Proteção diferencial baseada nas correntes de sequência zero e de neutro para reatores shunt com núcleo de ar tipo seco - Santos, Guilherme Gomes dos (2021)
O crescente aumento no número de linhas de transmissão longas, com níveis de tensão elevados, torna necessária a conexão em paralelo de reatores shunt nas linhas, como forma de contornar as consequências da sobretensão, decorrentes do efeito capacitivo das linhas. O emprego de reatores shunt viabiliza a regulação de tensão, por meio da absorção do excesso de reativos capacitivos na linha. Diante da importância dos reatores shunt para uma correta operação das linhas de transmissão longas, é essencial garantir lógicas de proteção que possibilitem a rápida identificação de curtos-circuitos internos a esse equipamento. Assim, a presente dissertação apresenta um algoritmo de proteção diferencial baseado nas análises das correntes de sequência zero e de neutro, o qual identifica condições anormais de operação no reator shunt e, com isso, permite uma operação segura e seletiva da proteção para curtos-circuitos do tipo espira terra e entre espiras. Essa lógica é fundamentada na comparação da corrente de sequência zero, calculada com base nas correntes de fase, medidas próximas à bucha, com a corrente medida no enrolamento do neutro. Os fasores de corrente de sequência zero e o de neutro do reator são reconstruídos no tempo e, por fim, são comparados, possibilitando a identificação do curto-circuito interno ao reator. Além disso, o algoritmo incorpora uma função que detecta a ocorrência de distúrbios de natureza interna ou externa ao reator. As simulações foram realizadas por meio do software Alternative Transient Program (ATP), no qual modelou-se uma linha de transmissão de 230 kV, 380 km com 50% de compensação shunt, tal que, no reator foram aplicados diferentes curtos-circuitos internos, dos tipos espira-terra e entre espiras. Além disso, a fim de realizar uma avaliação comparativa, o algoritmo proposto foi analisado juntamente com a proteção diferencial tradicional restrita à terra Restricted Earth Fault (REF), que utiliza os mesmos sinais de entrada. Dos resultados obtidos, verificou-se que a proteção tradicional não operou para os curtos-circuitos espiras terra com resistência de falta elevada, além de não ter sido capaz de identificar nenhuma das faltas analisadas do tipo entre espiras. Contrariamente, constatou-se que o algoritmo proposto opera corretamente para todas as faltas espira terra e entre espiras testadas, independentemente das variações do valor do fator de dispersão, da quantidade de espiras envolvidas e do valor da resistência de falta. Destaca-se ainda a rapidez na atuação da proteção do algoritmo proposto, o qual identificou todas as faltas analisadas com tempo aproximado de atuação de 1 ms após a sua ocorrência. Ressalta-se que, para garantir a correta atuação da proteção proposta para todos os curtos-circuitos externos, é necessário a utilização de uma lógica adicional para garantir a não atuação para faltas externas.