Redução de Incêndios usando os Religadores Automáticos

Quando comparados com as redes de distribuição de eletricidade em todo o mundo, os provedores de serviços de rede de distribuição (DNSPs) da Austrália operam em alguns dos ambientes mais desafiadores. Uma combinação de tamanho de rede, baixa densidade populacional e risco sazonal de incêndio representam um conjunto único de desafios para os engenheiros. No entanto, esse cenário oferece oportunidades excepcionais para o desenvolvimento de tecnologia para fornecer soluções. Redes de distribuição aéreas têm, por natureza, mais risco de incêndio do que as subterrâneas, mas há etapas publicadas, listadas a seguir que ajudam a reduzir esse risco na rede aérea.

De acordo com os resultados de pesquisa após os Incêndios em Victória, Austrália, em 2009, os religadores foram implantados posteriormente para reduzir esse problema. Esses relatórios indicaram que religadores capazes de detectar uma Falta à Terra Sensível de 500mA reduziriam o risco de incêndio em 80% [1].

• Gerenciamento da Política de Religamento do Disjuntor
• Controle de configurações de dispositivos de campo com comunicação
• Implantação de esquemas de proteção para detectar falhas de alta impedância
• Gerenciamento de automação de rede durante variações de configuração

Para combater o perfil de risco apresentado pelo severo verão australiano, as concessionárias têm uma gama de tecnologias disponíveis em sua Rede de Distribuição de Média Tensão na forma de equipamentos de Proteção e Controle para atender a essas necessidades. Quando essa tecnologia é implantada como parte de uma política de diminuição de incêndios florestais bem planejada, as concessionárias podem aproveitar os benefícios de um menor risco desses incêndios e um verão mais seguro, tanto para seus funcionários quanto para o público em geral.

Gerenciando a Sequência de Religamento

Em toda a Austrália, o carro-chefe das concessionárias para a proteção de linha aérea é o Religador Automático, ou RA. Este dispositivo é essencialmente um disjuntor com sensores / transformadores integrados, com a maioria dos dispositivos modernos sendo equipados com um relé de controle que lembra a maioria das ofertas de relés de subestações atualmente.

Os religadores oferecem confiabilidade nas redes de distribuição, pois combatem falhas intermitentes, ao religar automaticamente os disjuntores sob condições configuradas, removendo efetivamente o problema de confiabilidade de falhas intermitentes.

Quando a política de redução de incêndios florestais é considerada, a Comissão Real de Victória, devido aos Incêndios do Sábado Negro, recomenda que o Religamento seja desativado em dias de alto risco. Isso pode ser considerado uma política padrão em toda a Austrália.

O grande incêndio ocorrido em Kilmore South, em Victória, foi iniciado por um cabo de linha aérea SWER que havia sido desalojado. Quando o cabo eventualmente quebrou e pousou no cabo aterrado, o antigo Religador Hidráulico à Óleo, que estava operando naquela linha, não tinha um controlador moderno nem comunicação remota, o que significa que foi deixado para religar e reenergizar a linha. É muito importante que todas as formas de religamento sejam interrompidas em dias de alto risco de incêndios florestais.

Além disso, um aprendizado proveniente de pesquisa posterior é que a remoção do religamento não cobre falhas de alta impedância, como falha de isolação flutuante. Se um isolador falhar, o arco começará entre o poste e o fio, um incêndio pode ser iniciado sem a corrente operacional suficiente ser vista por dispositivos mais antigos. A exigência é de 500mA de Falta à Terra Sensível, algo que a NOJA Power, fabricante australiana, tem trabalhado para desenvolver, em conjunto com as concessionárias.

Recentes avanços na tecnologia de religamento advogam o uso de religamento parcial / micro, onde apenas uma pequena proporção de energia é liberada, mas a questão é que os dispositivos não são suficientemente sensíveis para detectar faltas de alta impedância a jusante, nem fornecem energia suficiente para eliminar uma falha quando o religamento genuíno é solicitado em dias de baixo risco de incêndio.

Essencialmente, uma operação de religamento parcial não conseguiu detectar uma falta à terra sensível a jusante compatível com as Normas de Redução de Incêndios Florestais em Victória, não proporcionando nenhum benefício na diminuição destes incêndios.

A prática recomendada pelas concessionárias para religadores está em desabilitar o religamento nos dias do risco de incêndios e, além disso, concentrar-se em melhores métodos de proteção e sensibilidade para encontrar essas falhas de alta impedância e confiabilidade de comunicação para garantir que o religamento possa ser modificado com segurança no campo. Em dias de baixo risco, o religamento abrangente fornece a melhor confiabilidade, fornecendo energia suficiente para eliminar falhas intermitentes.

Gerenciando a Confiabilidade da Comunicação

Controlar as configurações de proteção em dispositivos remotos em uma rede de distribuição é de suma importância para a diminuição dos incêndios florestais. Embora grandes melhorias na confiabilidade da comunicação tenham sido feitas nos últimos anos, ainda existem recursos disponíveis nos Religadores Automáticos (RAs) atuais, como o Religador NOJA Power que fornece verificação de comunicação.

Os religadores implantados devem ser acoplados a um sistema de comunicação remota, o qual normalmente é implementado o protocolo DNP3 sobre uma rede IP de modem/rádio. Os RAs de campo podem esperar receber periodicamente pesquisas da sala de controle da concessionária, pois os dados são solicitados.

Uma técnica simples que foi implantada em religadores controlados digitalmente é um watchdog de comunicação, um contador interno do RA que rastreia o tempo desde a última comunicação recebida da sala de controle. Se isso exceder um período configurado, o controlador reiniciará o periférico de comunicações localmente. Essa técnica de watchdog melhora muito a confiabilidade da comunicação no campo e fornece uma técnica para reafirmar as baseadas em IP com as torres de celular locais que normalmente atendem clientes não estacionários. Isto é exibido na gama de Religadores OSM da NOJA Power que foi instalada pela primeira vez em Victória, após o incêndio em 2009.

Para usuários avessos ao risco, os Religadores OSM da NOJA Power podem ser configurados como padrão para o estado “Religador Desativado” quando estiverem em comunicação com uma estação base, garantindo que as melhores práticas de religamento sejam implementadas durante dias de alto risco de incêndio.

Esquemas de Proteção Atualmente Implantados

O desenvolvimento de sensibilidade de proteção a faltas de alta impedância surgiu como uma das principais técnicas para reduzir incêndios florestais. Falhas de alta impedância têm sido sugeridas como uma das principais causas de incêndios em postes (como por meio de isoladores defeituosos) e a melhora na detecção desses casos melhora a capacidade de resposta aos casos de risco desses incêndios.

Alguns esquemas de proteção geralmente implantados estão listados aqui:

• Falta à Terra Sensível de Nível Baixo - Religadores tradicionais oferecem proteção de Falta à Terra Sensível, que foi equipada para operar a partir de um captador de 4 A e acima. Este nível de sensibilidade não fornece detecção suficiente para faltas de alta impedância, já que Victória requer detecção de falhas de 500mA e acima. O Religador OSM da NOJA Power é implementado na Austrália para este fim, já que seu conjunto de sensores de precisão permite que o dispositivo ofereça um pickup de proteção mínimo de SEF de 200mA com uma precisão de sensor de 100mA.
• Proteção de Afundamento (Sag) de tensão - Uma técnica desenvolvida na Austrália que se aplica a dispositivos monofásicos e trifásicos, que usa a transição da assinatura de tensão para detectar entre condutores injetados e fusíveis queimados. Essa técnica também pode ser usada para fornecer informações valiosas para esquemas de automação, permitindo o isolamento de seções de rede sem riscos de religamento.
• Proteção de Admitância Neutra. O resultado do cálculo de admitância permite maior certeza na diferenciação entre correntes resistivas e correntes reativas. Quando os dispositivos de proteção operam com baixos níveis de SEF, a Admitância Neutra fornece seletividade entre corrente capacitiva simpática e corrente de falta resistiva genuína a jusante.

Esses recursos de proteção estão equipados com a variante de sensor de alta resolução do Religador OSM da NOJA Power, juntamente com outros desenvolvimentos, já que a NOJA Power faz parceria com empresas australianas para continuar o desenvolvimento nessa área de pesquisa.

“O risco de incêndio é um dos maiores desafios enfrentados pelos provedores de serviços de rede de distribuição australianos. A implementação de religadores em alimentadores rurais com controle remoto combinado com o baixo nível de pickup da proteção do SEF e admitância permite que os DNSPs gerenciem esse risco”, disse o Diretor do Grupo NOJA Power, Neil O'Sullivan.

Gerenciando a Automação

A Automação de Distribuição oferece vantagens significativas de confiabilidade nas redes de distribuição, oferecendo localização de faltas, isolamento e instalações de restauração. Os benefícios econômicos de tal sistema são claros, mas durante os dias de risco de incêndio, a automação da rede deve ser cuidadosamente monitorada para garantir que nenhuma reenergização de possíveis locais com falhas seja executada.

A comunicação e a visibilidade da rede de distribuição completa são de suma importância quando se considera a diminuição de incêndios florestais, e um sistema de controle confiável fornecerá essa capacidade. Uma vez que comunicações confiáveis ​​sejam alcançadas, é possível centralizar as operações de automação e permitir que a sala de controle execute automação, em vez de técnicas de automação distribuídas mais antigas que usam a presença de tensão como um sinal para o religamento.

Quando combinado com técnicas de detecção como Afundamento (Sag) de Tensão, o Religador OSM da NOJA Power fornece insights de campo adicionais para o sistema de controle e permite que as concessionárias tomem melhores decisões de chaveamento em dias de risco de incêndios florestais. A resolução adicional de detecção e relatório também fornece a capacidade de identificar os locais com problemas mais rapidamente, ajudando a dar suporte a uma resposta rápida a quaisquer locais de risco.

Conclusão

A estratégia para diminuir incêndios é o resultado de uma abordagem coordenada para abordar seus fatores de risco. Para redes de distribuição de custos indiretos, é necessária proteção e controle. A NOJA Power colaborou com as empresas australianas para desenvolver um conjunto de técnicas para atender aos requisitos do ambiente DNSP australiano.

Quando se trata de religamento, enquanto todas as formas de religamento devem ser desabilitadas, a chave é a sensibilidade de proteção a faltas de alta impedância. Em dias de baixo risco de incêndio, o religamento tradicional deve ser aplicado para fornecer energia suficiente para eliminar faltas intermitentes.

A confiabilidade da comunicação é essencial para fornecer controle da sequência de religamento e configurações de proteção aplicadas durante os dias de risco de incêndios florestais. O sistema de Religadores OSM da NOJA Power possui sistemas integrados para suportar a confiabilidade da comunicação e uma capacidade adicional de padronizar a operação em modo de segurança quando a comunicações é perdida

A confiabilidade da comunicação de um Religador OSM da NOJA Power pode ser usada para monitoramento adicional, controle e automação centralizada da rede, permitindo que sinais como Afundamento de Tensão (Sag) e outras indicações especializadas do religador OSM sejam usados ​​para melhorar a sensibilidade e a reatividade a cenários de falha nas condições de risco de incêndio florestal.

A NOJA Power está empenhada em trabalhar com as concessionárias para fornecer a melhor qualidade em equipamentos suspensos, mas também em parceria para desenvolver a funcionalidade de proteção líder mundial para manter os clientes seguros em casa durante a temporada de incêndios florestais. Para obter mais informações ou suporte para o desenvolvimento de sua estratégia, a NOJA Power terá o prazer em compartilhar a experiência adquirida e a capacidade da experiência da estratégia australiana de redução de incêndios florestais.

Referências

• Marxsen, Dr Tony (3/07/2018). "Vegetation Conduction Ignition Tests" (PDF). https://www.energy.vic.gov.au. Retrieved 3/07/2018
• Thompson, Stan. "Auto-Recloser - Safety and Minimising Downtime". Transmission & Distribution Issue 1 2018. Retrieved 2018-07-02.
• "Victorian Royal Commission into the Black Saturday Bushfires Australia" (PDF). http://royalcommission.vic.gov.au.
• "AusNet Services Bushfire Mitigation Plan for the Electricity Distribution Network". www.ausnetservices.com.au.