Repositório UNIFEI UNIFEI - Campus 1: Itajubá PPG - Programas de Pós Graduação Dissertações
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Tipo: Dissertação
Título: Proteção seletiva contra faltas à terra no estator de múltiplos geradores conectados em paralelo
Autor(es): MACIEL, Leonardo Pereira Rezende
Primeiro Orientador: SILVEIRA, Paulo Marcio da
metadata.dc.contributor.advisor-co1: GUERRERO, Carlos Alberto Villegas
Resumo: A proteção contra faltas à terra no estator de geradores é um dos principais tópicos avaliados durante os estudos de proteção. Diversos métodos contra esse tipo de defeito foram desenvolvidos ao longo dos anos, entretanto, nenhum dos métodos tradicionais é capaz de garantir a seletividade do sistema de proteção em cenários que consideram a operação de múltiplos geradores em paralelo, aterrados por alta impedância. A partir da revisão bibliográfica, identificou-se a proposição de um novo método capaz de superar essa problemática causada pelo paralelismo das máquinas. Contudo, apesar do elevado potencial de solução, essa metodologia foi avaliada somente através de simulações offline. Diante disso, esse trabalho de dissertação propõe uma plataforma de teste através de um ambiente de simulação digital em tempo real no RTDS (Real-Time Digital Simulator) e avalia o novo método seletivo de proteção contra faltas à terra em um sistema elétrico composto por dois geradores síncronos conectados em paralelo. Esse trabalho também contribuiu com o desenvolvimento de um circuito elétrico capaz de emular a geração de diferentes níveis de tensão de terceiro harmônico, tanto nos terminais quanto no neutro de cada máquina. Nesse contexto, nove cenários de operação foram modelados a partir do sistema principal e realizou-se a simulação de curtos-circuitos fase-terra em todo o comprimento do enrolamento do estator da máquina síncrona. As simulações contemplaram a integração de relés comerciais de proteção através da técnica denominada hardware-in-the-loop no RTDS. Além disso, para a correta aplicação da metodologia avaliada, foi desenvolvido um sistema de comunicação entre os equipamentos. Os resultados obtidos permitem concluir que a abrangência e efetividade do método avaliado está condicionado ao nível de harmônico presente em cada um dos geradores que compartilham o mesmo barramento.
Abstract: Generator stator earth fault protection is one of the main topics evaluated during protection studies. Several methods against this type of fault have been developed over the years, however, none of the traditional methods is able to guarantee the selectivity of the protection system in scenarios that consider the operation of multiple generators in parallel, grounded by high impedance. From the literature review, it was identified the proposition of a new method capable of overcoming this problem caused by the parallelism of the machines. However, despite the high potential, this methodology was evaluated only through offline simulations. Therefore, this dissertation proposes a test platform through a real-time digital simulation environment in the RTDS (Real-Time Digital Simulator) and evaluates the new selective method of protection against earth faults in an electrical system composed of two synchronous generators connected in parallel. This work also contributed to the development of an electrical circuit capable of emulating the generation of different levels of third harmonic voltage, both at the terminals and at the neutral of each machine. In this context, nine operating scenarios were modeled from the main system and the simulation of phase-to-ground short circuits along the entire length of the stator winding of the synchronous machine was performed. The simulations contemplated the integration of commercial protection relays through the technique called hardware-in-the-loop in RTDS. In addition, for the correct application of the evaluated methodology, a communication system between the equipment was developed. The results obtained allow us to conclude that the scope and effectiveness of the evaluated method is conditioned to the harmonic level present in each of the generators that share the same bus.
Palavras-chave: Faltas fase-terra
Proteção de geradores
Proteção 100% do estator
Seletividade do sistema de proteção
Simulação em tempo real
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELÉTRICA::SISTEMAS ELÉTRICOS DE POTÊNCIA
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Itajubá
Sigla da Instituição: UNIFEI
metadata.dc.publisher.department: IESTI - Instituto de Engenharia de Sistemas e Tecnologia da Informação
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação: Mestrado - Engenharia Elétrica
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/3580
Data do documento: 17-Fev-2023
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