TRANSMISSO DE ENERGIA ELTRICACURSO BSICO2.1.4.1.3.5.3 Selado com N2 No Brasil, menos de 5% dos transformadores de mdio e grande porte se utilizam de selagem com nitrognio. Os chamados transformadores com o colcho de N2 no foram muito disseminados no sistema eltrico brasileiro. Por outro lado, tem sido razoavelmente executado a selagem com nitrognio em transformadores projetados para operarem com slica-gel. Essa modificao visa garantir a preservao do papel contra a agresso do oxignio. A modificao consiste em acrescentarmos um reservatrio externo ao transformador com presso de nitrognio, conforme figura.

Esquema de Transformador Selado com Nitrognio

2.1.4.1.3.5.4 Drycol Um outro sistema de preservao do leo isolante feito pelo equipamento chamado Drycol. Se instalado em transformadores projetados para slica-gel exige a confeco de apenas mais um furo no conservador, e por isso, a modificao para a mudana de sistema muito simples e a experincia das empresas que o tem utilizado tem sido positiva.

Esquema de um Drycol

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TRANSMISSO DE ENERGIA ELTRICACURSO BSICO2.1.4.1.3.6 Papel Isolante Os transformadores de potncia imersos em leo isolante utilizam dois tipos de papel Kraft para isolamento dos condutores nas bobinas: o comum e o termoestabilizado. Quando a especificao exigir transformador com 55 C de elevao mdia de temperatura, o papel comum atende a esse requisito. Quando na especificao a exigncia for para 65 C de elevao mdia de temperatura, o papel a ser utilizado ser o termoestabilizado. Na aparncia eles diferem na cor e suas estruturas qumicas so diferentes. A deteriorao do papel se d basicamente por trs fatores: Hidrlise: a ponte de oxignio entre os anis afetada pela gua, causando a ruptura de cadeias; Oxidao: o oxignio ataca o tomo de carbono da celulose para formar aldedos e cidos, alm de monxidos e dixidos de carbono; Pirlise: calor excessivo resulta em envelhecimento do papel, so liberados os gases, principalmente vapor de gua, hidrognio e monxidos e dixidos de carbono.

Transformador Trifsico com Papel Kraft Comum

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TRANSMISSO DE ENERGIA ELTRICACURSO BSICO2.1.4.1.3.7 Cromatografia uma tecnologia de anlise do leo isolante com o propsito de diagnosticar falhas internas no transformador. Essa tcnica se baseia na separao, em laboratrio, de gases caractersticos que vo se formando e se solubilizando no leo isolante, dependendo do tipo de falha. Nos dias de hoje, a gs-cromatografia tornou-se um instrumento fundamental para o acompanhamento da manuteno. Isto porque, em no se tendo necessidade de desligar o equipamento sob teste, e ainda, com um grau de preciso excelente na anlise da falha, pode-se preditivamente programar intervenes, minimizando desligamentos que iriam reduzir a produo da empresa, alm de no se ter garantia que na inspeo visual a falha seja localizada. 2.1.4.1.3.8 Gases Gerados por Falha Interna Combustveis: H2 = hidrognio; CH4 = metano; C2H6 = etano; C2H4 = etileno; C2H2 = acetileno; CO = monxido de carbono. No combustveis: N2 = nitrognio; O2 = oxignio; CO2 = dixido de carbono. Existem vrios mtodos para a anlise de uma amostragem de gs-cromatografia. A ABNT, o IEC e diversos pesquisadores independentes propem metodologias com essa finalidade. Como cautela, uma empresa no deve analisar por apenas uma metodologia, e sim, por pelo menos trs mtodos distintos. Conhecer histricos de famlias de equipamentos fundamental para uma anlise conclusiva acerca dos resultados de laboratrio. 2.1.4.1.4 Degradao da Celulose Uma grande preocupao, que gera invariavelmente calorosa discusso, o estabelecimento do fim de vida-til dos transformadores. No existe discusso mais intil do que a de tentar associar tempo cronolgico com fim de vida do equipamento. Isto porque, tudo depende de como a manuteno cuidou do transformador. Os agentes agressivos so conhecidos e devem sempre ser eliminados o quanto antes. No existe atualmente no Brasil um consenso em relao aos critrios que apontam o fim de vida do equipamento. So eles: 33

TRANSMISSO DE ENERGIA ELTRICACURSO BSICOConcentrao de xido de Carbono: a relao entre dixido e o monxido de carbono tem sido estudada por algumas empresas, e atualmente, considera-se que para valores que excedem o intervalo abaixo, o equipamento considerado em fim de vida, no justificando mais investimento de manuteno. CO2 =74 CO Grau de Polimerizao: este mtodo, que exige a retirada de amostra do material isolante, no se mostra prtico, apesar de ser preciso. No Brasil, a NBR-5416 recomenda que com G.P.150, o equipamento seja considerado fim de vida. Compostos de Furano (cromatografia lquida de alta resoluo): o envelhecimento da celulose gera compostos de furano que se dissolvem no leo.

Deteriorao do Papel Isolante

2.1.4.2 Transformadores de Corrente Os transformadores de corrente so equipamentos que permitem aos instrumentos de medio e proteo funcionarem adequadamente sem que seja necessrio possurem correntes nominais de acordo com a corrente de carga do circuito ao qual esto ligados. Na sua forma mais simples eles possuem um primrio, geralmente de poucas espiras, e um secundrio, no qual a corrente nominal transformada , na maioria dos casos, igual a 5 A. Dessa forma, os instrumentos de medio e proteo so dimensionados em tamanhos reduzidos com as bobinas de corrente constitudas de fios de pouca quantidade de cobre. Os transformadores de corrente so utilizados para suprir aparelhos que apresentam baixa resistncia eltrica, tais como ampermetros, rels, medidores de energia, de potncia, etc. 34

TRANSMISSO DE ENERGIA ELTRICACURSO BSICOOs TC's transformam, atravs do fenmeno de converso eletromagntica, correntes elevadas, que circulam no seu primrio, em pequenas correntes secundrias, segundo uma relao de transformao. A corrente primria a ser medida, circulando nos enrolamentos primrios, cria um fluxo magntico alternado que faz induzir foras eletromotrizes Ep e Es, respectivamente, nos enrolamentos primrio e secundrio. Dessa forma, se nos terminais primrios de um TC, cuja relao de transformao nominal de 20, circular uma corrente de 100 A, obtm-se no secundrio a corrente de 5 A, ou seja: 100/20 = 5 A. O TC opera com tenso varivel, dependendo da corrente primria e da carga ligada no seu secundrio. A relao de transformao das correntes primria e secundria inversamente proporcional relao entre o nmero de espiras dos enrolamentos primrio e secundrio. 2.1.4.2.1 Caractersticas Construtivas Os transformadores de corrente podem ser construdos de diferentes formas e para diferentes usos, ou seja: a) TC tipo barra aquele cujo enrolamento primrio constitudo por uma barra fixada atravs do ncleo do transformador. Os transformadores de corrente de barra fixa em baixa tenso so extensivamente empregados em painis de comando de elevada corrente, tanto para uso em proteo quanto para medio. Os transformadores de corrente do tipo barra fixa so os mais utilizados em subestaes de potncia de mdia e alta tenses.

Transformador de Corrente do Tipo Barra

Tipo Barra Fixa

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TRANSMISSO DE ENERGIA ELTRICACURSO BSICO

Vista externa de um TC da classe 230 KV

Detalhes Construtivos de um TC

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TRANSMISSO DE ENERGIA ELTRICACURSO BSICOb) TC tipo enrolado aquele cujo enrolamento primrio constitudo de uma ou mais espiras envolvendo o ncleo do transformador, conforme ilustrado na figura.

Transformador de Corrente do Tipo Enrolado

c) TC tipo janela aquele que no possui um primrio fixo no transformador e constitudo de uma abertura atravs do ncleo, por onde passa o condutor que forma o circuito primrio, conforme se apresenta na figura. So muito utilizados em painis de comando de baixa tenso em pequenas e mdias correntes, ou quando no se deseja seccionar o condutor para instalar o transformador de corrente. Dessa forma empregada, consegue-se reduzir os espaos no interior dos painis.

Transformador de Corrente do Tipo Janela

d) TC tipo bucha aquele cujas caractersticas so semelhantes ao TC do tipo barra, porm sua instalao feita na bucha dos equipamentos (transformadores, disjuntores, etc.), que funcionam como enrolamento primrio, de acordo com a figura. So empregados em transformadores de potncia para uso, em geral, na proteo diferencial, quando se deseja restringir ao prprio equipamento o campo de ao desse tipo de proteo.

Transformador de Corrente do Tipo Bucha

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TRANSMISSO DE ENERGIA ELTRICACURSO BSICOe) TC tipo ncleo dividido aquele cujas caractersticas so semelhantes s do TC do tipo janela, em que o ncleo pode ser separado para permitir envolver o condutor que funciona como enrolamento primrio, conforme se mostra na figura. So basicamente utilizados na fabricao de equipamentos de medio de corrente e potncia ativa ou reativa, j que permite obter resultados esperados sem seccionar o condutor ou barra sob medio.

Transformador de Corrente do Tipo Ncleo Dividido

f) TC tipo com vrios enrolamentos primrios aquele constitudo de vrios enrolamentos primrios montados isoladamente e apenas um enrolamento secundrio, conforme a figura. Neste tipo de transformador, as bobinas primrias podem ser ligadas em srie ou e paralelo, propiciando a obteno de vrias relaes de transformao.

Transformador de Corrente do Tipo com Vrios Enrolamentos Primrios

g) TC tipo com vrios ncleos secundrios aquele constitudo de dois ou mais enrolamentos secundrios montados isoladamente, sendo que cada um possui individualmente o seu ncleo, formando juntamente com o enrolamento primrio, um s conjunto, conforme se mostra na figura. Neste tipo de transformador de corrente, a seo do condutor primrio deve ser dimensionada tendo e vista a maior das relaes de transformao dos ncleos considerados.

Transformador de Corrente do Tipo com Vrios Ncleos Secundrios

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TRANSMISSO DE ENERGIA ELTRICACURSO BSICOh) TC tipo vrios enrolamentos secundrios aquele constitudo de um nico ncleo envolvido pelo enrolamento primrio e vrios enrolamentos secundrios, conforme se mostra na figura, e que podem ser ligados em srie ou em paralelo.

Transformador de Corrente do Tipo Vrios Enrolamentos Secundrios

i) TC tipo derivao no secundrio aquele constitudo de um nico ncleo envolvido pelos enrolamentos primrio e secundrio, sendo este provido de uma ou mais derivaes. Entretanto, o primrio pode ser constitudo de um ou mais enrolamentos, conforme se mostra na figura do TC tipo com vrios enrolamentos primrios. Como os ampres-espiras variam em cada relao de transformao considerada, somente garantida a classe de exatido do equipamento para a derivao que contiver o maior nmero de espiras. A verso deste tipo de TC dada na figura.

Transformador de Corrente do Tipo com Derivao no Secundrio

2.1.4.2.2 Representao Grfica e Polaridade de um TC Convencionalmente, adotada a representao mostrada na figura a seguir e a maneira como as bobinas primrias e secundrias so enroladas no ncleo magntico so simbolicamente indicadas pelas marcas de polaridade (pontos);

Representao de TC e Polaridades

Como regra, temos que a corrente primria I1 entra pela polaridade e a corrente secundria I2 sai pela polaridade e assim, temos I1 e I2 em fase. 39

TRANSMISSO DE ENERGIA ELTRICACURSO BSICO2.1.4.2.3 Caracterizao de um Transformador de Corrente De acordo com a ABNT, os valores nominais principais que caracterizam os transformadores de corrente so os seguintes: Corrente nominal e relao nominal; Nvel de isolamento; Freqncia nominal; Carga nominal; Classe de exatido; Fator de sobrecorrente nominal (somente para TC de proteo); Fator trmico nominal; Corrente trmica nominal; Corrente dinmica nominal. Os TC's para servio de medio devem retratar fielmente a corrente a ser medida. imprescindvel que apresentem erros de fase e de relao mnimos dentro de suas respectivas classes de exatido. Segundo as normas da ABNT e ANSI, os transformadores de corrente devem manter sua exatido na faixa de 10 a 100% da corrente nominal, ou seja: 0,1Inominal Icarga InominalTC Os TCs de medio devem manter sua preciso para correntes de carga normal, enquanto os TCs de proteo devem ser precisos at o seu erro aceitvel para corrente de curto-circuito de 20 x In. Para medio, em caso de curto-circuito, no h necessidade que a corrente seja transformada com exatido. at melhor que em condies de curto-circuito, o TC sature, proporcionando assim, uma auto-proteo aos equipamentos de medio conectados no seu secundrio. Os ncleos magnticos dos TCs de medio so de seo menor que os de proteo para propositadamente saturarem durante o curto-circuito quando a corrente atinge valores altos. Essa saturao limita o valor da sobretenso aplicada nos equipamentos de medio. Outro detalhe muito importante que quando o secundrio de um TC se abre, tendo corrente no primrio, o TC rapidamente satura, e gera uma sobretenso que pode chegar ao nvel de milhares de volts. 2.1.4.3 Transformador de Potencial Os transformadores de potencial so equipamentos que permitem aos instrumentos de medio e proteo funcionarem adequadamente sem que seja necessrio possuir tenso de isolamento de acordo com a da rede qual esto ligados. Na sua forma mais simples, os transformadores de potencial possuem um enrolamento primrio de muitas espiras e um enrolamento secundrio atravs do qual se obtm a tenso desejada, normalmente padronizada em 115 V ou 115 / 3 V. Dessa forma, os instrumentos de proteo e medio so dimensionados em tamanhos reduzidos com bobinas e demais componentes de baixa isolao. Os transformadores de potencial so equipamentos utilizados para suprir aparelhos que apresentam elevada impedncia, tais como voltmetros, rels de tenso, bobinas de 40

TRANSMISSO DE ENERGIA ELTRICACURSO BSICOtenso de medidores de energia, etc. So empregados indistintamente nos sistemas de proteo e medio de energia eltrica. Os transformadores para instrumentos (TP e TC) devem fornecer corrente e/ou tenso aos instrumentos conectados nos seus enrolamentos secundrios de forma a atender s seguintes prescries: O circuito secundrio deve ser galvanicamente separado e isolado do primrio a fim de proporcionar segurana aos operadores dos instrumentos ligados ao TP; A medida da grandeza eltrica deve ser adequada aos instrumentos que sero utilizados, tais como rels, medidores de energia, medidores de tenso, corrente, etc.

Instalao de um Conjunto TC-TP

2.1.4.3.1 Caractersticas Construtivas Os transformadores de potencial so fabricados de conformidade com o grupo de ligao requerido, com as tenses primrias e secundrias necessrias e com o tipo de instalao. O enrolamento primrio constitudo de uma bobina de vrias camadas de fio, submetida a uma esmaltao, em geral dupla, enrolada em um ncleo de ferro magntico sobre o qual tambm se envolve o enrolamento secundrio. J o enrolamento secundrio ou tercirio de fio de cobre duplamente esmaltado e isolado do ncleo e do enrolamento primrio por meio de fitas de papel especial. 2.1.4.3.2 Tipos de Transformadores de Potencial Os transformadores de potencial podem ser construdos a partir de dois tipos bsicos: TP's indutivos e TPs capacitivos. 41

TRANSMISSO DE ENERGIA ELTRICACURSO BSICO2.1.4.3.2.1 Transformadores de Potencial do Tipo Indutivo So dessa forma, construdos basicamente todos os transformadores de potencial para utilizao at a tenso de 138 KV, por apresentarem custo de produo inferior ao do tipo capacitivo. Os transformadores de potencial indutivo so dotados de um enrolamento primrio envolvendo um ncleo de ferro-silcio que comum ao enrolamento secundrio, conforme se mostra na figura.

Representao de um Transformador de Potencial

Transformador de Potencial da Classe 230 KV

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TRANSMISSO DE ENERGIA ELTRICACURSO BSICO

Transformador de Potencial Indutivo

2.1.4.3.2.2 Transformadores de Potencial do Tipo Capacitivo Os transformadores deste tipo so construdos basicamente com a utilizao de dois conjuntos de capacitores que servem para fornecer um divisor de tenso e permitir a comunicao atravs do sistema carrier. So construdos normalmente para tenses iguais ou superiores a 138 KV e apresentam como esquema bsico a figura. O transformador de potencial capacitivo constitudo de um divisor capacitivo, cujas clulas que formam o condensador so ligadas em srie e o conjunto fica imerso no interior de um invlucro de porcelana. O divisor capacitivo ligado entre fase e terra. Uma derivao intermediria alimenta um grupo de medida de mdia tenso que compreende, basicamente, os seguintes elementos: Um transformador de potencial ligado na derivao intermediria, atravs de um ponto de conexo e fornecendo as tenses secundrias desejadas; Um reator de compensao ajustvel para controlar as quedas de tenso e a defasagem no divisor capacitivo, na freqncia nominal, independentemente da carga, porm nos limites previstos pela classe de exatido considerada; Um dispositivo de amortecimento dos fenmenos de ferro-ressonncia. A no ser pela classe de exatido, os transformadores de potencial no se diferenciam entre aqueles destinados medio e proteo. Contudo, so classificados de acordo com o erro que introduzem nos valores medidos no secundrio. A figura mostra um transformador de potencial capacitivo, detalhando as suas partes componentes. 43

TRANSMISSO DE ENERGIA ELTRICACURSO BSICO

Transformador de Potencial Capacitivo

2.1.4.3.2.3 Caracterizao de um Transformador de Potencial Os valores nominais que caracterizam um transformador de potencial so: Tenso primria nominal e relao nominal; Nvel de isolamento; Freqncia nominal; Carga nominal; Classe de exatido; Potncia trmica nominal. Os TPs so enquadrados em uma das seguintes classes de exatido: 0,3 0,6 1,2. Considera-se que um TP est dentro de sua classe de exatido, nas condies especificadas (tenso compreendida na faixa de 90 a 110% de nominal, com freqncia nominal, para todos os valores de fator de potncia indutivo da carga, medida no primrio do TP, compreendidos entre 0,6 e 1,0) quando nestas condies, os pontos determinados pelos fatores de correo relao (FCR) e pelos ngulos de fase () estiverem dentro do paralelogramo de exatido correspondente as suas classes de exatido. 2.1.4.4 Banco de Reatores So indutncias com ncleo magntico muito similar aos transformadores de potncia. So utilizados para compensar a potncia capacitiva gerada por linhas longas (>200 km), realizando-se desta maneira uma regulao da tenso, pois, o contrrio, em ausncia de uma compensao indutiva, alcanaria valores muito elevados de tenso no extremo da carga. 44

TRANSMISSO DE ENERGIA ELTRICACURSO BSICOPrincipais componentes Os principais componentes foram enumerados de acordo com a figura de um reator da ABB:

Reator (ABB)

1) Bucha de AT: Realiza a conexo da bobina do reator com o barramento de primrio. 2) Bucha de Neutro: Realiza a conexo da bobina do reator com o barramento de neutro. 3) Rel Buccholz: So usados em reatores para proteo contra gerao de gases provocados por descargas internas ou sobreaquecimentos e aumentos anormais de fluxo de leo entre o tanque de expanso e o tanque do reator. Possui 2 estgios: 1 grau (alarme) e 2 grau (disparo ou trip).

Esquema Rel Buccholz

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TRANSMISSO DE ENERGIA ELTRICACURSO BSICO4) Radiadores: Realiza o resfriamento do leo isolante atravs de circulao natural por diferena de temperatura. So usados radiadores em chapa estampada montados atravs de vlvulas de seccionamento do tipo borboleta para permitir a desmontagem dos mesmos, em caso de necessidade, sem retirar o leo do tanque principal do reator. 5) Vlvula de Alvio de Presso: Quando a presso interna do reator est abaixo da presso de abertura que de 707Kpa, a presso das molas comprime o diafragma contra o flange exercendo assim uma vedao atravs das gaxetas. Quando a presso interna atingir a presso de abertura da Vlvula, isto far com que os gases e parte do leo isolante passe atravs da gaxeta 4, atuando sobre a rea total do diafragma que, ento, abre-se instantaneamente, uma vez que a fora exercida no diafragma pelo leo isolante superior a fora exercida pela mola. O tempo de abertura de aproximadamente 2 ms, a vlvula fecha-se automaticamente quando a sobrepresso aliviada. Em caso de sua atuao dever ser realizado o rearme no prprio equipamento atravs da alavanca de rearme 10. Como assim tambm o rearme do pino sinalizador 8 que indica a atuao da vlvula. Caso este contato venha a atuar, no deve ser religado o reator sem antes realizar todos os testes necessrios.

Vlvula de Alvio

6) Tanque de Expanso ou Conservador: montando acima do ponto mais alto do sistema de resfriamento do leo atravs de um conjunto de tubos de conexo com o tanque principal. A sua capacidade adequada para permitir a expanso do volume total do leo em todo o possvel campo de variao de temperatura durante a operao. Dentro dele contm uma membrana que protege o leo isolante contra a absoro de umidade e conseqentemente oxidao. A membrana de borracha projetada de maneira a acomodar as variaes do volume de leo em funo das variaes de temperatura sem resultar em vcuo ou sobrepresso no reator. O contato com o meio externo realizado atravs do filtro de leo e secador de ar. 46

TRANSMISSO DE ENERGIA ELTRICACURSO BSICO7) Carcaa do reator: Estrutura onde se aloja o ncleo, armaduras e leo isolante. 8) Painel de passagem de condutores do TC: Interligao dos TCs de bucha com as protees diferencial, sobrecorrente, imagem trmica. 9) TCs de Bucha: Transformadores de corrente que esto localizados dentro do reator. 10) Vlvula para By-pass: utilizada para a troca do rel de Buccholz. 11) Painel do Monitor de Temperatura: Tal monitor realiza o monitoramento da temperatura do leo e do enrolamento do reator. Possui dois estgios: 1 grau (alarme) e 2 grau (trip). Temperatura do leo: 1 grau: 85. 2 grau: 95. Temperatura do enrolamento: 1 grau: 105. 2 grau: 120. 12) Reservatrio de Slica: Tem por finalidade de secar o ar aspirado pelos reatores resfriados a leo, quando a temperatura cai, causando a contrao do leo. O Secador abastecido com slica gel, que a propriedade de absorver umidade at 40% do seu prprio peso. No estado ativo a slica gel tem a cor laranja e quando saturada com umidade apresenta a cor branca. A umidade pode, entretanto, ser extrada e a slica gel ser reaproveitada. A tampa inferior do secador provida de um reservatrio (copo) de leo, que possui a funo de um filtro hidrulico, que tem como finalidade de reter as partculas em suspenso no ar. O nvel de leo dever estar entre as duas linhas vermelhas do reservatrio e dever estar com o prprio leo do reator. 13) Dispositivo coletor de gs: Possui a funo de tornar acessvel a altura de homem os gases recolhidos no rel Buccholz, para facilitar o exame e a vlvula (1) para permitir o teste de funcionamento dos contatos mediante a introduo de ar ou nitrognio pela vlvula (7). Quando houver a atuao do rel desligando o reator seguir o procedimento abaixo: Anotar a cor e o volume do gs coletado; Verificar se o gs combustvel atravs da aproximao de uma chama; Para uma anlise completa, enviar uma amostra de gs para um laboratrio credenciado; Soltar todo o gs coletado antes de religar o reator . Informaes que podem ser obtidas atravs do estado dos gases coletados: Gs incolor, no combustvel: indica presena de ar puro; Gs branco, combustvel: indica combusto de papel ou papelo; Gs amarelo, combustvel: indica combusto de madeira; Gs cinza, combustvel: indica combusto de ao; Gs preto, combustvel: indica combusto de leo. 47

TRANSMISSO DE ENERGIA ELTRICACURSO BSICOOs componentes foram enumerados de acordo com a figura:

Dispositivo Coletor de Gs

1) Vlvula no rel Buccholz (ver figura no item do referido rel) 2) Vlvula para retirada de amostra ou conexo do aparelho para exame dos gases; 3) Conexo para rel Buccholz; 4) Janelas de inspeo, uma das quais possui escala graduada em cm3 para permitir a avaliao da quantidade de gases recolhidos; 5) Corpo metlico; 6) Vlvula em comunicao um sistema de sifo que limita a sada do leo impedindo o escape dos gases; 7) Vlvula para drenagem do leo contido no recolhedor e introduo de ar ou nitrognio para os testes de funcionamento dos contatos. 14) Vlvula de separao tipo borboleta: So usadas para reteno de leo isolante no tanque do reator. A abertura e fechamento da vlvula so feitos liberando-se o parafuso de travamento e girando-se a borboleta atravs da porca sextavada, com o auxlio de uma chave fixa. 15) Indicador de nvel de leo: utilizado para sinalizar continuamente a posio do nvel de leo no conservador. A variao do volume implica em movimentao da membrana que por sua vez movimenta a haste da bia do indicador atuante sobre o ponteiro do dial do indicador de nvel de leo. 2.1.4.5 Disjuntor Os disjuntores so equipamentos destinados interrupo e ao restabelecimento das correntes eltricas num determinado ponto do circuito. Os disjuntores sempre devem ser instalados acompanhados da aplicao dos rels respectivos, que so os elementos responsveis pela deteco das correntes eltricas do circuito que, aps analisadas por sensores previamente ajustados, podem enviar ou no a ordem de comando para a sua abertura. Um disjuntor instalado sem os rels 48

TRANSMISSO DE ENERGIA ELTRICACURSO BSICOcorrespondentes transforma-se apenas numa excelente chave de manobra, sem qualquer caracterstica de proteo. A funo principal de um disjuntor interromper as correntes de defeito de um determinado circuito durante o menor espao de tempo possvel. Porm, os disjuntores so tambm solicitados a interromper correntes de circuitos operando a plena carga e em vazio, e a energizar os mesmos circuitos em condies de operao normal ou em falta. O disjuntor um equipamento cujo funcionamento apresenta aspectos bastantes singulares. Opera, continuamente, sob tenso e corrente de carga muitas vezes em ambientes muito severos, no que diz respeito temperatura, umidade, poeira, etc. Em geral, aps longo tempo nestas condies, s vezes at anos, solicitado a operar por conta de um defeito no sistema. Neste instante, todo o seu mecanismo, inerte at ento, deve operar com todas as suas funes, realizando tarefas tecnicamente difceis, em questo de dcimos de segundo. 2.1.4.5.1 Arco Eltrico O arco eltrico um fenmeno que ocorre quando se separam dois terminais de um circuito que conduz determinada corrente de carga, de sobrecarga ou de defeito. Pode ser definido tambm como um canal condutor, formado num meio fortemente ionizado, provocando um intenso brilho e elevando, consideravelmente, a temperatura do meio em que se desenvolve. 2.1.4.5.2 Princpios de Interrupo da Corrente Eltrica A operao de qualquer interruptor se faz separando-se os seus respectivos contatos, que permitem, quando fechados, a continuidade eltrica do circuito. Durante esta separao, em virtude da energia armazenada no circuito, h o surgimento do arco eltrico que precisa ser prontamente eliminado, sob pena de conseqncias danosas ao sistema. O arco formado dessa forma torna-se agora o meio de continuidade do circuito mencionado, at que a corrente atinja o seu ponto zero, durante o ciclo senoidal, quando, nesse momento, se d a interrupo da chave. Porm, se o meio em que se d a abertura dos contatos permanecer ionizado, durante o meio ciclo seguinte, a corrente poder ter a sua continuidade eltrica restabelecida com a formao de um novo arco. Como princpio bsico para a extino de um arco eltrico qualquer, necessrio que se provoque o seu alongamento por meios artificiais, reduza-se a sua temperatura e substitua-se o meio ionizado entre os contatos por um meio isolante eficiente que pode ser o ar, o leo ou o gs, o que permite, assim, classificar o tipo do meio extintor, consequentemente, as caractersticas construtivas dos disjuntores. Porm, se durante a interrupo de uma corrente eltrica ela reduzida abruptamente a zero, surgem sobretenses no circuito, tendo como resultado a liberao da energia armazenada no momento da interrupo. Essas sobretenses so capazes de provocar danos ao sistema e aos aparelhos consumidores correspondentes. Para se conhecer o princpio da interrupo eltrica, necessrio se estudar separadamente os meios extintores, que so: Interrupo no Ar sob Condio de Presso Atmosfrica; Interrupo no leo; Interrupo no Gs SF6; Interrupo no Vcuo. 49

TRANSMISSO DE ENERGIA ELTRICACURSO BSICO2.1.4.5.3 Caractersticas Construtivas dos Disjuntores Os tipos construtivos dos disjuntores dependem dos meios que utilizam para extino do arco. Existe no mercado uma grande quantidade de marcas e tipos de disjuntores empregando as mais diversas tcnicas, s vezes particulares para certas aplicaes. Independentemente das caractersticas eltricas disponveis entre os vrios disjuntores comercializados, estes podem ser estudados de duas formas bsicas: o sistema de interrupo do arco e o sistema de acionamento. Ser apresentado a ttulo de exemplo, o disjuntor a gs SF6 de fabricao ABB. Finalidade: ligar ou desligar um circuito quando acionado pelas protees (eliminar alimentao em caso de falha na linha ou em outro equipamento da SE) ou pelos equipamentos de controle quando solicitado pelo operador; Pode ser aberto com carga; Possui alta velocidade e potncia de ruptura; Utiliza SF6 para extino de arco; No permite visualizar a abertura dos contatos de potncia, interrompendo o circuito eltrico; Pode ser acionado por comando executado na:

IHM (Interface Homem Mquina) UAC (Unidade de Aquisio e Controle) Cubculo Central do DJ.

2.1.4.5.4 Componentes Os componentes foram enumerados de acordo com a figura do disjuntor ABB:

Disjuntor ABB

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TRANSMISSO DE ENERGIA ELTRICACURSO BSICO1) Resistor de pr-insero: Os resistores esto destinados a limitar as sobretenses de manobra, em particular, no momento das operaes de interligao de linhas em vazio. Eles se inserem alguns milsimos de segundo antes do fechamento dos contatos principais do disjuntor, sendo utilizados somente no fechamento dos contatos do disjuntor. Os seus contatos de insero esto diretamente unidos ao sistema de embielagem (mecanismo superior) e de contato da cmara.

2) Capacitor Equalizador: utilizado para repartir a tenso nas cmaras de interrupo.

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TRANSMISSO DE ENERGIA ELTRICACURSO BSICO3) Cmara de Interrupo: onde se localiza os contatos de potncia do disjuntor (compostos por um contato fixo e um contato mvel), utilizada para realizar a abertura e fechamento destes e injeo de hexafloreto de enxofre (SF6) para extino do arco eltrico.

4) Isolador de Poste: Internamente movimenta uma haste de comando que transmite a movimentao produzida pelas molas para o fechamento e abertura dos contatos principais. 5) Mecanismo de Desarme: Onde est localizada a mola de abertura do disjuntor.

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TRANSMISSO DE ENERGIA ELTRICACURSO BSICO6) Caixa de Mecanismo Operacional: 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 8) 9) Motores eltricos: M1.1 e M1; Contatos auxiliares do disjuntor BG1; Chave motor manual; Rel de mnima tenso de disparo 1 (K18.1), disparo 2 (K18.2) e motor (K18.3); Termomagnticas dos motores: F1.1 e F1; Manivela para acionamento manual; Rels auxiliares para superviso de gs (k10 e K9) e antipumping (K3); Termomagntica para alimentao e aquecimento: F2; Contatores para alimentao dos motores: Q1.1 e Q1.

Caixa de Mecanismo Operacional

Molas: consiste em uma bateria de molas, que carregada por dois motores dotados de uma barra de parafuso, e um mecanismo para atuao da abertura e fechamento. A bateria de molas carregada automaticamente aps cada operao de fechamento. Caixa de equipamentos: onde se localiza os motores que faro o carregamento das molas. 53

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Contatos Auxiliares: So encarregados de transmitir as informaes dos disjuntores. Possui a haste de contato auxiliar que est em conexo direta com a alavanca do mecanismo operacional, seguindo o movimento dos contatos do disjuntor. Realizam funes tais como:

Informar o estado do disjuntor aos nveis superiores de superviso, controle e proteo; Intertravamentos com seccionadoras; Vigilncia do sistema de discordncia de plos.

Informao visual da posio dos disjuntores: informa se disjuntor est desligado ou ligado atravs de um indicador visual (bandeirola) exposto em cada plo do disjuntor.

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TRANSMISSO DE ENERGIA ELTRICACURSO BSICO7) Cubculo Central: Onde se localiza o nvel operacional mais baixo de comando do disjuntor (ptio de manobras). Nveis Operacionais

Nvel 0: Equipamento no ptio de manobras. Nvel 1: Unidade de aquisio e controle da subestao (UAC). Nvel 2: IHM da subestao. Nvel 3: IHM do COS.

Realiza a interligao de cada um dos plos com a sala de controle; Chave S4 indicar a posio de comando do disjuntor (local ou remoto); Chave S1 para execuo de comandos de fechamento e abertura; Caso de um fechamento local do disjuntor no poder ser feito se estiver alguma das seccionadoras adjacentes fechadas. Botoeira SR para executar o reset de discordncia de plos:

Caso haja a atuao da discordncia de plos, dever ser realizado o rearme neste local antes de tentar manobrar o disjuntor.

Termomagnticas:

F2: Alimentao 220Vca do circuito de iluminao, aquecimento e tomadas; F7: Alimentao 460Vca do circuito do motor eltrico (primrio do transformador 460/220Vca); F7.1: Alimentao 220Vca do circuito motor (secundrio do transformador 460/220Vca); F8: Alimentao 125Vcc do circuito de fechamento do disjuntor. 55

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Contadores de manobras de fechamento mono (BNA, BNB, BNC) e tripolares (BN); Aloja o transformador de 480-220V para alimentao dos motores de carregamento de molas. Contatores (K20, K21 , K22, K23) e temporizadores (K7) para vigilncia de SF6; Chaves termomagnticas do sistema de trip: Q31 (circuito de trip 1) e Q32 (circuito de trip 2); Rel de bloqueio por discordncia de plo: K18; Rel de superviso de tenso do circuito de fechamento: K15; Rel de superviso de tenso do circuito de trip: K16 (trip 1), K17 (trip 2); Rel de disparo por discordncia de plo: Q7 (trip 1), Q8 (trip 2). 8) Mecanismo Superior: Realiza a conexo da haste de acionamento com os contatos de potncia, transmitindo assim os movimentos necessrios para as manobras dos mesmos.

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TRANSMISSO DE ENERGIA ELTRICACURSO BSICO9) Monitor de densidade: Utilizado para registrar os valores de presso de SF6 em cada plo. Possui uma compensao para a temperatura, ficando seus valores mais exatos.

2.1.4.5.5 Protees Internas Discordncia de Plos: causado pelo fechamento ou abertura de apenas um ou dois dos trs plos do disjuntor, ou seja, a situao em que os trs plos no cumprem com o mesmo estado (abertos ou fechados) acionando o temporizador que provocar a abertura do disjuntor. Sistema Antipumping: um sistema de proteo pelo qual durante uma ordem sustenida de fechamento e ocorrer a apario de uma ordem simultnea de abertura, o disjuntor ir fechar, abrir e no voltar a fechar at que no desaparea a ordem de fechamento original, e se d um novo comando. Sistema de Controle de SF6: Possui um manostato que controla a presso de SF6 em cada um dos plos do disjuntor.

Presso nominal do disjuntor 0,7 Mpa; Ajuste de 1 estgio 0,62 Mpa onde gerar alarme de baixa presso e coloca em funcionamento um sistema de temporizao prevendo uma possvel queda rpida da presso de gs, e neste caso ir abrir o disjuntor e em seguida as seccionadoras, quando se cumprir a contagem de tempo fechar disjuntor e bloquear a sua abertura; Ajuste de 2 estgio 0,6 Mpa, nesta situao, se no transcorreu o tempo ajustado no temporizador de 1 estgio, acionar a abertura do disjuntor e das seccionadoras, quando se cumprir a contagem de tempo fechar disjuntor e bloquear a sua abertura.

Transcorreu-se o tempo ajustado ir fechar o disjuntor e bloquear a abertura do mesmo. 57

TRANSMISSO DE ENERGIA ELTRICACURSO BSICO2.1.4.5.6 Possveis Alarmes Baixa presso SF6: Contato BD1 atuado e temporizador K7 contando: baixa presso SF6 1 estgio (0,62 Mpa). Bloqueio Fechamento/Abertura 1: Rel K9 atuado: baixa presso SF6 2 estgio (0,6 Mpa). Bloqueio Abertura 2: Rel K10 atuado: baixa presso SF6 2 estgio (0,6 Mpa). Mola de fechamento descarregada: Contato BW1 atuado: motor sem funcionamento, deve-se verificar as chaves termomagnticas ou alimentao e poder estar acompanhada pelos seguintes alarmes: o Falta Vca Motor: rel K18.3 atuado, deve-se verificar tenso nos circuitos; o Disjuntor auxiliar motor aberto: F1 ou F1.1 atuados (cubculo do plo), deve-se verificar as termomagnticas e/ou possvel causa do desligamento. Disjuntor Auxiliar+Aquecimento Aberto: F2 atuado: deve-se verificar as termomagnticas e/ou possvel causa do desligamento. Discrepncia ou discordncia de plos: Q7 atuado: falha de um ou mais plos durante o fechamento ou abertura do disjuntor, dever verificar o plo com discordncia e realizar o rearme na botoeira SR do cubculo central antes de tentar manobrar o disjuntor. Chave S4 Cubculo Centra (Local/Remoto): A chave S4 dever estar na posio (Local ou Remota) segundo o local de onde a manobra ser realizada pelo operador. Observao: Caso seja detectado a falta de Vcc no cubculo central do disjuntor, dever ser verificada a termomagntica no painel de protees correspondente ou no painel de alimentao geral de contnua na sala de equipamentos. 2.1.4.6 Chave Seccionadora Segundo a NBR 6935, chave um dispositivo mecnico de manobra que na posio aberta assegura uma distncia de isolamento, e na posio fechada mantm a continuidade do circuito eltrico nas condies especficas. A mesma norma define o seccionador como sendo um dispositivo mecnico de manobra capaz de abrir e fechar um circuito, quando uma corrente de intensidade desprezvel interrompida, ou restabelecida, quando no ocorre variao de tenso significativa atravs dos seus terminais. Os seccionadores so utilizados em subestaes para permitir manobras de circuitos eltricos, sem carga, isolando disjuntores, transformadores de medida, de proteo e barramentos. Podem ainda desempenhar vrias e importantes funes dentro de uma instalao, ou seja:

Manobrar circuitos, permitindo a transferncia de carga entre barramentos de uma subestao; 58

TRANSMISSO DE ENERGIA ELTRICACURSO BSICO Isolar um equipamento qualquer da subestao, tais como transformadores, disjuntores, etc. para execuo de servios de manuteno ou outra utilidade; Propiciar o by-pass de equipamentos, notadamente dos disjuntores da subestao.

2.1.4.6.1 Seccionadoras para Subestaes de Potncia So normalmente de fabricao tripolar e apresentam diferentes tipos construtivos, ou seja:

Seccionadora de Abertura Lateral Singela (ALS); Seccionadora de Abertura Central (AC); Seccionadora de Dupla Abertura Lateral (DAL); Seccionadora de Abertura Vertical (AV); Seccionadora Pantogrfica; Seccionadora de Haste Vertical; Seccionadora de Uso Especfico.

2.1.4.6.2 Caractersticas Construtivas das Chaves Seccionadoras So os mais diversos os tipos de construo das chaves seccionadoras, dependendo da finalidade e da tenso do circuito em que sero instaladas. Os seccionadores podem ser constitudos de um s plo (chaves seccionadoras unipolares) ou de trs plos (chaves seccionadoras tripolares). Os seccionadores tripolares so dotados de mecanismo que obriga a abertura simultnea dos trs plos, quando impulsionado manualmente ou por ao de um motor. Ser apresentada a ttulo de exemplo, uma chave seccionara de fabricao Hapam. Finalidade: Isolar o equipamento a que esteja ligado, eliminando a possibilidade da existncia de tenso no campo delimitado por elas e garantindo a realizao de trabalho sem riscos de acidente com tenso. No deve ser aberta com carga. Permite visualizar a interrupo do circuito eltrico. Pode ser acionado por comando executado na:

IHM (Interface Homem Mquina); UAC (Unidade de Aquisio e Controle); Cubculo da seccionadora mestre.

2.1.4.6.3 Componentes Os componentes foram enumerados de acordo com a figura da chave seccionadora Hapam:

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Chave Seccionadora Hapam

1) Estrutura de Sustentao: Estrutura metlica com a funo de suportar mecanicamente os isoladores, contatos mveis e fixos, e o mecanismo de operao. 2) Isolador Suporte: Possui a finalidade de suportar os contatos fixos e mveis, alm de isolar eletricamente os contatos da estrutura. 3) Isolador de Transmisso: o mecanismo de acionamento do contato mvel encarregado de transmitir movimento da haste de transmisso ao contato mvel. 4) Contato Mvel: Lmina com a funo de abrir ou fechar o circuito eltrico de alta tenso. 5) Contato Fixo: destinado a receber o contato mvel. 6) Haste de Transmisso de Comando: Possui a funo de transmitir o movimento produzido pelo motor eltrico no armrio de comando ou manualmente pelo operador, para o isolador de transmisso. 7) Armrio de Comando: Onde se localiza o motor de acionamento do contato mvel e os componentes destinados a operao eltrica e manual da seccionadora. Armrio de comando mestre: onde se pode realizar o comando eltrico local e/ou manual para manobra das seccionadoras. 60

TRANSMISSO DE ENERGIA ELTRICACURSO BSICO1) Motor trifsico; 2) Freio eltrico do motor; 3) Chave seletora de comando (local/remoto): S8 4) Botoeira de fechamento: S6; 5) Botoeira de abertura: S7; 6) Botoeira de intertravamento: S10; 7) Chave fim de curso para iluminao: S11; 8) Bocal de encaixe da manivela para operao manual: be; 9) Rel de falta e de seqncia de fase: F2; 10) Contatos de intertravamento para operao manual: S9; 11) Rel trmico do motor: F1; 12) Contatos auxiliares; 13) Contatores:

K5: temporizador de discordncia de plos; K4: falta de fase ou seqncia invertida no circuito motor; K3: desbloqueio para fechamento manual; K2: circuito de abertura; K1: circuito de fechamento.

14)Chave para desbloqueio de freio do motor.

Armrio de Comando Mestre

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TRANSMISSO DE ENERGIA ELTRICACURSO BSICOArmrio de comando escravo: so os armrios dos plos das seccionadoras acionadas pela mestre ou manualmente. 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 8) 9) Motor trifsico; Freio eltrico do motor; Botoeira de intertravamento: S10; Chave fim de curso para iluminao: S11; Bocal de encaixe da manivela para operao manual: be; Contatos de intertravamento para operao manual: S9; Rel trmico do motor: F1; Contatos auxiliares; Contatores:

K3: desbloqueio para fechamento manual; K2: circuito de abertura; K1: circuito de fechamento.

10)Chave para desbloqueio de freio do motor.

Armrio de Comando Escravo

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TRANSMISSO DE ENERGIA ELTRICACURSO BSICO2.1.4.6.4 Tipos de Seccionadoras Seccionadora de reator e disjuntores; Seccionadoras de linha com lmina de terra: Lmina de terra: o Realiza o aterramento da linha de transmisso. o No possui comando remoto, somente eltrico local e/ou manual. Intertravamento mecnico entre a seccionadora de linha e de terra: no deixar que ambas estejam fechadas. Possui um contato para alojar a lmina de terra prxima ao contato fixo. 2.1.4.6.5 Possveis Alarmes Rel trmico: Atuao do rel F1: possvel sobrecarga no motor, necessrio efetuar o reset do mesmo. Falta de fase no circuito motor: Atuao do rel F2: indica falta de uma ou mais fases ou inverso do sentido de rotao, necessrio para normaliz-lo realizar a reposio da alimentao ou a inverso. Discordncia de Plos: Atuao do rel temporizado K5: causado pelo fechamento ou abertura de apenas um ou dois dos trs plos da seccionadora, ou seja, a situao em que os trs plos no cumprem com o mesmo estado (abertos ou fechados), ser necessrio normalizar os trs plos e detectar a possvel falha. Chave S8 em posio local: Impossibilita a manobra remota desde a IHM (SE ou COS) e UAC (SE), dever ser passada para posio remota. No aceitao de ordem eltrica (remota ou local) de abertura ou fechamento: Para manobra eltrica da seccionadora (local ou remota), no poder estar acionado o eixo de acoplamento de manobra manual em nenhum dos trs plos, o que ocasionaria a falta do negativo de comando. Observao: Caso seja detectado a falta de Vcc no cubculo central do disjuntor, dever ser verificada a termomagntica no painel de protees correspondente ou no painel de alimentao geral de contnua na sala de equipamentos. 2.1.4.7 Pra-raios Aparelho que tem por fim proteger as instalaes eltricas contra o efeito de sobretenses excessivas de causas internas da instalao ou externas, descarregando-as para a terra. Apresentam um comportamento automtico, onde seu valor hmico muda de acordo com o valor da tenso, chegando a ficar em curto-circuito com uma tenso superior a tenso disruptiva. Realiza a proteo do sistema eltrico dos surtos de tenso originados por descargas atmosfricas nas linhas de transmisso ou nas proximidades, sobretenses no sistema causados por manobras mal feitas ou por operao automtica de equipamentos, sejam eles disjuntores e/ou banco de capacitores, reatores e compensadores. Est locado na entrada da subestao e antes do reator. 63

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Pra-raios

O pra-raios possui: Protetor contra sobrepresso: um dispositivo destinado a aliviar as presses internas devido a falhas ocasionais dos pra-raios e cuja ao permite, atravs de bocas, o escape dos gases quentes permitindo que o arco continue por fora do descarregador at que a linha desligue; Contador de descargas que informar o nmero de atuaes deste equipamento; Indicador de corrente de fuga a terra (mili-ampermetro).

Contador de Descargas

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TRANSMISSO DE ENERGIA ELTRICACURSO BSICO2.1.4.8 Servio Auxiliar Os servios auxiliares de uma subestao tm por finalidade prover o suprimento em baixa tenso dos dispositivos ou equipamentos essenciais manobra, controle, proteo e superviso da instalao. A seleo do esquema a ser adotado para os servios auxiliares depende portanto, da importncia atribuda instalao no contexto do sistema eltrico a que ela pertence, e por conseguinte os seguintes fatores, entre outros, so usualmente considerados: Nvel da tenso e potncia total instalada, destacando-se como importantes as subestaes a partir de 145 kV com potncias superiores a 30 MVA; Graus de continuidade de servio e de confiabilidade requeridos, tendo em vista principalmente a funo da subestao; Aspectos econmicos, que devem considerar principalmente as alternativas de duplicao dos esquemas em funo da importncia da instalao; Facilidades locais de recursos para manuteno e/ou reparos; Qualificao das cargas a suprir. Desta forma, a seleo do esquema a ser adotado, bem como as especificaes dos equipamentos associados, deve ser feita em funo de um ou mais fatores acima mencionados. Por outro lado, as especificaes dos equipamentos dos servios auxiliares devem ser adequadas para eventualmente permitir a evoluo de um esquema mais simplificado para outro mais sofisticado. Classificao das Cargas A classificao mais usual das cargas a serem supridas feita em funo da anlise das conseqncias acarretadas sobre a capacidade de transmisso do sistema de uma eventual perda de suprimento carga, como pode depreender das definies que se seguem: Cargas Essenciais (ou de emergncia): so cargas cujo no funcionamento afeta capacidade de transmisso do sistema ou ainda limita as condies operacionais da instalao, devido a um colapso de energia no barramento principal de servios auxiliares. A alimentao feita em corrente alternada, atravs da mesma fonte com que so supridas as cargas no essenciais, mas com a previso de uma fonte geradora alternativa (usualmente um gerador sncrono acionado por um motor diesel) que ligada sempre que perdido o suprimento normal, ocasio em que o barramento do qual derivam os circuitos de alimentao das cargas essenciais isolado de modo a operar independentemente e associado fonte geradora referida. Cargas no Essenciais (ou normais): so cargas cujo no funcionamento no acarreta restries capacidade de transmisso do sistema, ou ainda no restringem condies operacionais. Cargas Permanentes: So cargas que devem ser mantidas em funcionamento mesmo que ocorram faltas nos circuitos, ou ainda quando eles estejam inoperantes por outros motivos, de modo a propiciar condies para proteo, controle, sinalizao e superviso do sistema, o que significa dizer que essas cargas permitem, por exemplo, a eliminao das faltas atravs da atuao dos 65

TRANSMISSO DE ENERGIA ELTRICACURSO BSICOrels. A alimentao feita em corrente contnua, a partir de conversores retificadores (carregadores de bateria de acumuladores), os quais so alimentados em corrente alternada a partir de um circuito essencial, e em cujos lados de corrente contnua so ligadas baterias de acumuladores em regime de flutuao para suprir energia em caso de perda da fonte. As cargas essenciais e no essenciais so alimentadas em baixa tenso, a partir do secundrio de transformadores denominados de servios auxiliares (TSA).

Banco de Baterias do Servio Auxiliar

3 Proteo de Sistemas Eltricos 3.1 Requisitos e Conceitos de Proteo 3.1.1 Finalidades de uma Proteo Uma proteo aplicada para detectar as anomalias que ocorrem na instalao protegida, desligando-a e protegendo-a contra os efeitos da deteriorao que poderiam ocorrer da permanncia da falha ou defeito por tempo elevado. Alm dos defeitos da deteriorao, podem ocorrer tambm instabilidades no Sistema de Potncia no caso de falhas sustentadas por tempos acima de determinados limites. Assim, o Sistema de Proteo deve detectar a anomalia e remover o componenete do Sistema Eltrico sob falha, o mais rpido possvel e de preferncia, somente o componente sob falha. 3.1.2 Terminologia 3.1.2.1 Rels ou Dispositivos de Proteo So equipamentos ou instrumentos especialmente projetados e devidamente aplicados para detectar condies anormais, indesejveis e intolerveis no sistema eltrico e prover, simultnea ou parcialmente, os seguintes eventos: Pronta remoo de servio (desligamento) dos componentes sob falha, ou dos componentes sujeitos a danos, ou ainda dos componentes que de alguma forma possam interferir na efetiva operao do restante do sistema; Adequadas sinalizaes, alarmes e registros para orientao dos procedimentos humanos posteriores; Acionamentos e comandos complementares para se garantir confiabilidade, rapidez e seletividade na sua funo de proteo. 66

TRANSMISSO DE ENERGIA ELTRICACURSO BSICO3.1.2.2 Sistemas de Proteo Conjuntos de rels e dispositivos de proteo, outros dispositivos afins, equipamentos de teleproteo, circuitos de corrente alternada e corrente contnua, circuitos de comando e sinalizao, disjuntores, etc. que associados, tm por finalidade proteger componentes ou partes do sistema eltrico de potncia quando de condies anormais, indesejveis ou intolerveis. Quando se fala em Sistemas de Proteo, usualmente se entende tal sistema como Rel de Proteo. Na realidade um Sistema de Proteo consiste, alm dos rels de proteo, tambm de outros subsistemas que participam do processo de remoo da falha. Tais subsistemas so mostrados na figura a seguir:

Sistema de Proteo

3.1.2.3 Funes de Proteo Entende-se como funo de proteo um conjunto de atributos desempenhados por um sistema de proteo, para fins previamente estabelecidos e definidos, dentro de uma determinada categoria ou modalidade de atuao. Um rel ou dispositivo de proteo pode ter uma ou mais funes de proteo incorporadas (a chamada proteo multifuncional). Requisitos Bsicos de um Sistema de Proteo Seletividade: a capacidade do Sistema de Proteo prover a mxima continuidade de servio do Sistema Protegido com um mnimo de desconexes para isolar uma falta no sistema. Confiabilidade: a habilidade do rel ou do Sistema de Proteo atuar corretamente quando necessrio (dependabilidade) e evitar operaes desnecessrias (segurana). Velocidade: Caracterstica que garante o mnimo tempo de falha, para um mnimo de danos ou instabilidade no componente ou sistema protegido. Economia: No sentido de se ter mxima proteo ao menor custo, considerando sempre o aspecto custo X beneficio, que a essncia da Engenharia. Simplicidade: Caracterstica que considera a utilizao mnima de equipamentos e circuitos na execuo da Proteo. Mantenabilidade: a capacidade da proteo permitir manuteno rpida e precisa, reduzindo-se ao mnimo o tempo fora de servio e os custos de manuteno. 67

TRANSMISSO DE ENERGIA ELTRICACURSO BSICO3.1.3.1 Preceitos Os seguintes preceitos so generalizados para qualquer Sistema de Proteo: A Proteo deve desligar o mnimo necessrio de componentes para isolar a falha ou anormalidade, no mnimo de tempo possvel (seletividade velocidade); A Proteo deve ter sensibilidade suficiente para cobrir a maior parte possvel do universo de possibilidade de falhas e anormalidades no componente ou sistema protegido (dependabilidade); A Proteo no deve atuar desnecessariamente (segurana); Deve haver, sempre, uma segunda Proteo, local ou remota, para a deteco de uma mesma anormalidade (dependabilidade); Um esquema mais simples de proteo, desde que cobertos os requisitos bsicos, apresenta uma menor probabilidade de atuao desnecessria (simplicidade incrementando a segurana, com economia); Quanto mais caro o Sistema de Proteo, mais se justifica o investimento na confiabilidade (dependabilidade) do Sistema de Proteo (economia = custo X beneficio). 3.1.4 Zonas de Proteo A filosofia geral de proteo de um sistema eltrico dividi-lo em zonas de proteo de modo que, quando da ocorrncia de uma anormalidade, haja o mnimo de desligamentos possvel, preservando o mximo de continuidade dos servios. O sistema dividido em zonas de proteo para: Geradores; Transformadores; Barras; Linhas de Transmisso e Subtransmisso; Dispositivos e Sistemas de Compensao Reativa; Circuitos de Distribuio; Transformadores de Distribuio; Motores; Outras cargas.

Zonas de Proteo

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TRANSMISSO DE ENERGIA ELTRICACURSO BSICOA separao das zonas se d atravs da localizao de Disjuntores e Transformadores de Corrente que alimentam os rels de proteo. As figuras a seguir mostram detalhes dessa fronteira de zonas:

Limites de Zona Exemplo 1

Limites de Zona Exemplo 2

No exemplo 1 tem-se a utilizao de TCs de ambos os lados do disjuntor. No exemplo 2 os TCs de um lado apenas do disjuntor. Nesse segundo caso, verifica-se uma zona morta entre o disjuntor e o equipamento TC sem aparente cobertura. H esquemas especiais para cobrir essa zona morta, para instalaes importantes (geralmente em Extra Alta Tenso 345 KV). 3.1.5 Proteo Principal e Proteo de Retaguarda Para se garantir o requisito bsico de confiabilidade (dependabilidade) para o Sistema de Proteo, h necessidade para a maioria dos casos, da existncia de uma segunda proteo, pelo menos, para a deteco da mesma falha no componente protegido. Resultam deste aspecto os conceitos de Proteo Principal e Proteo de Retaguarda: 3.1.5.1 Proteo Principal aquela que, por especificao e escolha de projeto, tem condio de detectar uma anormalidade para a qual foi concebida, no componente protegido, contemplando os requisitos de seletividade, confiabilidade e de velocidade. Dependendo da importncia do componente protegido, pode existir projeto com duas protees principais, que no caso de serem iguais so denominadas duplicadas ou primria + alternada. O que caracteriza o fato de serem principais o atendimento aos requisitos bsicos de velocidade, seletividade e confiabilidade. Mais recentemente no Brasil optou-se por duplicar rels ou funes principais para proteo de linhas de transmisso de Extra Alta Tenso (nveis de tenso iguais ou superiores a 345 KV) como exigncia da Aneel para novas instalaes. 69

TRANSMISSO DE ENERGIA ELTRICACURSO BSICO3.1.5.2 Proteo de Retaguarda aquela que, tambm por especificao e escolha de projeto, tem a finalidade de ser a segunda ou terceira proteo a detectar uma mesma anormalidade em um dado componente do sistema de potncia, atuando o respectivo disjuntor quando da falha da proteo principal. Para garantia da seletividade a proteo de retaguarda utiliza temporizao intencional para que se aguarde a atuao da proteo principal. Apenas no caso de falha da principal, aps uma temporizao ajustada, que atuaria a proteo de retaguarda. Retaguarda Local Uma proteo de retaguarda pode estar instalada no mesmo local da proteo principal. Neste caso denominada de retaguarda local. Retaguarda Remota Ou pode estar instalada em um outro componente adjacente quele original. Neste caso denominada de retaguarda remota:

Conceito de Proteo Principal e Proteo de Retaguarda

3.2 Funes de Proteo 3.2.1 Funo de Seqncia Negativa Qualquer desbalano num sistema trifsico, com ou sem terra, faz com que aparea componentes simtricas de seqncia negativa. O surgimento da componente de seqncia negativa I2 significa que h desbalano da corrente atravs do circuito onde est aplicada a proteo e pode ser causada por: Uma fase aberta; Duas fases abertas; Carga equilibrada (comum para circuitos primrios de Distribuio); Curto-circuito fase-terra; Curto-circuito bifsico; Curto-circuito bifsico-terra. 70

TRANSMISSO DE ENERGIA ELTRICACURSO BSICOO desbalano de corrente um fator grave para mquinas rotativas, uma vez que induz correntes de freqncia dupla no rotor (ferro), causando aquecimento. Portanto a funo de seqncia negativa utilizada principalmente para proteo de motores e geradores. Seu cdigo ANSI 46. Para Linhas de Transmisso, esta funo utilizada em casos especiais onde h dificuldades de deteco de curtos-circuitos, como por exemplo uma linha longa em alta ou mdia tenso, onde as faltas se confundem com as cargas e as funes de sobrecorrente e de distancia tm dificuldades. Lembrando que a seqncia negativa de corrente aparece sempre que h desbalano, com ou sem terra, e ela pode ser utilizada para detectar curto-circuito. A exigncia que a carga, em condies normais, deve ser equilibrada o suficiente para no atingir limite de atuao da proteo.

Funo de Desbalano de Corrente

3.2.2 Funo Direcional de Sobrecorrente A diferena entre uma funo de sobrecorrente e uma funo direcional de sobrecorrente que esta ltima tem uma caracterstica extra associada direo da corrente medida, e no apenas ao modulo da corrente medida. Para que isto seja possvel, devera haver, para cada rel, uma referncia de Tenso. Isto , os mesmos devem ser Polarizados. H duas funes direcionais de terra: aquela para corrente de fase e aquela para corrente de terra. O cdigo ANSI para a funo direcional de sobrecorrente (67). Pode ter, tambm, elemento instantneo, porem no h cdigo especfico para esse elemento instantneo. Para a proteo, h necessidade de informaes de tenso atravs de TPs de linha ou de barra. As correntes e tenses residuais podem ser calculadas, ao invs de medidas, como mostra a figura a seguir:

Conexo para Proteo Digital Direcional de Sobrecorrente

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TRANSMISSO DE ENERGIA ELTRICACURSO BSICOA funo direcional de sobrecorrente deve atuar apenas se duas condies forem satisfeitas: a) Intensidade de corrente acima do limite mnimo de ajuste; b) Corrente em um determinado sentido.

Conceito da Funo 67

Os rels so conectados para atuar, por exemplo, para correntes saindo da barra para a linha. Caso haja corrente no sentido inverso, mesmo que de grande intensidade (condio de curto circuito), essa funo direcional de sobrecorrente no atua:

Atuao Direcional da Funo 67

Falta na Direo Reversa da Funo 67

3.2.3 Funo de Tenso Como o prprio nome menciona, uma funo para detectar condies de tenso superiores ou inferiores aos valores normalmente aceitos para a Operao do Sistema ou do Equipamento. So realizados atravs de rels especficos conectados nos lados secundrios dos Transformadores de Potencial.

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TRANSMISSO DE ENERGIA ELTRICACURSO BSICOProteo de Sobretenso Cdigo 59 Para detectar condies de tenso superior a um valor aceitvel. Pode ser de dois tipos: Funo de Sobretenso Instantnea ou Funo de Sobretenso Temporizada. A funo instantnea no possui temporizao intencional, isto , seu tempo de atuao depende apenas de suas caractersticas construtivas e inerentes ou do seu algoritmo (no caso de ser digital). Por outro lado, a funo temporizada construda para introduzir uma temporizao intencional e ajustvel. Os rels de sobretenso temporizados so, geralmente, de caracterstica definida de tempo (no inversa):

Funo 59, de Tempo Definido, para Funes de Linha

Dependendo do nvel de sobretenso esperado, utiliza-se funo instantnea ou temporizada. Utiliza-se a funo de sobretenso na proteo de Transformadores, Reatores e Mquinas Rotativas, isto , na proteo de equipamentos que podem ter sua isolao deteriorada no caso de exposio a condies de sobretenso. Em Extra-Alta Tenso aplicada em Linhas de Transmisso para que tenha uma funo sistmica, isto , para desligar trechos do sistema afetados por sobretenso (excesso de reativos na regio). Proteo de Subtenso ou Rel de Subtenso Cdigo 27 A funo atua quando a tenso cair abaixo de um valor ajustado. Esta funo pode ser utilizada como proteo para equipamentos que no podem operar com tenso abaixo de um certo limite (geralmente mquinas rotativas), ou pode ser utilizada apenas como rel de subtenso para desligamento automtico de circuito quando de falta de tenso (rel de manobra). 3.2.4 Funo de Distncia A funo de distncia mede, atravs da leitura das correntes e tenses do circuito protegido, a impedncia entre o ponto de aplicao da proteo e o ponto onde ocorreu o curto-circuito. A dimenso da grandeza calculada Ohms: Impedncia = Tenso / Corrente. Como a impedncia da linha de transmisso protegida proporcional ao seu comprimento, (ohms/km), pode-se associar a impedncia medida com a distncia at o ponto de curto-circuito. Da a denominao distncia quando a funo de impedncia utilizada para proteo de linha de transmisso. O cdigo ANSI para a funo de impedncia 21. 73

TRANSMISSO DE ENERGIA ELTRICACURSO BSICOConsiderando o princpio, torna-se evidente que uma funo de distncia deve ser alimentada por TCs (correntes) e TPs (tenses).

A Proteo de Distncia Necessita de Dados dos TCs e dos TPs

Ajustes so realizados e aplicados de modo que os critrios de coordenao adotados garantam os itens de seletividade e velocidade da proteo. Como a impedncia da linha protegida conhecida, pode-se ajustar a proteo de modo que para cada ponto de curto-circuito esperado se tenha um critrio previamente inserido na proteo, como parmetro de desempenho esperado. Zonas de Alcance Uma proteo de distancia no possui apenas uma zona de alcance. Ela possui vrias zonas, sendo que cada zona pode ser ajustada com seus respectivos valores de alcance e tempo. As figuras a seguir ilustram o caso de uma proteo com trs zonas de alcance no sentido direcional e uma zona de alcance no direcional.

Zonas de Alcance

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TRANSMISSO DE ENERGIA ELTRICACURSO BSICOIsto , temporizando adequadamente cada zona de proteo, pode-se obter seletividade e garantir uma proteo de retaguarda para faltas em outros componentes ou linhas adjacentes. Uma maneira simplificada de representar as zonas de alcance de uma proteo de distncia est mostrada na figura a seguir:

Representao Simplificada das Zonas de Alcance

3.2.5 Oscilao de Potncia A oscilao de potncia entre dois centros geradores em decorrncia de severas variaes de carga ou condio de operao ou de curto-circuito, pode fazer com que a impedncia medida pela proteo de distncia entre na zona de atuao da mesma. Para evitar atuaes no desejadas da proteo, a funo de oscilao de potncia (cdigo 78) mede o tempo que o vetor impedncia medido pela proteo leva para cruzar duas caractersticas, como mostrado a seguir:

Funo Out of Step

Se o tempo medido for superior a um valor pr-determinado (ordem de ms), a funo pode bloquear o trip da proteo. Deve-se observar que relativamente grande o tempo que o vetor carga leva para cruzar a caracterstica tracejada at atingir a caracterstica de proteo (linha cheia), ao contrrio do caso de um curto-circuito quando esse tempo quase instantneo. Pode-se ajustar R, X ou Z para um tempo fixo, pr-estabelecido. 75

TRANSMISSO DE ENERGIA ELTRICACURSO BSICO3.2.6 Fechamento sobre Falta (Switch on to fault protection) Funo 50/27 O fechamento de um disjuntor pode inadvertidamente a um curto-circuito trifsico pleno, por exemplo, quando um aterramento de linha feito quando de manuteno da mesma no removido. A funo de Fechamento sobre Falta proporciona uma atuao instantnea da proteo (sem temporizao intencional) durante um intervalo de tempo ajustvel aps um fechamento manual do respectivo disjuntor. No deve haver tenso na LT, antes do fechamento manual (supervisionado pela funo 27). H diferentes tipos de lgica para a execuo dessa funo, dependendo do tipo da proteo ou do fabricante. Por exemplo, durante um perodo de tempo aps um fechamento manual de disjuntor, a proteo poderia dar trip instantneo apenas com a partida da mesma. H proteo que aplica essa lgica tambm para o religamento automtico. 3.2.7 Proteo STUB Bus Quando numa configurao disjuntor e meio, a seccionadora de linha est aberta com pelo menos um disjuntor do terminal fechado, h possibilidade de ocorrer curto-circuito entre o(s) disjuntor(es) e a seccionadora de linha. A figura a seguir ilustra o mencionado.

Funo STUB

A proteo de linha, para este esquema de barras, deve ter uma funo denominada STUB Bus que detecta esta condio. A proteo de linha deve ter a informao de seccionadora aberta (deve haver cablagem para tanto, para uma entrada digital da proteo). A proteo STUB proporcionada por uma funo de Sobrecorrente (50-STUB) que atua instantaneamente para o curto e desliga o(s) disjuntor(es) quando a seccionadora est aberta. 3.2.8 Funo Comparao de Fase A funo de proteo conhecida genericamente como comparao de fase funciona comparando os ngulos de fase (polaridades) das correntes dos 2 terminais de uma linha de transmisso. Para um curto-circuito interno LT, as correntes nas duas extremidades so aproximadamente opostas, como mostra a figura a seguir: 76

TRANSMISSO DE ENERGIA ELTRICACURSO BSICO

Comparao de Fase para Curto Interno LT

Em cada extremidade, se faz a comparao das polaridades das correntes das duas extremidades e se efetua uma verificao lgica a cada meio ciclo. Na figura acima se observa sinal constante A ou B, o que d uma condio de trip. Quando o curto-circuito for externo LT, tem-se o mostrado na figura a seguir:

Comparao de Fase para Curto Externo LT

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TRANSMISSO DE ENERGIA ELTRICACURSO BSICO3.2.9 Funo Diferencial Na proteo de sistemas eltricos de potncia, uma das funes mais utilizadas na proteo de equipamentos, mquinas, barras ou na proteo de linhas a funo Diferencial. Como o prprio nome indica, seu princpio de funcionamento baseia-se na comparao entre grandezas (ou composio de grandezas) que entram no circuito protegido e grandezas de mesma natureza que saem do circuito protegido.

Princpio da Proteo Diferencial

A funo Diferencial utilizada na proteo de transformadores, equipamentos de compensao reativa, mquinas rotativas, sistemas de barramentos, cabos e linhas de transmisso. Requisitos de uma Proteo de Linha Os seguintes so os requisitos bsicos de qualquer proteo diferencial de uma LT: Deve considerar os efeitos de erros de preciso nos TCs utilizados para conexo da proteo; Deve manter a estabilidade (no atuar) para curto-circuito externo rea protegida, mesmo com saturao de TC; Deve ter recursos para compensar a diferena de tempo na transmisso de sinal de uma extremidade para a outra, da LT; Deve ter recursos para manter a sensibilidade da proteo, no atuando para energizao de linhas longas ou de cabos, devido a capacitncia da LT; Deve ter rpida atuao para curto-circuito interno, mesmo para aquelas faltas de baixa corrente.

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TRANSMISSO DE ENERGIA ELTRICACURSO BSICOProteo de Linha Areas ou Linhas de Cabos (87L) As correntes das duas extremidades da linha de transmisso so comparadas atravs do uso de um meio de comunicao que une as duas subestaes. Parece evidente que esse meio de comunicao deve ser de alta confiabilidade quanto ao desempenho, de alta velocidade. Tambm a segurana desse meio de comunicao um aspecto importante considerando que esse meio de comunicao pode passar por ambientes no controlados e relativamente expostos. Esse o aspecto que faz com que a proteo diferencial de linha de transmisso seja tratada de modo diferenciado do caso de equipamentos ou barras que esto confinados em ambientes de subestaes. Os seguintes meios podem ser utilizados: Par de fios telefnicos: Neste caso, a proteo chamada de Fio Piloto. Neste caso, a extenso mxima est limitada a cerca de 12 km, e mesmo assim, em rota de alta confiabilidade; Equipamento OPLAT (Carrier): Apesar de utilizado em algumas pouca linhas, no se trata de um meio adequado para a proteo diferencial; Rdio microondas; Rede de comunicaes, pblica ou privada: Geralmente digital. Tanto uma rede privada de microondas como uma rede alugada de comunicaes poderia servir, mas tambm no so indicadas para proteo diferencial; Dieltrico fibra ptica: Dieltrico especfico para comunicao direta entre os rels das duas extremidades. Trata-se do meio adequado para a proteo diferencial de LT. H, entretanto, limitao na distancia (varia de 1,5 a 35 km), dependendo do tipo de fibra e do tipo de tecnologia de comunicao. Fibra ptica em OPGW: Meio bastante adequado para proteo diferencial de LT, com a vantagem de no haver limitao da extenso da LT, uma vez que h repetidoras para a comunicao OPGW. Com o advento da tecnologia de comunicao atravs de fibra ptica, geralmente associada a cabo pra-raios (OPGW), tem havido grande impulso na aplicao da funo diferencial para linhas. H pases onde a funo diferencial utilizada, como regra geral, como a principal proteo da linha, sendo a proteo de distancia apenas retaguarda.

Proteo Diferencial de Linha

Vantagens e Desvantagens da Funo 87L Vantagens: Proteo inerentemente seletiva; Alta sensibilidade para faltas de alta impedncia; Ideal para linhas de transmisso curtas, onde a proteo de distncia exigiria providncias que encareceriam a aplicao e dificultariam os ajustes; 79

TRANSMISSO DE ENERGIA ELTRICACURSO BSICONo necessita de TPs para proteo. TPs so geralmente conectados ao rel para fins de medio, oscilografia e verificao de tenso para o religamento automtico; Imune a oscilaes de potncia; Facilita a proteo de linhas com compensao srie; Poucos ajustes e alta confiabilidade. Desvantagens Exige comunicao de alta velocidade e confiabilidade entre as subestaes; Exige proteo de retaguarda, pois quando da falha de comunicao, a proteo deixa de estar operacional. 3.2.10 Funo de Sobrecarga Trmica Uma proteo de sobrecarga, de equipamentos, mquina rotativa ou de cabos ou linhas tem a ver, sempre, com a temperatura que pode chegar o componente protegido em funo de carga excessiva. Qualquer equipamento ou instalao no se aquece instantaneamente em funo de carga excessiva. Para um determinado degrau de corrente, para mais, a temperatura desse componente variar exponencialmente em funo da sua constante de tempo de aquecimento. A figura a seguir mostra o conceito de constante de tempo para o aquecimento de um corpo homogneo, para uma variao exponencial:

Definio de Constante de Tempo de Aquecimento

Uma proteo de sobrecarga (proteo trmica Cdigo 49) deve, portanto, emular as condies de aquecimento do componente protegido em funo da corrente atravs desse componente. 3.2.11 Rel de Bloqueio A proteo concebida e ajustada de modo a identificar o tipo de distrbio e suas aes dependem de sua severidade (permanente ou transitria). Caso seja do tipo permanente, a proteo faz operar um Rel de Bloqueio (86), cuja funo impedir que qualquer dos disjuntores associados ao equipamento desligado possa ser religado por acionamento direto do operador. Sempre ser necessrio desoperar o rel de bloqueio. 80

TRANSMISSO DE ENERGIA ELTRICACURSO BSICOAs instrues de operao definem, neste caso, a forma de atuao dos operadores que podem ser: acionamento das equipes de manuteno, isolao do equipamento defeituoso, etc. Os distrbios identificados como transitrios, simplesmente no atuam este tipo de rel, ficando os disjuntores livres para acionamento. 3.3 Religamento Automtico 3.3.1 Funo Religamento Automtico (79) Trata-se de uma funo que tem a finalidade de acionar, automaticamente, o fechamento do disjuntor desligado pela proteo, aps temporizao ajustvel. O esquema de religamento automtico implementado segundo esquema mostrado a seguir:

Religamento Automtico com Check Sincronismo Diagrama Unifilar

O processamento de religamento automtico iniciado pela atuao da proteo de linha, conforme ilustrado na figura a seguir:

Religamento Automtico Sinais de Controle

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TRANSMISSO DE ENERGIA ELTRICACURSO BSICOO religamento deve ocorrer para: Faltas internas na linha de transmisso protegida; Atuao da proteo principal (ou alternada) na primeira zona ou pela Teleproteo; Todos os tipos de falta na linha (ou para alguns tipos, a escolher ajustvel). O religamento no deve ocorrer para: Faltas externas linha, com atuao de proteo de retaguarda; Para atuao de outras protees como falha de disjuntor e diferencial de barra; Para atuaes temporizadas da proteo principal. Terminologia: Tempo Morto: Tempo e que a linha de transmisso ou alimentador de distribuio fica sem transportar energia; Tempo de Extino de Arco: Tempo em que a linha de transmisso ou alimentador de distribuio fica sem tenso; Tempo de Religamento Automtico: Tempo da funo 79, desde o instante do acionamento (pela atuao) da proteo at o instante do comando de fechamento do respectivo disjuntor; Tempo de Guarda: Tempo ajustado no esquema de religamento automtico de modo que, caso haja nova atuao da proteo dentro desse tempo (tentativa de religamento sobre falta permanente), haver bloqueio do religamento. 3.3.2 Funo Check de Sincronismo (25) A funo (25), de verificao de sincronismo, utilizada quando de religamento automtico tripolar e executa um dos seguintes itens, dependendo de uma chave seletora: Permite religamento com tenso na linha e sem tenso na barra (linha viva / barra morta); Permite religamento com tenso na barra e sem tenso na linha (linha morta / barra viva); Permite religamento com tenso em ambos os lados, com:

Verificao da diferena de mdulos das tenses comparadas (ajustvel); Verificao do ngulo de fase entre as tenses comparadas (ajustvel); Verificao do escorregamento (diferena de freqncia) entre as tenses comparadas (ajustvel).

3.3.3 Religamento Automtico de Linhas de Transmisso Linhas areas em alta tenso so um dos componentes do sistema eltrico que apresentam maior vulnerabilidade a ocorrncias que provocam curtos-circuitos, com conseqentes desligamentos forados de circuitos de LT atravs da atuao das protees. 82

TRANSMISSO DE ENERGIA ELTRICACURSO BSICOA maior parte desses desligamentos forados est associada a faltas de natureza fugitiva, isto , faltas que se extinguem ao se desligar a LT, permitindo que a mesma seja religada sem problemas imediatamente aps o desligamento inicial, restabelecendo a continuidade do sistema eltrico. Esse restabelecimento pode ser feito: Atravs de comando manual de fechamento executado pelo operador, ou Atravs de rels ou funes de religamento automtico (79). A maior diferena entre o restabelecimento manual e o automtico o tempo de indisponibilidade do circuito da LT. Enquanto no religamento manual o tempo mnimo envolvido de cerca de 1 minuto, o religamento automtico permite intervalos de tempo inferiores a 1 segundo. Curtos-circuitos internos LT e de natureza fugitiva tm uma freqncia de ocorrncia suficientemente elevada para justificar a implantao de esquemas de religamento automtico. Para as linhas de transmisso de Alta e Extra-Alta Tenso essa freqncia pode estar em torno de 85% dos desligamentos forados. O exemplo mais tpico e representativo de ocorrncia causadora de curto-circuito de natureza fugitiva a descarga atmosfrica. Esse fenmeno natural considerado como parmetro de projeto de linhas de transmisso. So dois os tipos de religamento automtico de linha de transmisso: o religamento Tripolar e o religamento Monopolar. O religamento tripolar consiste em religar automaticamente a linha aps desligamento tripolar (para curto-circuito interno LT), com um tempo de espera apenas o suficiente para a extino e desionizao do arco de curto-circuito fugitivo na linha. Geralmente feita apenas uma tentativa de religamento e utilizado em linhas de alta e extra-alta tenso. O religamento monopolar consiste em religar automaticamente a linha aps desligamento monopolar, quando de ocorrncia de curto-circuito monofsico e fugitivo na linha, com um tempo de espera o suficiente para extino e desionizao do arco de curto-circuito e do arco secundrio que mantido pelo acoplamento capacitivo das fases no desligadas. O impacto do desligamento monopolar seguido de religamento monopolar sobre a estabilidade do sistema menor que aquele do desligamento tripolar com religamento tripolar. Mas essa diferena s se faz notar ou se faz necessria em sistemas de transmisso muito especficos quanto s condies de transferncia de potncia e estabilidade transitria. 3.4 Teleproteo A Teleproteo um mtodo de proteo de linha, atravs de rels de proteo e meios de comunicao, no qual um defeito interno detectado e determinado comparando-se as condies do Sistema nos terminais do circuito protegido, utilizando-se canal ou canais de comunicao. A teleproteo aplicada em linha de transmisso com a finalidade de atender os seguintes requisitos desejveis e necessrios para a Operao do Sistema de Potncia. Seletividade e Rapidez na Proteo; Confiabilidade; Religamento Automtico.

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TRANSMISSO DE ENERGIA ELTRICACURSO BSICO3.4.1 Meios de Comunicao Os meios de comunicao utilizados para esquemas de teleproteo so: Fio Piloto (Conexo por cabos de cobre, entre os terminais da linha de transmisso); Carrier (OPLAT Onda Portadora sobre Linhas de Alta Tenso); Rdio Micro-Ondas; Rdio UHF; Fibra ptica em cabo OPGW; Fibra ptica em cabo dieltrico; Rede de comunicaes, pblica ou privada. Geralmente digital. Tanto uma rede privada como uma rede alugada de comunicaes poderia servir, mas tambm no so indicadas para teleproteo. 3.4.2 Esquemas de Teleproteo A escolha de um esquema de teleproteo depende de vrios aspectos, como o comprimento da linha a ser protegida, tipo de proteo da linha, tempo de desligamento requerido para a linha, tipo de canal de comunicao e caractersticas do Sistema de Potncia. Geralmente o esquema de teleproteo escolhido quando da escolha da proteo de linha. H rels que so mais adequados para um esquema e menos para outro. O prprio meio de comunicao depende do tipo de proteo, do comprimento da linha, do grau de confiabilidade desejado e do limite de investimento para a LT. Podem-se classificar os esquemas de teleproteo em 5 (cinco) grandes grupos: Esquemas de comparao de fase; Esquemas diferenciais; Esquemas de transferncia de sinal de trip; Esquemas de comparao direcional; Esquemas de acelerao ou prolongamento de zona. 3.4.2.1 Esquemas de Comparao de Fase Esta proteo imune a oscilaes de potncia e a variaes de nveis de tenso no Sistema. Deve-se notar que a seletividade para a proteo de comparao de fase inerente. Necessidade de funes de retaguarda Considerando que a proteo s opera para faltas internas linha de transmisso, h necessidade de outros tipos de funo de proteo para a mesma linha (como de distncia, por exemplo) para servirem de retaguarda. A necessidade de retaguarda local reforada quando se observa que a proteo de comparao de fase ficar inoperante sem o canal de comunicao. 84

TRANSMISSO DE ENERGIA ELTRICACURSO BSICOAplicao de Proteo de Comparao de Fase Ela pode ser utilizada principalmente quando h dificuldades na aplicao de proteo de distncia: Linhas curtas, com baixa impedncia srie; Linhas onde h alta possibilidade de curtos-circuitos com alta impedncia; Linhas de extra-alta tenso, com insuficincia ou inexistncia de TPs; Linhas com compensao srie, inclusive as com capacitores nas extremidades (apenas algumas categorias de comparao de fase); Linhas onde se exige maior rapidez na proteo para defeitos internos linha, desde que haja meio de comunicao rpido e confivel. 3.4.2.2 Esquemas Diferenciais Verifica-se, pelos princpios j mostrados, que tambm esta proteo imune a oscilaes de potncia e a variaes de nveis de tenso no Sistema. Como j mencionado, uma proteo inerentemente seletiva. Necessidade de Funes de Retaguarda Considerando que a proteo opera apenas para faltas internas, h necessidade de outros tipos de funo de proteo para a mesma linha (como de distncia, por exemplo) para servirem de retaguarda, e tambm como uma segunda proteo para melhor confiabilidade. A necessidade de retaguarda local reforada quando se observa que a proteo diferencial ficar inoperante sem o canal de comunicao. Aplicao da Proteo Diferencial Ela pode ser utilizada, principalmente quando h dificuldades na aplicao de proteo de distncia. Entretanto, h filosofias de utilizao (outros pases) onde esta funo sempre considerada principal para a LT de Alta ou Extra-Alta Tenso, sendo a funo de distncia apenas uma retaguarda. No Brasil, usa-se essa funo diferencial para: Linhas curtas, com baixa impedncia srie e dificuldades de ajustes para a funo de distncia; Linhas onde h alta possibilidade de curtos-circuitos com alta impedncia; Linhas de EAT, com insuficincia ou inexistncia de TPs; Linhas com compensao srie, inclusive as com capacitores nas extremidades (com recursos adequados para essa finalidade); Linhas onde se exige maior rapidez na proteo para defeitos internos linha, desde que haja meio de comunicao rpido e confivel. 3.4.2.2.1 Fio Piloto Quando o ambiente controlado (para evitar aspectos de vandalismo e meio ambiente hostil), como por exemplo, dentro das instalaes de uma usina hidroeltrica, e quando h rotas que no sejam afetadas pela interferncia eletromagntica, ainda pode haver uso de esquema de fio piloto com cabos telefnicos, principalmente quando o fator econmico tem influncia. Deve-se, entretanto, observar que a comunicao por fibra ptica est cada vez mais disponvel e vivel do ponto de vista econmico, principalmente para curtas distncias. 85

TRANSMISSO DE ENERGIA ELTRICACURSO BSICO3.4.2.2.2 Outros Meios de Comunicao O meio ideal para a proteo diferencial de linha de transmisso a fibra ptica, preferencialmente por fibras dedicadas e comunicao de rel a rel (rapidez e confiabilidade). Entretanto, mesmo que a fibra no seja dedicada, com uso de multiplex e outras interfaces de telecomunicaes, os sistemas digitais com fibra ptica constituem-se em excelente opo. A duplicao do meio de comunicao um fator preponderante, para linhas de importncia (por exemplo, a Rede Bsica no sistema interligado brasileiro). Essa duplicao no necessita ser, obrigatoriamente, feita com meios idnticos de comunicao. Deve-se evitar meios de comunicao com enlaces diversos entre a origem e destino do sinal transmitido. O OPLAT pode ser usado, mas altamente desejvel que se tenha meio alternativo de comunicao. 3.4.2.3 Esquemas de Transferncia de Sinal de Trip (TRANSFERRED TRIPPING) Tipos de Esquemas Nestes esquemas, a informao da existncia de sinal de trip pela proteo, em uma das extremidades da linha de transmisso, transmitida atravs de canal de comunicao a outra(s) extremidade(s). Dependendo do aproveitamento que se faz do sinal recebido, um dos seguintes esquemas pode ser utilizado: Transferncia Direto de Trip com Subalcance (Direct Underreaching Transferred Tripping); Transferncia de Trip Permissivo com Subalcance (Permissive Underreaching Transferred Tripping); Transferncia de Trip Permissivo com Sobrealcance (Permissive Overreaching Transferred Tripping); Transferncia de Trip Direto (Direct Transferred Tripping). Sero mostradas a seguir as filosofias desses esquemas atravs de esquemas analgicos, apenas para facilitar a compreenso. Deve-se atentar para o fato que, com a base nas idias bsicas descritas, esto disponveis protees digitais que incorporam muitos recursos (aqui no descritos) que melhoram tanto a rapidez como tambm a confiabilidade de cada esquema apresentado. 3.4.2.3.1 Esquema de Transferncia Direta de Trip com Subalcance (DUTT) A figura a seguir mostra o princpio de funcionamento deste esquema. H necessidade de transceptor para cada terminal de linha. Para cada terminal de linha o trip local no depende da recepo do sinal e a recepo do sinal desliga diretamente o disjuntor. Por isso mesmo, a proteo deve ser ajustada com subalcance (proteo de distncia) para se ter seletividade. 86

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Transferncia Direta de Trip com Subalcance

Para um curto-circuito em F1, h desligamento das duas extremidades da linha pelos respectivos rels de distncia (21) em primeira zona, sem necessidade da teleproteo. Ocorrer recepo em cada extremidade, mas o sinal de trip ser redundante. Para um curto-circuito em F2, o disjuntor da extremidade B ser desligado pela prpria proteo de distncia. O disjuntor da extremidade A ser desligado pela recepo do sinal de transferncia de trip. No caso eventual de falha do Canal de Comunicao, o disjuntor em A ser desligado pela sua proteo de distncia com o tempo de 2a zona. Para um curto-circuito em F3, o rel em B no atuar, pois a falta est na sua direo reversa. O rel em A atuar na sua 2 zona apenas se houver falha da proteo da outra linha adjacente. Considerando que neste esquema a recepo do sinal desliga diretamente o disjuntor, h riscos de desligamentos intempestivos devido a sinal esprio no canal de comunicao, apesar de lgicas de segurana. Mas isso depende do meio de comunicao utilizado. O risco maior seria para o caso do OPLAT. Portanto este esquema pouco utilizado (h alternativa como mostrado a seguir). 3.4.2.3.2 Esquema de Transferncia de Trip Permissivo com Subalcance (PUTT) Este esquema uma variao do anterior, para evitar falsos desligamentos quando de recepes esprias. No circuito de desligamento pela recepo colocada uma superviso (permisso), de tal maneira que o trip efetuado apenas quando de curtocircuito com direo e alcance detectados por um elemento de partida direcional. Com isso, a confiabilidade aumentada, diminuindo a probabilidade de falsos desligamentos. Este esquema bastante sugerido por fabricantes europeus, para linhas de transmisso de comprimentos mdio e longo. Uma falha do canal de comunicao no compromete a proteo da linha, a menos do tempo de desligamento:

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Filosofia do Esquema PUTT

3.4.2.3.3 Esquema de Transferncia de Trip Permissivo com Sobrealcance (POTT) Principalmente para linhas de transmisso curtas, no possvel o ajuste preciso de distncia para 80 ou 85% da linha de transmisso. Neste caso, ao se utilizar um esquema com subalcance, haveria grande probabilidade de atuao incorreta da prpria proteo de distncia devido aos erros de medio. O esquema de transferncia de trip permissivo com sobrealcance mostrado a seguir feito de tal modo a resolver este problema. Todo trip local (instantneo) s ser possvel com a permisso recebida da outra extremidade da linha. Nestas condies, pode-se ajustar a proteo com sensibilidade suficiente para ultrapassar os limites (em alcance) da prpria linha, isto , com sobrealcance. O defeito F1 (ou F2) ser detectado de imediato pelas protees das duas extremidades, que iro transmitir permisses. Em cada extremidade, a prpria atuao e a recepo iro possibilitar o desligamento do disjuntor. Um defeito F3 ser detectado pelo rel em A, mas no pelo rel em B. No haver desligamento em A pelo fato de no existir recepo (permisso de B):

Filosofia do Esquema POTT

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TRANSMISSO DE ENERGIA ELTRICACURSO BSICODeve-se observar que neste tipo de esquema, uma falha no canal de comunicao compromete a proteo rpida da linha. Um outro aspecto muito importante a observar que este esquema pode ser utilizado com Rels de Sobrecorrente Direcionais (fase e terra) ao invs de rels de distncia. Isto decorre do fato de que o ajuste do alcance no criterioso para o esquema. Apenas a direo crtica. 3.4.2.3.4 Esquema de Transferncia de Trip Direto (DTT) Neste esquema, o sinal de trip de uma extremidade utilizado para desligamento direto na outra extremidade, sem superviso. s vezes inevitvel a necessidade de uso do esquema de transferncia direta de disparo, apesar do risco de desligamentos indevidos, para determinados casos. Por exemplo, a proteo do Reator Shunt diretamente conectado na linha, sem disjuntor local exige esquema DTT. Tambm no caso da proteo de falha disjuntor necessria a transferncia direta de trip para a outra extremidade da linha. Na figura a seguir mostra-se um exemplo do esquema:

Filosofia do Esquema DTT

Neste esquema, uma falha do canal de comunicao compromete totalmente a proteo do Reator Shunt. Assim sendo, a duplicao de canais de comunicao obrigatria. 3.4.2.4 Esquemas de Comparao Direcional (DIRECTIONAL COMPARISON) Nestes esquemas, a informao da direo transmitida de um terminal para o outro atravs do canal de comunicao. Dependendo do aproveitamento que se faz do sinal recebido e dependendo tambm de como e qual a direo que detectada por cada terminal, um dos esquemas seguintes pode ser utilizado:

Esquema de comparao direcional com bloqueio (Directional Comparasion Blocking System); Esquema de comparao direcional com desbloqueio (Directional Comparation Unblocking System).

Para estes esquemas pode-se utilizar, tambm, qualquer canal de comunicao. 89

TRANSMISSO DE ENERGIA ELTRICACURSO BSICO3.4.2.4.1 Esquema BLOCKING de Comparao Direcional A figura a seguir mostra como funciona o esquema:

Filosofia do Esquema Blocking

O aspecto principal d