CALCULO CARGADOR DE BATERIA EN SUBESTACION 220KV

GERENTE DE CONTRATO: Claudemyr Ribeiro Granja

N.º CREA: 29236/D UF: SPPROYECTO

Flávio M.

FECHA

20/04/04DIBUJO

ElaineVERIF. DIBUJO

José CarlosVERIF. PROYECTO

Edival

APROBO

Granja

CENTRAL HIDRAULICA CALLAHUANCA

PROYECTO REHABILITACIÓNSERVIÇOS AUXILIARES

BATERIAS E CARREGADORES

MEMÓRIA DE CÁLCULO

HOJA 1/14N.º REVISIÓN PROYECTO APROBO FECHA ESCALA

N.º VOITH SIEMENS

N.º COPEM

VS08-E1-0039

REV.

0

ÍNDICE

1.OBJETIVO

2.DOCUMENTOS DE REFERÊNCIA

3.CONSIDERAÇÕES

4.LEVANTAMENTO DAS CARGAS

5.MÉTODO DE CÁLCULO

6.DIMENSIONAMENTO

7.REFERÊNCIAS

ANEXOS

1.BATERIA E CARREGADOR – DADOS DE FABRICANTE

Nº Voith Siemens Nº Copem VS08-E1-0039 HOJA 2/11

1.OBJETIVO

Esta memória de cálculo tem por objetivo apresentar o dimensionamento dos serviços auxiliares em 125 Vcc da CH Callahuanca, considerando as cargas dos equipamentos já instalados e a serem fornecidos.

2.DOCUMENTOS DE REFERÊNCIA

Para o levantamento das cargas em corrente contínua, foram utilizados os seguintes documentos:

VS08-E1-0004 - Unilineal General de Corriente Continua

ED-CALLA-ET19 - Especificaciones Técnicas – Baterias Estacionarias 125 Vcc Tipo Alcalina

Anexo 1 - Bateria e Carregador - Dados de Fabricante.

3.CONSIDERAÇÕES

Para alimentação em corrente contínua dos sistemas de comando, proteção, sinalização e controle dos equipamentos da CH Callahuanca está previsto um sistema em 125 Vcc, constituído por dois conjuntos retificador/bateria.

O retificador será ligado à sua própria bateria, sendo capaz de, simultaneamente, suprir a carga permanente do sistema de 125 Vcc e carregar a bateria em regime de equalização.

As baterias serão do tipo alcalina com membranas do tipo placas de fibra, dimensionadas para um ciclo, em caso de emergência, de 3 (três) horas.

Para a determinação da capacidade nominal das baterias será admitido que apenas uma bateria, estará em operação.

No método de cálculo foram consideradas as informações de Baterias Alcalinas tipo KFM e Retificador Digital Industrial de fabricação .

4.LEVANTAMENTO DAS CARGAS

O levantamento das cargas foi efetuado considerando a sua classificação em 4 (quatro) categorias, abaixo discriminadas:

a) Cargas em Regime Permanente

As cargas consideradas em regime permanente são aquelas normalmente energizadas em período integral. Essas cargas foram divididas em:


a.1) Unidade Geradora

- Regulador de Tensão;- Regulador de Velocidade;- Excitação (controle);- Relés Auxiliares e de Proteção;- Sistema Digital.

a.2) Cargas Gerais

- Relés Auxiliares;- Quadros de Distribuição;- Centro de Controle de Motores.

b) Cargas com Duração de 3 Horas

São as cargas de iluminação de emergência.

c) Cargas com Curta Duração

São as cargas relacionadas com a parada das unidades.

d) Cargas de Regime Transitório

As cargas consideradas em regime transitório são aquelas cujo tempo de energização é momentâneo (alguns segundos ou fração de segundos).

Para efeito de cálculo, foi considerada a duração de 1 minuto.

O critério de escolha do regime de funcionamento de cada tipo de carga, bem como sua estimativa de consumo, são descritos nas tabelas apresentadas a seguir.


DISCRIMINAÇÃOPOTÊNCIA (W)

PERMANENTE TRANSITÓRIA Painéis de Comando da SE 60 kV 300 350 CCM Sala de Máquinas 183 1152 UAC Sala de Máquinas 300 350Painel de Comunicação / GPS (Sala de Comando) 80 80Painéis de Comando do Grupo 1 300 350Painéis de Comando do Grupo 2 300 350Painéis de Comando do Grupo 3 300 350Painéis de Comando do Grupo 4 300 350Painéis de Proteção do Grupo 1 70 90Painéis de Proteção do Grupo 2 70 90Painéis de Proteção do Grupo 3 70 90Painéis de Proteção do Grupo 4 70 90Painéis de Excitação do Grupo 1 400 700Painéis de Excitação do Grupo 2 400 700Painéis de Excitação do Grupo 3 400 700Painéis de Excitação do Grupo 4 400 700Painéis do Regulador de Velocidade do Grupo 1 192 58Painéis do Regulador de Velocidade do Grupo 2 192 58Painéis do Regulador de Velocidade do Grupo 3 192 58Painéis do Regulador de Velocidade do Grupo 4 288 72Disjuntores e Chaves de 60 kV do Grupo 1 30 600Disjuntores e Chaves de 60 kV do Grupo 2 30 600Disjuntores e Chaves de 60 kV do Grupo 3 30 600Disjuntores e Chaves de 60 kV do Grupo 4 30 600Quadro Medição Tuberia Forçada (Grupos 1 a 4) 70 70Subestação 220 kV 450 3600Tablero Sala de Mando 300 200Iluminação de Emergência (Sala de Mando) 3450Inversor alimentação UPS 3000

Total 12197 13008

5.MÉTODO DE CÁLCULO

5.1Critério Geral

Considera-se que cada conjunto retificador/bateria está dimensionado para atender a totalidade das cargas previstas para o sistema do qual faz parte.

O dimensionamento do retificador será efetuado considerando-se o consumo simultâneo da carga permanente do sistema do qual faz parte e da carga correspondente à equalização da bateria associada, isto é, a tensão de equalização da bateria será aplicada com os consumidores ligados.


5.1.1Carga de Equalização e Profunda

A operação da carga de equalização deverá ser realizada automaticamente, com os consumidores ligados. Nestas condições será verificada a necessidade de se utilizar diodos de queda para limitar a tensão na barra dos consumidores.

A operação de carga profunda deverá ser efetuada manualmente, com os consumidores desligados.

5.1.2Determinação dos Parâmetros e Definição do Número de Elementos da Bateria.

Valores adotados para os consumidores:

- tensão nominal (Vn) 125,0 V- tensão máxima (Vmx = 1,10Vn) 137,5 V- tensão mínima (Vmn = 0,80Vn) 100,0 V

Parâmetros da bateria:

- tensão de flutuação/elemento (Vf1) 1,40 V- tensão de carga equalização/elemento(Veq) 1,55 V- tensão final de descarga/elemento (Vfn) 1,10 V

Admitindo-se a queda de tensão de 5 V nos alimentadores do quadro de distribuição e nos ramais a partir do quadro de distribuição, será considerado o valor de Vmnb = 105 V, como a tensão mínima nos terminais da bateria.

Cálculo do número de elementos.

elementos

A tensão total de equalização será de 96 x 1,55 = 148,8 V, que é maior do que a tensão máxima admissível para os consumidores, havendo necessidade de utilização de diodos de queda. Estes diodos deverão proporcionar uma queda de tensão, durante a equalização, de 148,8-137,5 = 11,3 V.

O resultado obtido acima será utilizado para os dois sistemas em corrente contínua.

5.1.3Determinação da Capacidade de Bateria

A capacidade da bateria será determinado pela expressão:

Co = K1 I1 + K2 (I2 - I1) +....................+ Kn (In - In-1)


Onde:

C0 = Capacidade total da bateria em Ampères.hora em 10 horas.

Ii = Corrente de descarga em Ampères. (Referência: gráfico de descarga da bateria.)

Ki = Valor obtido pelo gráfico (para tensão final igual a 1,10 Volts) em função do tempo Ti.

De acordo com a referência 7.1, o fator de correção correspondente para a correção da capacidade da bateria a 40°C, é 1,00.

É recomendado, também, um acréscimo de 10% devido ao envelhecimento e uma margem de segurança de 5%. Então, a capacidade corrigida da bateria vale :

C = C0 1,00 1,10 1,05 [ A.h ]

5.2Determinação do Carregador

Será utilizado um carregador para cada sistema. Cada carregador deverá ser capaz de, simultaneamente, suprir a carga permanente do sistema de 125 Vcc e carregar uma bateria em regime de equalização.

A seguinte equação é usada para selecionar um carregador:

A = ( L + )

Onde:

A = corrente de saída de cada um dos carregadores [A];L = carga permanente ligada aos terminais da bateria [A];C = ampères.hora total da bateria [A.h];H = tempo para recarregar a bateria - 10h;k = 1,1 para bateria;k1 = fator de redução da capacidade com a altitude;

k2 = fator de redução da capacidade com a temperatura.

Os valores de k1 e k2 são:

Altitude Fator k1

Até 1.000 m 1,00

Até 2.000 m 1,10

Temperatura Fator k2

Até 40ºC 1,00


5.3Cálculo do Curto-Circuito

A corrente de curto-circuito é dada pelas contribuições da bateria e do carregador:

Onde:

Icc = corrente de curto-circuito [A]Icb = Contribuição da bateria para a corrente de curto-circuito [A]Ica = contribuição do carregador para a corrente de curto-circuito, em relação a corrente

de saída [A]

Será adotada ainda uma segurança adicional de 10% no valor da corrente de curto-circuito.

6.DIMENSIONAMENTO

6.1Ciclo de Descarga da Bateria

Para efeito de dimensionamento da bateria, foi proposta a seguinte situação, considerada como a mais crítica e desfavorável:

- Desligamento de 4 unidades geradoras;- Partida de uma unidade geradora no final do ciclo de descarga da bateria.

As cargas foram classificadas em:

a) Cargas Permanentes

São as cargas relativas à unidade geradora e as cargas gerais.

Essas cargas são de 8747 W (69,98 A).

b) Cargas com Duração de 3 Horas

São cargas de iluminação de emergência de 3450 W (27,6 A).

c) Cargas de Curta Duração

São cargas relacionadas com a parada das unidades:

- Atuação da proteção das unidades geradoras = 4.(90) = 360 W;- Abertura dos disjuntores das unidades geradoras (4 bobinas) = 4.(125) = 500 W;- Desexcitação das unidades geradoras = 4(700) = 2800 W

Será considerado o valor de 3660 W (29,28 A).


d) Cargas de Consumo Momentâneo de 1 Minuto

São cargas relativas à partida de uma máquina no final do ciclo de descarga da bateria:

- Excitação de 1 unidade geradora = 1 (700) = 700 W.

Será considerado o valor de 700 W (5,6 A), durante 1 minuto.

O ciclo de descarga vale:

Corrente I (A)

1 179 180

97,58

103,18

126,86

Tempo t (min)

T1 = 180'K1 = 3,06 C1 = K1 . I1 = 388,19 A.hI1 = 126,86

T2 = 179'K2 = 3,05 C2 = K2 (I2 - I1) = -89,30 A.hI2 = 97,58

T3 = 1'K3 = 0,03 C3 = K3 (I3 - I2) = 0,17 A.hI3 = 103,18

Co = C1 + C2 + C3 = 299,06 A.h


Corrigindo a capacidade da bateria devido a temperatura, envelhecimento e aplicando a margem de segurança, conforme item 5.1.3, temos:

C = 299,06 1,00 1,10 . 1,05 = 345,41 [A.h]

Considerando que cada bateria de acumuladores fornecerá toda a carga, a bateria recomendada é de 365 A.h, com elementos tipo xxx, da xxxx.

6.2Determinação do Carregador

Para o dimensionamento do carregador foram consideradas as cargas permanentes com a máquina em operação.

A corrente de saída do carregador, na recarga da bateria, é dada pela fórmula do item 5.2, ou seja:

A = 69,98 + = 110,13 A

Logo, serão adotados carregadores de 125 A.

6.3Cálculo do Curto-Circuito

As contribuições da bateria e carregador para a corrente de curto-circuito, conforme anexo 1, valem:

Onde:

Icb = contribuição da bateria para corrente de curto-circuitoIca = contribuição do carregador para a corrente de curto-circuitoC = capacidade nominal da bateria [A.h]A = Corrente de saída de um dos carregadores

E, de acordo com o item 5.3:

Icc =

Adotando uma segurança adicional de 10%, temos:

Icc = 8,1 kA.

7.REFERÊNCIAS

[1]Catálogos da xxxxxx.


ANEXO 1 - BATERIA E CARREGADORDADOS DE FABRICANTE


CALCULO CARGADOR DE BATERIA EN SUBESTACION 220KV

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