Aula 10: Introdução à proteção de sistemas elétricos

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Introdução à proteção do sistema elétrico

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SISTEMAS DE DISTRIBUIÇÃO

DE ENERGIA ELÉTRICA E

INTRODUÇÃO À SMART GRID

Aula 10: Introdução à proteção de sistemas elétricos

Professor: Delberis Araujo Lima

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Objetivo

Apresentar a filosofia e os equipamentos utilizados para proteção de sistemas elétricos.

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Programa

Introdução: Filosofia da proteção;

Equipamentos de proteção.

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É a técnica de selecionar, coordenar, ajustar e aplicar os vários equipamentos e dispositivos protetores a um sistema elétrico, de forma a guardar entre si uma determinada relação, tal que uma anormalidade no sistema possa ser isolada e removida no menor tempo possível, sem que outras partes do mesmo sejam afetadas.

Filosofia da Proteção

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Objetivos da proteção:

Salvaguardar a integridade física de operadores, usuários do sistema e animais;

Evitar ou minimizar danos materiais;

Retirar de serviço um equipamento ou parte do sistema que se apresente defeituoso;

Melhorar os índices de interrupção do sistema;

Diminuir despesas com manutenção corretiva.

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Confiabilidade: probabilidade do sistema de proteção funcionar com segurança e corretamente, sob todas as circunstâncias.

Seletividade : o sistema de proteção que possui esta propriedade é capaz de

reconhecer e selecionar as condições que deve operar, a fim de evitar operações desnecessárias.

Velocidade : um sistema de proteção deve possibilitar o desligamento do trecho ou equipamento defeituoso no menor tempo possível.

Sensibilidade : um sistema de proteção deve responder às anormalidades com menor margem possível de tolerância entre a operação e não operação dos seus equipamentos. Por exemplo, um relé de 40 A com 1% de tolerância é mais sensível do que outro de 40 A com 2%.

Economia: O sistema de proteção deve ter sua implantação viável economicamente, evitando-se um número excessivo de dispositivos de proteção.

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Propriedades básicas de um sistema de proteção

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Proteção principal : Em caso de falta dentro da zona protegida, é quem deverá atuar primeiro.

Proteção de retaguarda : é aquela que só deverá atuar quando ocorrer falha da proteção principal.

Proteção auxiliar : é constituída por funções auxiliares das proteções principal e de retaguarda, cujos os objetivos são sinalização, alarme, temporização, etc.

Introdução

Fig: Sistema de proteção Fonte: Almeida, 2000

Níveis de atuação de um sistema de proteção:

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Problemas que afetam os sistemas elétricos e suas respectivas proteções:

Sobretensões

Curto-circuito

Pára-raios

• Elo-fusível • Relés

• Religador

• Seccionalizador

Problemas Proteção

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Tipos de curto-circuito (Faltas) e classificação

Em sistemas elétricos trifásicos e aterrados, os curtos-circuitos podem ser: Trifásico; Bifásico; Bifásico-terra; Fase-terra. De acordo com o tempo de duração, estas faltas podem ser: Transitórias, passageiras ou de curtas durações; Permanentes.

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Estatística das faltas

Associado a cada tipo de falta pode-se afirmar:

Tipo de falta

Probabilidade de

ocorrência

(%)

Classificação

Permanente

(%)

Transitória

(%)

Trifásica (3ϕ) 2 95 5

Bifásica (2ϕ) 11 70 30

Fase-Terra (ϕ-T) 79 20 80

Outros 8 - -

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Causas das faltas

Galhos de árvores que tocam os condutores;

Falhas de isoladores (rachaduras, sujeira, maresia, etc.);

Atos de vandalismos (tiros, objetos jogados sobre os condutores, etc.);

Batidas de automóveis nas estruturas;

Pequenos animais ao subirem nas estruturas (pássaros, ratos , gatos, etc.);

Sobretensões de manobras e descargas atmosféricas;

Erros humanos (aterrar a linha durante uma operação de manutenção e, depois, energizá-la sem desfazer o aterramento);

Outros.

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Desafio Dado um sistema de distribuição com as respectivas correntes de curto-circuito nos diferentes pontos do sistema, pretende-se dimensionar os elos fusíveis de forma coordenada.

Exemplo:

Fig: Sistemas de Distribuição. Fonte: Marcos A. Dias

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Chaves-Fusíveis;

Elos-Fusíveis;

Religadores Automáticos;

Seccionadores Automáticos.

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Equipamentos de proteção:

Disjuntores Equipados com Relés;

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Elos-Fusíveis;



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Chaves-Fusíveis;

Elos-Fusíveis;



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Chaves-Fusíveis;

Elos-Fusíveis;



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Chaves-Fusíveis;

Elos-Fusíveis;



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Chaves-Fusíveis;

Elos-Fusíveis;



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Dimensionamento de equipamentos de proteção

O dimensionamento da proteção deve levar em conta as correntes de carga do sistema e as correntes de falta (curto-circuito). A proteção deve ser ajustada de forma a permitir a passagem da corrente de carga e bloquear as correntes de falta. Assim:

ICarga : A corrente de carga é função da carga Instalada

IFalta : A corrente de falta está associada a rede elétrica e a capacidade do sistema de alimentar a falta.


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Referências bibliográficas

1. Caminha A. C. “Introdução à Proteção dos Sistemas elétricos”, Porto Alegre, SAGRA, 1988.

2. Proteção de Sistemas de Distribuição. Sérgio Guiguer, SAGRA.

3. Mamede, João. Proteção de sistemas elétricos de potência. Rio de Janeiro: LTC, 2005.

4. Mamede, João. Manual de equipamentos elétricos. Rio de Janeiro: LTC, 2005.

5. Protection of Electricity Distribution Networks. Juan M. Gers e Edward J. Holmes. IET Power Energy Series 47.

6. Apostila de Proteção de Sistemas Elétricos. Professor Marcos A. Dias de Almeida, UFRN, 2000.

7. Apostila de Proteção de Sistemas de Energia Elétrica. Prof. Fujio Sato.

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