Confiabilidade de subestações de transmissão de energia elétrica com aplicação de equipamentos de manobra não convencionais

Abstract

Manter um alto nível de confiabilidade em subestações de transmissão de energia elétrica é um fator essencial para que as instalações mantenham a sua lucratividade com a operação dos sistemas, garantindo o devido atendimento às cargas e também evitando possíveis penalidades aplicáveis pela ANEEL em função de indisponibilidade no fornecimento de energia. Além disso, tem se tornado cada vez mais relevante a restrição de espaço físico e o custo de terrenos em áreas urbanas, o que torna necessária a aplicação de equipamentos mais compactos para nestas regiões. Os equipamentos de subestações tiveram evolução considerável nas últimas décadas, com a utilização de novas tecnologias em sua fabricação. Um equipamento que não sofreu esta evolução foi o seccionador isolado a ar, que teve poucas alterações em relação a sua tecnologia construtiva e quanto a seus índices de confiabilidade, sendo importante o questionamento sobre a sua aplicabilidade nos dias atuais. A partir destas motivações, este estudo tem como objetivo principal fazer uma análise em termos de confiabilidade, a partir de simulações no software AnSE Visual, de subestações que utilizam dois equipamentos não convencionais chamados de Disconnecting Circuit Breaker (DCB) e módulo híbrido. Estes equipamentos foram projetados para utilização em subestações que possuem barramentos isolados a ar, almejando benefícios em termos de redução de espaço e de número de equipamentos nos módulos de conexão, assim como a melhoria dos índices de confiabilidade. Neste estudo, são realizadas simulações de diferentes topologias que utilizam equipamentos convencionais, DCBs e módulos híbridos, visando uma comparação do desempenho destas instalações em termos de taxa de falhas (λ), indisponibilidade (U) e tempo médio de reparo (r), e também é realizada uma análise das vantagens e impactos a partir da utilização destes equipamentos.

Keeping a high level of reliability in electric power transmission substations is an essential factor for the facilities to keep their profitability with the operation of the systems, supplying the loads and avoiding penalties applicable by ANEEL due to the unavailability in the power supply. Besides, it has become more relevant the restriction of physical space and the cost of land in urban areas, which makes it necessary to apply compact equipment to these regions. Substation equipment had a remarkable evolution in the last decades with the use of new technologies in its manufacture. An equipment that didn’t go through this evolution was the air insulated disconnector switch, which had few changes to its constructive technology and to its reliability indices, and it has been important the questioning of its applicability nowadays. Because of these motivations, this study intends to make an analysis in terms of reliability through simulations on the Anse Visual software of substations that use two kind of unconventional equipment called Disconnecting Circuit Breaker (DCB) and hybrid module. These switchgear devices were designed for substations with air insulated busbars, aiming benefits in terms of reduction of the required area and a reduction of the amount of switchgear in the connection bays, as well as the improvement of the reliability rates. In this study, simulations of different topologies applying conventional equipment, DCBs and hybrid modules are performed, making comparisons of the performance of these installations in terms of failure rate (λ), unavailability (U) and average time of repair (r), and it’s performed an analysis of the advantages and impacts from the use of both equipment.