Proposta de apresentação de Trabalho Técnico para CIGRÉ XI ERIAC

Décimo Quinto Encontro Regional
Ibero-americano do CIGRÉ
Foz do Iguaçu-PR, Brasil
19 a 23 de maio de 2013
ESTUDO DE TENSÕES TRANSITÓRIAS DE ALTA FREQUÊNCIA NA SE BOA
ESPERANÇA 500 KV EM DECORRÊNCIA DA DANIFICAÇÃO DE DOIS
REATORES DE LINHA
E.L.F. Dantas*
R. K. D. M. Medeiros*
*Chesf
RESUMO
Este trabalho apresenta uma síntese dos estudos realizados para subsidiar a análise de ocorrências
envolvendo reatores da SE Boa Esperança 500kV. O setor de 500kV da subestação possui um arranjo
de disjuntor e meio, com um banco de autotransformador 500/230/13,8kV 3x100MVA, duas entradas
de linhas, dois reatores de linha e um reator de barra de 100MVA. Há também uma chave
seccionadora interligando os dois barramentos. A referida ocorrência consistiu na danificação da fase
A do reator de linha com desligamento da linha devido à atuação do relé de gás do reator. Após a
análise da equipe de manutenção, a fase danificada foi substituída pela unidade reserva. Ao realizarem
a cromatografia da amostra de óleo foi constatada a existência de curto circuito interno ao
equipamento. Em outra ocasião, houve a danificação da unidade que estava operando na fase B do
reator associado à mesma linha. Em função destas ocorrências, foram realizados estudos de
transitórios eletromagnéticos de alta frequência na SE Boa Esperança para ajudar a esclarecer estes
fatos.
A metodologia aplicada neste estudo foi baseada no trabalho desenvolvido pelo grupo de trabalho
conjunto JWG A2/C4-03 do Cigré Brasil, denominado “Interação Elétrica Transitória entre
Transformadores e o Sistema de Potência”. Foram realizadas simulações com manobras de disjuntores
energizando o autotransformador e reator de barra da subestação, além de manobras de chaves para
normalização/liberação de disjuntores e barramentos. Em todas as manobras foram monitoradas as
tensões transitórias em terminais de barramento, reatores e autotransformadores, como também as
correntes transitórias nos TC adjacentes às manobras de chaves.
PALAVRAS-CHAVE
Falhas de Reatores, Interação Transitória, Tensão Transitória, Manobras de Chaves Seccionadoras,
Manobras de Disjuntores, Energização de Autotransformador, Correntes Transitórias.
1.
INTRODUÇÃO
A subestação de Boa Esperança é uma instalação importante no sistema de transmissão da Chesf,
principalmente no recebimento de intercâmbio Norte-Nordeste. A instalação também tem um papel
relevante no controle de tensão da Área Oeste, bem como no escoamento na geração da usina
hidroelétrica de Boa Esperança (UBE).
O setor de 500 kV da subestação possui um arranjo de disjuntor e meio, com um banco de
autotransformador 500/230/13,8 kV 3x100 MVA, duas entradas de linhas de transmissão, dois
reatores de linha e um reator de barra de 100 MVA. As duas linhas de 500 kV partem para São João
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do Piauí, 05C6, e para Presidente Dutra, 05C7. Sendo esta última de propriedade do agente
Eletronorte.
No dia 22/07/2009 houve a danificação do reator 05E1-A associado à LT 05C6 Boa Esperança - São
João do Piauí. A referida ocorrência consistiu no desligamento da LT 05C6 Boa Esperança - São João
do Piauí devido à atuação do relé de gás do reator 05E1-A. Após a análise da equipe de manutenção, o
05E1-A foi substituído pela unidade reserva. Ao realizarem a cromatografia da amostra de óleo do
reator foi constatada a existência de curto circuito interno ao equipamento. Por fim, no dia 10/04/2011,
houve a danificação do reator 05E1-B associado à LT 05C6 Boa Esperança - São João do Piauí.
Este artigo apresenta os resultados dos estudos realizados para calcular as sobretensões transitórias de
alta frequência em diversos pontos da subestação Boa Esperança 500 kV. Os resultados destes estudos
forneceram elementos para o esclarecimento das ocorrências envolvendo o reator 05E1 e para
identificar medidas operativas que possam minimizar as solicitações nos equipamentos da SE Boa
Esperança.
2.
PROCEDIMENTOS DO ESTUDO
No estudo foi considerada a configuração atual de operação da subestação Boa Esperança 500kV, com
a instalação operando com tensão máxima operativa de 1,10pu nas barras de 500kV da subestação e a
posição da chave de interligação de barras 35D3-2 normalmente aberta.
Os níveis de isolamento para o enrolamento de 500kV do autotransformador também foram utilizados
como referência para os reatores. O autotransformador apresenta valores de capacitância elevados. Nas
simulações foi utilizado o valor médio de capacitância que corresponde a 5191pF. As buchas do lado
de 500kV têm uma tensão suportável nominal de impulso atmosférico (1,2/50µs) igual a 1550kV. Já
os reatores, das nove unidades monofásicas de reatores, sete são do tipo Shellform. Com exceção da
unidade 05E2-A da Siemes, cuja capacitância é de 3842pF, os demais reatores apresentaram uma
capacitância da ordem de 9633pF. Portanto, estas unidades têm capacitâncias bastante elevada.
As torres da linha de transmissão nos cinco primeiros vãos mais próximos da subestação são de
estrutura metálica (aço) em circuito simples com quatro cabos por fase e possuem dois cabos páraraios. Para a análise e simulação de fenômenos transitórios de alta frequência em subestações isoladas
a ar (AIS), é necessário utilizar uma modelagem adequada com a representação dos componentes da
rede válida para a faixa de frequências de interesse. Neste estudo, de uma forma geral, foram
utilizados modelos construídos com base nas recomendações dos guias do IEEE [5], CIGRÉ [6] e IEC
[7], além do artigo [8]. Em função da faixa de frequências de interesse, o sistema de transmissão foi
representado de forma simplificada, incluindo apenas a subestação e as linhas de transmissão em
500kV que derivam dela.
A metodologia aplicada neste estudo foi baseada no trabalho desenvolvido pelo grupo de trabalho
conjunto JWG A2/C4-03 do Cigré Brasil, denominado “Interação Elétrica Transitória entre
Transformadores e o Sistema de Potência” [1], [2].
As tensões transitórias de alta frequência nos terminais dos transformadores são calculadas através de
simulações digitais utilizando o ATP/EMTP [3]. Nas simulações são calculados os valores máximos e
as formas de onda das tensões transitórias, o que permite também o cálculo dos respectivos espectros
de frequências utilizando a transformada rápida de Fourier (FFT). O espectro de frequências mostra a
densidade espectral de energia do sinal de tensão, para cada valor de frequência, sendo possível
identificar as frequências dominantes que correspondem aos picos de densidade espectral.
Uma vez calculado o espectro de frequências da tensão transitória, este é comparado com a envoltória
definida pelos espectros de frequências das formas de onda padronizadas que são utilizadas no projeto
da isolação do transformador e são aplicadas nos ensaios dielétricos em laboratório, com os níveis de
tensão para o caso em análise. O fator de severidade Fs(f) é definido pela equação (1) onde Dt(f) é a
densidade espectral da tensão transitória numa dada frequência e De(f) é a densidade espectral da
envoltória definida pelas formas de onda padronizadas.
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Fs 
Dt ( f )
De ( f )
(1)
Nesta comparação são determinadas as frequências críticas fc(k), para k variando de 1 até m. Uma
frequência é dita crítica quando é uma frequência dominante em que o fator de severidade Fs excede o
fator de segurança ks. O fator de segurança ks deve levar em conta, além dos efeitos das condições de
operação e manutenção (O&M) na suportabilidade da isolação, a dispersão estatística da tensão
suportável pela isolação e o número de aplicações esperado ao longo da vida útil do equipamento.
Neste trabalho adotou-se como referência um fator ks igual a 0,8 e 0,6 para as tensões transitórias
resultantes de manobras de disjuntores e chaves secionadoras que são realizadas com frequência na
subestação, respectivamente.
Existe uma condição de potencial risco para o transformador quando a sobretensão máxima excede a
tensão suportável nominal multiplicada pelo fator de segurança ks, e ou quando pelo menos uma
frequência crítica fc(k) coincide ou é muito próxima de uma frequência de ressonância fr(i) do
autotransformador.
3.
RESULTADOS DAS SIMULAÇÕES EM ATP/EMTP
3.1 Manobras de Energização do autotransformador 05T1 e do reator de barra 05E3
Os resultados indicaram que essas manobras não geram sobretensões transitórias suficientemente
elevadas para comprometer o isolamento de equipamentos na subestação. As sobretensões são
bastante inferiores à tensão de atuação dos pára-raios da instalação. Isto não descarta a possibilidade
de componentes das tensões nos terminais dos reatores e autotransformador possuírem frequências
críticas na faixa de frequência de ressonância destes equipamentos. Nos casos simulados com a
presença de resistor de pré-inserção, conforme esperado, houve amortecimento significativo das
sobretensões.
Para cada uma das manobras de disjuntores, exceto os casos com a presença de resistor de préinserção, foi realizado o cálculo do espectro de frequência da forma de onda da tensão no terminal do
autotransformador e dos reatores da instalação. A Tabela 1 abaixo reúne os maiores fatores de
severidade por manobra e por equipamento.
Tabela 1 – Fatores de severidade mais significativos e as respectivas frequências dominantes devido a manobras
do reator
Frequência
Fator de
Manobra
(kHz)
Severidade
Fechamento do 15D1, com 15E3 aberto, energizando o reator 05E3.
Tensão no 05T1
136
0,86
Fechamento do 15D1, com 15E3 aberto, energizando o reator 05E3.
Tensão no 05T1
136
0,86
Fechamento do 15D1, com 15E3 aberto, energizando o reator 05E3.
Tensão no 05E3
136
0,82
Observa-se que há faixas de frequência dominante bem definida para a tensão transitória nos terminais
do 05T1 e do 05E3 em manobras de energização dos mesmos, seja através do disjuntor central ou
através do disjuntor de barra. A faixa envolve as frequências dominantes 135 e 136kHz. Apesar destas
manobras não gerarem sobretensões elevadas nos terminais do destes equipamentos, elas se
apresentam como manobras severas em alta frequência.
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3.2 Manobras de chave para normalização/liberação de disjuntores e de barramentos
Nas operações de fechamento ou abertura de uma chave seccionadora com tensão, ocorre um arco
elétrico entre contatos da chave. Na abertura, o arco inicia no instante da separação dos contatos, e no
fechamento no instante em que a tensão entre contatos supera a suportabilidade dielétrica. Após o seu
início, o arco é mantido até que a rigidez dielétrica entre contatos seja suficiente para suportar a tensão
de restabelecimento na abertura, ou até o toque dos contatos na operação de fechamento. Durante o
tempo de arco ocorre uma sucessão de interrupções de corrente e reacendimentos do arco. Em cada
reacendimento ocorrem variações transitórias de tensão que geram ondas viajantes que se propagam
na subestação, através dos barramentos e outros equipamentos conectados, sofrendo reflexões e
refrações em pontos de transição. Como uma conseqüência das múltiplas reflexões e refrações, as
tensões podem atingir valores elevados e podem ocorrer oscilações de alta frequência. As tensões
transitórias nos diversos pontos da instalação são fortemente influenciadas pelo arranjo físico e pelas
características dos equipamentos, e correspondem a uma seqüência de transitórios de alta frequência.
Foram, então, simuladas manobras de chaves para normalização/liberação de disjuntores e dos
barramentos da SE Boa Esperança 500kV, com abertura do primeiro pólo da chave com
reacendimento (restrike) no instante correspondente à máxima diferença de tensão entre seus
terminais.
As grandezas calculadas indicaram que essas manobras não geram sobretensões transitórias elevadas
nos terminais dos equipamentos, uma vez que a sobretensão transitória máxima atingiu 1,36pu no
terminal do 05T1 durante a normalização/liberação do barramento 05B2 através da chave 35D3-2.
Muito embora a magnitude das sobretensões transitórias encontradas nos terminais dos reatores e do
autotransformador não tenha alcançado patamares preocupantes, o espectro de frequências de suas
formas de ondas revelou fatores de severidade muito elevados e bastante acima do fator de segurança
utilizado para este tipo de manobra. O fator de severidade máximo encontrado dentre todas as
manobras de chaves simuladas atingiu 1,7 na manobra de normalização/liberação do disjuntor 15D1
através da chave seccionadora 35D1-1 para a tensão nos terminais do autotransformador.
Da Tabela 2 encontram-se os maiores fatores de severidade e respectivas frequências dominantes do
espectro de frequências da tensão terminal dos reatores e autotransformadores nas manobras de chaves
seccionadoras simuladas envolvendo barramentos.
Tabela 2 – Fatores de severidade mais significativos e as respectivas frequências dominantes nas manobras
de normalização/liberação de barramento
Frequência
(kHz)
Fator de
Severidade
Reacendimento na chave 35D3-2, com os disjuntores 15C6 e 15T1 abertos e as
chaves 35C6-4 e 35T1-4 abertas, normalizando/liberando o barramento 05B1.
Tensão no 05T1
171
0,62
Reacendimento na chave 35D3-2, com os disjuntores 15C6 e 15T1 abertos e as
chaves 35C6-4 e 35T1-4 abertas, normalizando/liberando o barramento 05B1.
Tensão no 05E3
170
0,60
Reacendimento na chave 35C7-4, com os disjuntores 15C7 e 15E3 abertos e as
chaves 35D3-2 e 35E3-4 abertas, normalizando/liberando o barramento 05B2.
Tensão no 05E2
700
0,64
Manobra
Dentre as tensões monitoradas nas manobras acima envolvendo barramentos, em três delas, ocorrendo
em duas manobras, o fator de severidade ficou acima do fator de segurança utilizado como referência
neste tipo de manobra, 0,6, e não muito acima se comparado com manobras de chaves para
normalização/liberação de disjuntores.
A normalização/liberação da barra 05B1 através da chave seccionadora de interligação de barras
35D3-2 tem reflexos acima do fator de severidade no autotransformador 05T1 e no reator de barra
05E3. A frequência dominante para a tensão transitória nestes equipamentos é de 171 kHz para o
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autotransformador e 170 kHz para o reator, sendo 0,62 e 0,60 os respectivos fatores de severidade. As
manobras envolvendo a chave 35D3-2, com tensão em apenas um dos lados, são severas e já há
restrições para estas manobras documentadas na IO-BEA.02 [4].
O maior fator de severidade encontrado nas manobras de normalização/liberação dos barramentos
ocorreu durante manobra de energização da barra 05B2 através da chave 35C7-4. A tensão monitorada
no terminal do reator de linha 05E2 apresentou um fator de severidade de 0,64 com frequência
dominante de 700 kHz.
A Tabela 3 mostra um comparativo dos fatores de severidade das tensões calculadas nos terminais dos
reatores e do autotransformador durante as manobras de normalização/liberação do disjuntor 15D2
através das chaves 35D2-1 e 35D2-2. São estas as manobras mais severas do ponto de vista dos
reatores de linha.
Tabela 3 – Fatores de severidade mais significativos e as respectivas frequências dominantes na
normalização/liberação do disjuntor 15D2
Frequência
(kHz)
Fator de
Severidade
Reacendimento na chave 35D2-1, com o 15D2 e a 35D2-2 abertos,
normalizando/liberando o 15D2.
Tensão no 05T1
808
0,98
Reacendimento na chave 35D2-1, com o 15D2 e a 35D2-2 abertos,
normalizando/liberando o 15D2.
Tensão no 05E1
421
0,74
734
1,00
495
0,80
479
0,60
479
0,47
451
0,26
698
1,65
247
1,62
451
1,50
713
0,62
614
0,52
Manobra
Reacendimento na chave 35D2-1, com o 15D2 e a 35D2-2 abertos,
normalizando/liberando o 15D2.
Tensão no 05E2
Reacendimento na chave 35D2-2, com o 15D2 e a 35D2-1 abertos,
normalizando/liberando o 15D2.
Tensão no 05T1
Reacendimento na chave 35D2-2, com o 15D2 e a 35D2-1 abertos,
normalizando/liberando o 15D2.
Tensão no 05E1
Reacendimento na chave 35D2-2, com o 15D2 e a 35D2-1 abertos,
normalizando/liberando o 15D2.
Tensão no 05E2
A Tabela acima indica que a manobra para normalização/liberação do disjuntor 15D2 mais crítica é a
da chave 35D2-2, com vários fatores de severidade bastante elevados na tensão transitória no terminal
do reator de linha 05E2 e igual ao fator de segurança na tensão do autotransformador 05T1. Para o
reator de linha 05E2 o fator de severidade foi o mais elevado, atingindo 1,65 na frequência de 698
kHz.
A manobra de normalização/liberação do disjuntor 15D2 através da chave 35D2-1 é a que apresenta a
maior densidade espectral na tensão do reator de linha 05E1. O fator de severidade supera o limite de
segurança, chegando a 0,74 na frequência dominante de 421 kHz. Quando realizada através da chave
35D2-2, esta manobra apresenta um fator de severidade menor na tensão do reator 05E1, 0,47, e com
uma frequência dominante de 452 kHz, que é bastante próxima da manobra através da chave 1.
Portanto, uma alteração na seqüência de manobras destas chaves pode vir a reduzir as solicitações no
05E2, no entanto, caso a frequência de ressonância do reator 05E1 seja na faixa dos 400 kHz, as
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solicitações neste equipamento se agravarão. Esta alteração em específico fica condicionada à análise
do ensaio de resposta em frequência em reatores de linha de posição operacional 05E1 da SE BEA.
Com o intuito de testar a influência da capacitância dos reatores na densidade espectral da tensão no
terminal do reator 05E1, foram realizadas novas simulações de manobras de chaves com essas
grandezas reduzidas à metade, devido à incerteza dos valores das capacitâncias dos reatores
Mitsubishi. Nestas novas simulações foram utilizados os três casos que apresentaram os maiores
reflexos no 05E1. A normalização/isolamento do disjuntor 15D2 através das chaves 35D2-1 e 35D2-2,
e a normalização/isolamento do disjuntor 15D1 através da chave 35D1-1. Na manobra da chave 35D21 o fator de severidade passou de 0,74 para 1,15 com a redução da capacitância, e a frequência
dominante variou pouco, de 421 kHz para 427 kHz. Durante a manobra da chave 35D2-2, o fator de
severidade que era de 0,47 passou para 0,6, e a frequência dominante passou de 479 kHz para 489
kHz. E na manobra da chave 35D1-1 o fator de severidade também se elevou, passando de 0,5 para
0,94, enquanto que a frequência dominante variou de 426 kHz para 429 kHz.
Portanto, houve elevação do fator de severidade em todas as três manobras simuladas com redução na
capacitância, ficando acima do critério de segurança. Particularmente, a manobra da chave 35D2-1 é
bastante severa, com fator severidade acima da envoltória definida em ensaios. Se as capacitâncias
forem realmente mais baixas, estas manobras passam a ser mais severas para o reator 05E1.
Através de levantamento do SIGA (Sistema Integrado de Gestão de Ativos), foi constatado que no dia
27/05/2009, portanto, cerca de dois meses antes da danificação do 05E1-A houve a liberação do
disjuntor 15D2 para a realização de manutenção no equipamento. Neste caso, foram realizadas
manobras nas chaves 35D2-1 e 35D2-2 que de acordo com os resultados de simulações são a mais
crítica e a terceira mais crítica manobra para o 05E1, podendo ainda ser mais críticas a depender do
valor das capacitâncias dos reatores Mitsubishi que serão confirmados ou não através dos ensaios de
resposta em frequência.
A normalização/liberação do disjuntor 15D2 quando realizada pela chave 35D2-1 gera tensões no
terminal do reator de linha 05E2 com fatores de severidade mais baixos se comparados com os
resultados da manobra através da chave 35D2-2. Ainda assim, a manobra através da chave 35D2-1
produz fatores de severidade acima do fator de segurança na tensão transitória no terminal do 05T1,
05E1 e 05E2.
Na tensão transitória no terminal do reator de linha 05E2 o fator de severidade é o mais elevado para a
manobra através da chave 1, atingindo 1,00 na frequência de 734 kHz.
A Tabela 4 apresenta um resumo dos resultados mais severos verificados nos transformadores de
corrente nas simulações de manobra de chaves para liberação de disjuntores. As simulações mostram
que durante manobras de chaves seccionadoras com tensão, ocorrem solicitações elevadas nos TC. Os
TC mais solicitados são os adjacentes às chaves, ou seja, que estão localizados entre a chave
manobrada e o disjuntor. Além disso, foram observadas correntes transitórias de amplitude e
frequência elevadas que fluem através do isolamento dos TC para a terra, através dos cabos de
aterramento. Estas correntes transitórias podem causar solicitações no isolamento dos TC e podem
induzir sobretensões transitórias nos circuitos secundários.
Tabela 4 – Resultados das Simulações de Manobras de Chaves para Liberação dos Disjuntores
Verificados nos TC Adjacentes às Chaves Manobradas.
TC
DISJ.
ABERTO
CHAVE ABERTA
CHAVE
MANOBRADA
Corrente Transitória
para Terra-Imax
(kA)
95C6
95C7
95D1-1
95D1-2
95D2-1
95D2-2
15C6
15C7
15D1
15D1
15D2
15D2
35C6-4/35C6-5
35C7-4/35C7-5
35D1-1/35D1-2
35D1-1/35D1-2
35D2-1/35D2-2
35D2-1/35D2-2
35C6-5
35C7-5
35D1-1
35D1-2
35D2-1
35D2-2
3,70
3,68
3,70
3,70
3,43
3,70
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95E1
95E2
95E3-1
95E3-2
95T1
15C6
15C7
15E3
15E3
15T1
35C6-4/35C6-5
35C7-4/35C7-5
35D3-4/35D3-5
35D3-4/35D3-5
35T1-4/35T1-5
35C6-5
35C7-5
35D3-5
35D3-5
35T1-5
1,18
0,93
1,26
3,70
3,85
As sobrecorrentes transitórias de altas frequências que fluem do isolamento para a terra em manobras
de chaves seccionadoras com reacendimento, atingiram valores de 3,85kA. Trata-se de sobrecorrente
bastante elevada, apesar de não superar a máxima sobrecorrente transitória encontrada em TC entre os
estudos já realizados na Chesf para manobras de chaves. Uma vez que o valor máximo encontrado até
então ocorreu na subestação de Luiz Gonzaga, cerca de 4,35kA. Foram encontradas correntes
transitórias elevadas, acima de 3 kA em quase todos os TC da subestação, com exceção apenas para
95E1, 95E2 e 95E3-1.
Através da alteração da seqüência de manobras de chaves com tensão, é possível reduzir de forma
significativa às solicitações impostas aos TC. Entretanto, no caso dos TC próximos do disjuntor
central, 95D1-1/95D1-2 e 95D2-1/95D2-2, a manobra para liberação do disjuntor 15D1 e do 15D2,
sempre causará solicitações elevadas em pelo menos um dos TC, não sendo possível definir uma
seqüência de manobras que minimize as solicitações simultaneamente nas duas unidades. Neste
sentido é importante avaliar os riscos envolvidos através de uma análise do projeto e do histórico de
manutenção desses TC.
De acordo com levantamento da área de manutenção, nos últimos quatro anos o único TC substituído
no setor de 500 kV da SE Boa Esperança foi o 95T1-B. Ele corresponde exatamente àquele submetido
à maior sobrecorrente transitória, que são os TC de posição operacional 95T1. O equipamento de
fabricante/modelo Siemens/AKOF foi substituído em março de 2008 devido ao alto teor de gases
apresentado.
Quanto à sobretensões nos terminais dos TPC, as maiores solicitações atingiram 2,57pu e 2,52 no
85B1 e 85B2, respectivamente. Estas sobretensões elevadas são decorrentes das manobras de
normalização/liberação dos barramentos 05B1/2 através da chave 35D3-2. No entanto, a realização
desta manobra não é recomendada, sendo liberada apenas para atendimento a intervenção de natureza
inadiável conforme instrução IO-BEA.02 [4]. Isto garante que os TPC de barra não sejam submetidos
a estas solicitações. Nas demais manobras a tensão máxima nos terminais dos TPC alcançam 1,47pu
no 85C6 durante manobra de normalização/liberação do disjuntor 15C6 através da chave 5.
4 CONCLUSÃO
As análises realizadas utilizando a metodologia descrita neste artigo permitiram identificar algumas
manobras de chaves seccionadoras e disjuntores que geram tensões transitórias de alta frequência com
densidade espectral elevada. Tais transitórios provocam solicitações no autotransformador e reatores
da subestação acima dos critérios de segurança ou mesmo dos limites estabelecidos pelos fabricantes,
portanto, com riscos de falhas dielétricas em pontos internos destes equipamentos.
As manobras de disjuntores não geram sobretensões elevadas acima da suportabilidade dos reatores,
autotransformador ou terminais de barra da instalação. No entanto, as manobras de energização do
reator de barra 05E3 e do autotransformador 05T1 através do disjuntor central 15D1 geram
sobretensões transitórias com densidades espectrais elevadas para o 05E3 e o 05T1, estando acima de
níveis considerados seguros. O fator de severidade atinge 0,82 no reator de barra 05E3 e 0,86 no
autotransformador 05T1, ambos na mesma frequência crítica de 136 kHz. Estas solicitações podem ser
reduzidas através da energização do autotransformador e reator de barra preferencialmente através do
disjuntor de barra.
Os resultados das simulações de manobras em disjuntores não apresentaram solicitações severas para
o reator de linha 05E1. Mesmo após a realização de novas simulações com redução das capacitâncias
dos reatores da subestação, as solicitações neste equipamento continuaram abaixo do limite de
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Décimo Quinto Encontro Regional
Ibero-americano do CIGRÉ
Foz do Iguaçu-PR, Brasil
19 a 23 de maio de 2013
referência. Pois, o maior fator de severidade encontrado na tensão do 05E1 foi 0,26 com frequência
dominante de 85kHz com as capacitâncias informadas. Enquanto que nas novas simulações o fator de
severidade passou a ser 0,38 na frequência de 430 kHz. Portanto, as simulações dão o indicativo que
tais manobras não são severas para o 05E1.
Entre as manobras envolvendo reacendimento de chaves seccionadoras para normalização/isolamento
de disjuntores, os equipamentos submetidos aos maiores fatores de severidade foram, em ordem
decrescente, 05T1, 05E2, 05E3 e 05E1. Portanto, apesar de já ter havido ocorrência envolvendo a
danificação dos reatores de linha 05E1-A/B, os fatores de severidade encontrados nestes equipamentos
foram os menores se comparados aos demais equipamentos. Ainda assim, na manobra de
normalização/isolamento do disjuntor 15D2 através da chave 35D2-1, o fator de severidade atinge
0,74 na frequência de 421 kHz.
O resultado de novas simulações com a redução da capacitância neste caso mais crítico para o 05E1,
normalização/isolamento do disjuntor 15D2 através da chave 35D2-1 com reacendimento, indica uma
elevação do fator de severidade da tensão no reator para 1,15, com frequência dominante de 427 kHz.
Foi levantado que a liberação e normalização do disjuntor 15D2 ocorreram cerca de dois meses antes
da danificação do 05E1-A, no dia 22/07/2009. Isto garante que as chaves 35D2-1 e 35D2-2 foram
manobradas na ocasião, o que pode ter contribuído para a danificação do reator.
As correntes que circulam nos TC para a terra durante as manobras de chaves com reacendimento
mostraram-se bastante elevadas, chegando a 3,85 kA no 94T1, sendo a sobrecorrente mais elevada
encontrada para os transformadores de corrente nas simulações. Inclusive, o 95T1-B foi o único TC de
500 kV substituído nos últimos quatro anos, devido ao alto teor de gases, de acordo com levantamento
realizado na área de manutenção.
Para os terminais de barramentos e TPC de barra as manobras envolvendo a interligação de
barramentos com tensão em apenas um dos lados é particularmente severa. As sobretensões nos
terminais de barra chegam a atingir 3,18pu, e 2,57pu nos TPC de barra.
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