UNIFEI - Campus 1: Itajubá PPG - Programas de Pós Graduação Dissertações
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Tipo: Dissertação
Título: Análise e proteção de uma máquina síncrona em paralelo com uma máquina de indução em um sistema isolado modelado no RTDS
Autor(es): PINHEIRO, Bruna Fernanda
Primeiro Orientador: SILVEIRA, Paulo Márcio da
metadata.dc.contributor.advisor-co1: GUERRERO, Carlos Alberto Villegas
Resumo: Esse trabalho de dissertação avalia o comportamento e a proteção de um gerador síncrono em paralelo com um gerador de indução auto-excitado alimentando diversos tipos de cargas, em um sistema isolado, tudo modelado no Simulador Digital em Tempo Real (RTDS- Real-Time Digital Simulator). Uma área de estudo recente que ainda tem poucos trabalhos em desenvolvimento, principalmente utilizando máquinas de grande porte, como nesse trabalho de dissertação. Para isso, cinco cenários de operação foram modelados a partir do sistema principal e distúrbios aplicados. Variação dos níveis de excitação da máquina síncrona e diversos tipos de curto-circuitos no sistema foram simulados para análise da reação das máquinas e das funções de proteção contra perda de excitação (ANSI 40) e diferencial (ANSI 87G) do gerador síncrono. A sequência correta de acionamento das máquinas é analisada nesse trabalho e as funções de proteção são testadas utilizando um relé comercial de proteção de geradores conectado em hardware-in-the-loop ao RTDS. A dissertação apresenta a necessidade de acionamento da máquina de indução como motor, bem como as características operativas do sistema contendo um gerador síncrono em paralelo com um gerador de indução e a relação mestre e escravo entre eles. A função de proteção contra perda de excitação (ANSI 40) é testada, aplicando-se a redução de 50% e 100% da excitação da máquina síncrona. Foi possível avaliar a não-atuação da proteção ANSI 40 devido à falta de potência reativa no sistema com apenas um GS em paralelo com o GI, e a atuação da proteção no sistema com dois geradores síncronos em paralelo com a máquina de indução. Além disso, a função diferencial ANSI 87G é testada através a aplicação de curto-circuito fase-terra, fase-fase e trifásico, em dois pontos do sistema, de forma a avaliar o comportamento da proteção sob a condição de falta e analisar o comportamento do sistema. No cenário em que o circuito possui apenas uma máquina síncrona, verifica-se que o sistema perde a estabilidade ao isolar a falta. E no caso do sistema que possui dois geradores síncronos, a máquina síncrona que não foi isolada assume as cargas com o gerador de indução.
Abstract: This dissertation work evaluates the behavior and the protection of a synchronous generator in parallel with a self-excited induction generator feeding several types of loads, on an isolated system, all modeled on the Real Time Digital Simulator (RTDS). A field of recent studies that still has few works in development, especially using large machines, as in this dissertation work. To accomplish that, five operation scenarios were modeled from the main system and several disturbances were applied. The variation of synchronous machine excitation level and several short circuit faults in the system were simulated to analyze the machines response and the loss-of-field (ANSI 40) protection function and differential (ANSI 87G) protection function. The correct machinery initialization sequence was analyzed on this work, and the protection functions were tested by using a commercial generator protection relay connected by hardware-in-the-loop to the RTDS. The dissertation presents the necessity of initialize the induction machine as a motor, as well as the operational characteristics of the system including a synchronous generator in parallel with an induction generator and the master and slave relationship between them. The loss-of-field protection (ANSI 40) is tested by applying the reduction of 50% and 100% of the synchronous generator excitation. It was possible to analyze the non-acting of the protection ANSI 40 due to the lack of reactive power in the system with only one SG in parallel with the IG, and the operation of the protection in the system with two synchronous generators in parallel with the induction machine. Furthermore, the differential protection function ANSI 87G was tested by applying line-ground, line-line and three-phase short circuits in several points of the system, in order to evaluate the protection behavior under the fault condition and to analyze the system behavior. After the application of the fault on the SG terminals, it is possible to verify the motorization of the IG after the protection function operates and removes the fault from the system.
Palavras-chave: Gerador síncrono
Gerador de indução
Relé de proteção
Perda de excitação
Curto-circuito
Simulação em tempo real
RTDS
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::SISTEMAS ELETRICOS DE POTENCIA
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Itajubá
Sigla da Instituição: UNIFEI
metadata.dc.publisher.department: Departamento 1
metadata.dc.publisher.program: PPG1
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/2209
Data do documento: 31-Mar-2020
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