estão sendo dessenssibilizados em algumas subestações para evitar falsos desligamentos devido à penetra-ção de harmônicos na corrente de neutro. Assim, essas proteções estão funcionando de forma precária, uma vez que a elevação de seus ajustes de desarme as tornam incapazes de detectar pequenas falhas. Essa dissertação verifica, portanto, a precariedade desse tipo de proteção e analisa o desempenho de outros três arranjos: Corrente de Neutro Compensada, Tensão Dife-rencial e Impedância. Para isso, foram feitas simulações baseadas em valores de tensão e cor-rente obtidos em um banco de uma subestação de 138 kV, e realizadas medições em um mo-delo reduzido de banco de capacitores, em que foram considerados, em laboratório, elevadas taxas de distorção harmônica, desbalanceamento de tensão e desequilíbrio natural do banco. Desse modo foi possível determinar o arranjo de proteção mais robusto e que apresenta a maior sensibilidade de detecção de pequenas falhas nessas condições.