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Protection and control systems analysis of industrial plants with synchronous generators during islanded operation

By Fernanda Caseno Lima Trindade

Abstract

Resumo: Sistemas industriais modernos são instalações bastante complexas com elevado grau de automatização e com capacidade de operar de forma isolada (ilhada) da rede elétrica após a ocorrência de contingências devido à utilização de geradores próprios compostos principalmente por máquinas síncronas e turbinas térmicas. Tais instalações, na presença de geradores, são denominadas genericamente como consumidores autoprodutores. Como muitos desses autoprodutores são conectados em redes de distribuição e subtransmissão de energia elétrica, tais consumidores estão sujeitos às normas técnicas requeridas por essas concessionárias. Assim, a desconexão da instalação industrial logo após a ocorrência de um ilhamento na rede de distribuição é um procedimento obrigatório. Imediatamente após a detecção do ilhamento pelo sistema de proteção da instalação industrial, a rede de distribuição e o sistema industrial são separados (isolados). Esta separação é realizada através da abertura do disjuntor instalado no lado de baixa tensão do transformador (lado do consumidor) que faz a conexão entre os dois sistemas. Então, a concessionária pode realizar os procedimentos necessários para reenergização da rede. Logo após a realização da separação dos sistemas, é necessário adotar uma série de medidas que garanta que o sistema industrial possa continuar operando isoladamente de forma adequada. Basicamente, três ações devem ser tomadas: (a) mudança do modo de operação do regulador de velocidade e do sistema de excitação dos geradores síncronos; (b) implementação do sistema de rejeição de carga e (c) alteração dos ajustes dos relés de sobrecorrente do sistema de proteção da rede industrial. Nesse contexto, o objetivo desta dissertação de mestrado é investigar tais procedimentos e propor metodologias de análise dessas questões previamente mencionadas de forma a obter um melhor entendimento do problema. Com o desenvolvimento dessas metodologias, objetiva-se que os estudos desses procedimentos automáticos possam ser realizados de forma mais eficiente e sistemáticaAbstract: Modern industrial systems are very sophisticated installations with a high number of automatic processes and capability of isolated (islanded) operation after contingences by using onsite generators composed mainly by synchronous machines and steam turbines. Such installations, in the presence of generators, are generically called autoproducers. Since many of these autoproducers are connected to electrical power distribution and subtransmission grids, they must respect the technical recommendations imposed by these utilities. As a consequence, the disconnection of these systems from the grid after islanding occurrence is a mandatory procedure.Soon after the islanding detection by the industrial protection system, the industry and the grid must be electrically separated (isolated) by opening the circuit breaker installed at the low voltage side of the interconnection transformer. Thus, after the separation, the utility can carry out the necessary technical procedures to restore the network. From the industrial system perspective, after the separation, it is necessary to take control actions to guarantee that the industrial system continues operating with quality and reliability. Basically, three actions must be taken: (a) change the operation mode of the speed governor and excitation system of the generators; (b) implement the load shedding system and (c) change the settings of the protection system overcurrent relays. In this context, the objective of this master thesis is to investigate these procedures and propose methods for analysis in order to obtain a better understanding of these issues. With this methodologies development, it is expected that new automatic proceedings can be achieved in a more efficient and systematic wa

Topics: Maquinas eletricas sincronas, Sistemas de energia eletrica - Proteção, Instalações industriais, Synchronous generator, Load shedding, Industrial plants
Year: 2014
OAI identifier: oai:agregador.ibict.br.RI_UNICAMP:oai:unicamp.sibi.usp.br:SBURI/12173
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