Planeamento de Redes de Transporte de Energia Eléctrica Dissertaç˜ao para obtenç˜ao do grau

93 Pages·2013·6.25 MB·Portuguese

Planeamento de Redes de Transporte
de Energia El´ectrica
O caso Angolano
Ana Marques Faria
Disserta¸ca˜o para obtenc¸˜ao do grau de Mestre em
Engenharia Electrot´ecnica e de Computadores
Ju´ri
Presidente: Prof.
Orientador: Prof. Pedro Flores Correia
Vogal: Prof.
Abril 2013
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RESUMO
A presente disserta¸c˜ao teve como objectivo ser um estudo do planeamento de redes de
transporte em muito alta tens˜ao. Foi escolhida a rede de energia el´ectrica da Repu´blica de
Angola, como objecto desse estudo, por ser uma rede com grande capacidade e necessidade de
expans˜ao. Paraenquadrarosresultadosobtidosemparˆametrosdequalidadeusou-seaPortaria
no596/2010 de 30 de Junho do Minist´erio da Economia, Inovac¸˜ao e do Desenvolvimento. Foi
tamb´em desenvolvida uma aplica¸c˜ao que serviu para que fosse poss´ıvel fazer uma passagem
autom´atica da simula¸c˜ao para a apresentac¸˜ao de resultados. A referida portaria indica trˆes
cen´arios de teste para uma rede el´ectrica, situa¸c˜ao em que todos os elementos se encontram em
servi¸co, situa¸c˜ao em que um qualquer elemento da rede se encontra fora de servic¸o e situa¸c˜ao
em que dois elementos do mesmo apoio se encontram fora de servi¸co. Para que a resposta
da rede nestas trˆes situac¸˜oes fosse analisada extensivamente houve a necessidade de criar uma
aplica¸c˜ao, como j´a foi referido, que recriasse todas os casos poss´ıveis, para que estes fossem
simulados. Esta simula¸c˜ao, por ser t˜ao minuciosa, gerou uma grande quantidade de resultados,
pelo que se expandiu a essa aplica¸c˜ao para que tamb´em os analisasse e formatasse de forma
a facilitar a sua leitura e compreens˜ao. No fim do estudo conclu´ıu-se que, com a metodologia
usada, foi poss´ıvel analisar a rede escolhida com o detalhe pretendido. Essa an´alise tornou
poss´ıvel identificar, de maneira bem definida, quais os maiores problemas da Rede de Angola
e permitiu ainda que fosse mais f´acil encontrar soluc¸˜oes para os mesmos.
Palavras Chave
Planeamento, Muito Alta Tens˜ao, Angola, Portaria no596/2010, Formata¸c˜ao Autom´atica de
Resultados, Situac¸˜ao N, Contigˆencia N-1, Contigˆencia N-2, PSS(cid:13)RE, Rede de Energia, Sistema
El´ectrico.
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ABSTRACT
This dissertation aimed to be a study of the planning of transport networks in very high
voltage. Republic of Angola power grid was chosen, as the subject of this study, because
it’s a network with need and means for expansion. To frame the obtained results in quality
parameters, Portariano596/2010de30deJunhodoMinist´eriodaEconomia, Inova¸c˜aoedoDe-
senvolvimento was used. An application was also developed that served to make an automatic
transition from the simulation to the presentation of the results. That document indicates
three test scenarios for an electrict network, where all the elements are in service, where one
anyelementofthenetworkisoutofserviceandandwhentwoelementsofthesamesupportare
out of service. For the network response in these three situations were examined extensively,
that was a need to create an application, as mentioned, that recreate all the possible cases, so
that they were simulated. This simulation, because it was so thorough, generated a large num-
ber of results, so the application was expanded so that it could also analyze and format them,
to facilitate their reading and comprehension. At the end of study it could be concluded that
with the method used, it was possible to analyze the selected network with the desired detail.
This analysis made possible to identify, in a very defined manner, what the main problems of
the Angolan Network were and also allowed it to be easier to find solutions to them.
Keywords
Planning, Very High Tension, Angola, Portaria no596/2010, Auto Format Results, Situation
N, N-1 Contingency, Contingency N-2, PSS(cid:13)RE, Power Network, Electrical System.
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CONTEUDO
1 Introdu¸c˜ao 1
1.1 Aˆmbito do trabalho . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.2 Motivac¸˜oes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.3 Objectivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
2 Metodologia 3
2.1 Casos observados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
2.2 Simula¸c˜oes realizadas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
2.3 Ferramentas utilizadas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
2.3.1 PSS(cid:13)RE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
2.3.2 Aplica¸c˜ao desenvolvida. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
2.3.2.1 Automatizac¸˜ao das simula¸c˜oes . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
2.3.2.2 Formata¸c˜ao de resultados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2.3.2.3 Alterac¸˜ao da topologia da rede . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.3.2.4 Possibilidade de expans˜ao . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2.4 An´alise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
3 Simula¸co˜es 13
3.1 Rede Norte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
3.1.1 Situa¸c˜ao N . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
3.1.1.1 C´alculo de correntes de curto circuito . . . . . . . . . . . . . . 16
3.1.2 Contingˆencia N-1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
3.1.2.1 Sa´ıda de servi¸co de um barramento . . . . . . . . . . . . . . . 17
3.1.2.1.1 Trˆansito de energia em regime permanente . . . . . . 17
3.1.2.1.2 C´alculo de correntes de curto circuito . . . . . . . . . 19
3.1.2.1.3 Regime transit´orio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
3.1.2.2 Sa´ıda de servi¸co de uma ligac¸˜ao . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
3.1.2.2.1 Trˆansito de energia em regime permanente . . . . . . 26
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3.1.2.2.2 C´alculo de correntes de curto circuito . . . . . . . . . 27
3.1.2.2.3 Regime transit´orio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
3.1.2.3 Sa´ıda de servi¸co de uma m´aquina . . . . . . . . . . . . . . . . 31
3.1.2.3.1 Trˆansito de energia em regime permanente . . . . . . 31
3.1.2.3.2 C´alculo de correntes de curto circuito . . . . . . . . . 32
3.1.2.3.3 Regime transit´orio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
3.1.3 Contingˆencia N-2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
3.1.3.1 Sa´ıda de servi¸co de duas linhas do mesmo apoio . . . . . . . . 37
3.1.3.1.1 Trˆansito de energia em regime permanente . . . . . . 37
3.1.3.1.2 C´alculo de correntes de curto circuito . . . . . . . . . 37
3.1.3.1.3 Regime transit´orio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
3.1.4 Conclus˜oes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
3.2 Rede Centro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
3.2.1 Situa¸c˜ao N . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
3.2.2 Contingˆencia N-1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
3.2.2.1 Sa´ıda de servi¸co de um barramento . . . . . . . . . . . . . . . 43
3.2.2.1.1 Trˆansito de energia em regime permanente . . . . . . 44
3.2.2.1.2 C´alculo de correntes de curto circuito . . . . . . . . . 47
3.2.2.1.3 Regime transit´orio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
3.2.2.2 Sa´ıda de servi¸co de uma ligac¸˜ao . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
3.2.2.2.1 Trˆansito de energia em regime permanente . . . . . . 52
3.2.2.2.2 C´alculo de correntes de curto circuito . . . . . . . . . 55
3.2.2.2.3 Regime transit´orio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
3.2.2.3 Sa´ıda de servi¸co de uma m´aquina . . . . . . . . . . . . . . . . 57
3.2.2.3.1 Trˆansito de energia em regime permanente . . . . . . 57
3.2.2.3.2 C´alculo de correntes de curto circuito . . . . . . . . . 59
3.2.2.3.3 Regime transit´orio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
3.2.3 Conclus˜oes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
3.3 Rede Sul . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
3.3.1 Situa¸c˜ao N . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
3.3.2 Contingˆencia N-1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
3.3.2.1 Sa´ıda de servi¸co de um barramento . . . . . . . . . . . . . . . 64
3.3.2.1.1 C´alculo de correntes de curto circuito . . . . . . . . . 65
3.3.2.1.2 Regime transit´orio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
3.3.2.2 Sa´ıda de servi¸co de uma ligac¸˜ao . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
3.3.2.2.1 C´alculo de correntes de curto circuito . . . . . . . . . 72
3.3.2.2.2 Regime transit´orio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
3.3.3 Conclus˜oes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
3.4 Interliga¸c˜oes com a Rede Centro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
3.5 Rede El´ectrica de Angola . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
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4 Conclus˜ao 75
Bibliografia 77
ix
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