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1 CAPÍTULO 8 PROTEÇÃO DE ALIMENTADORES, LINHAS DE DISTRIBUIÇÃO E LINHAS DE TRANSMISSÃO, COM RELÉS Prof. José Wilson Resende Ph.D em Sistemas de Energia Elétrica (University of Aberdeen-Escócia) Professor titular da Faculdade de Engenharia Elétrica Universidade Federal de Uberlândia 8.1 – Introdução: A maioria das falhas nos sistemas ocorre nas linhas. A tabela abaixo mostra o número de interrupções, em um sistema elétrico, durante 5 anos de observações. Observa-se o alto índice de falhas nas linhas: Número de Interrupções Linhas 162 Transformadores 10 Relés 9 Circuitos 126 Das falhas das linhas, a mais freqüente é a φ - T: Causa N o de Interrupções φ - T Descarga atmosférica 60 φ - φ Descarga atmosférica 21 3φ Descarga atmosférica 06 8.2 – Formação das Falhas à Terra Descargas atmosféricas Queimadas Tiros nos isoladores Esquecimento de retirar cabos-terra após-serviço. 8.3 – Formação das Falhas φ-φ e 3 φ Descargas atmosféricas Queimadas Queda de torres

CAP8_ Protecao de Linhas

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Proteção de Linhas

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    CAPTULO 8

    PROTEO DE ALIMENTADORES, LINHAS DE DISTRIBUIO E LINHAS DE TRANSMISSO, COM RELS

    Prof. Jos Wilson Resende Ph.D em Sistemas de Energia Eltrica (University of Aberdeen-Esccia)

    Professor titular da Faculdade de Engenharia Eltrica Universidade Federal de Uberlndia

    8.1 Introduo:

    A maioria das falhas nos sistemas ocorre nas linhas. A tabela abaixo mostra o nmero de interrupes, em um sistema eltrico, durante 5 anos de observaes. Observa-se o alto ndice de falhas nas linhas:

    Nmero de Interrupes Linhas 162 Transformadores 10 Rels 9 Circuitos 126

    Das falhas das linhas, a mais freqente a - T:

    Causa No de Interrupes - T Descarga atmosfrica 60 - Descarga atmosfrica 21 3 Descarga atmosfrica 06

    8.2 Formao das Falhas Terra

    Descargas atmosfricas Queimadas Tiros nos isoladores Esquecimento de retirar cabos-terra aps-servio. 8.3 Formao das Falhas - e 3 Descargas atmosfricas Queimadas Queda de torres

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    Uma proteo de linha deve garantir que toda falta seja eliminada to rapidamente quanto possvel. Visa-se, assim, que as linhas permaneam o menor tempo possvel submetidas s elevadas correntes de defeito e ainda que seja desligado o menor trecho possvel do sistema. 8.4 Protees Utilizadas

    De uma maneira geral, na proteo de linhas, os rels utilizados so os de sobrecorrente e distncia. A seguir sero comentadas as diversas aplicaes gerais destes rels, em funo do arranjo da linha com o sistema. 1) SISTEMA RADIAL, UM CONSUMIDOR:

    Figura 8.1

    Sendo o sistema radial, para a falta em F, basta abrir o disjuntor 1 atravs de um rel de sobrecorrente. 2) SISTEMA RADIAL, VRIOS CONSUMIDORES:

    Figura 8.2

    A proteo seletiva obtida com rels, combinando correntes e tempos de operao. 3) SISTEMA COM DUPLA ALIMENTAO, VRIOS CONSUMIDORES:

    Figura 8.3

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    Neste caso, a seletividade do sistema agora obtida calibrando os rels mpares considerando a existncia da fonte A apenas. Em seguida calibram-se os rels pares para a fonte B, apenas. Os rels mpares no atuam caso a corrente de curto venha de B. Os rels pares no atuam se a corrente de curto vier de A. EXEMPLO: Seja um curto em F. Vir contribuio de A e B. O rel 3 (ou 1, como retaguarda) abrir o disjuntor 3. O rel 4 (ou 6, at 8, como retaguarda) abrir o disjuntor 4. 4) SISTEMA COM DUPLA ALIMENTAO, DUPLO CIRCUITO DE TRANSMISSO, VRIOS CONSUMIDORES

    Figura 8.4

    A soluo anterior no mais conveniente: os fluxos de corrente assumem diversas combinaes, dependendo do local, do tipo de falta e da condio de operao antes da falta.

    Por exemplo: um curto em F no dever requerer a abertura do trecho 3-4, mas apenas do trecho 3- 4.

    SOLUO: O rel de distncia.

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    8.5 Proteo de Sobrecorrente Caractersticas gerais:

    a proteo mais simples e barata. a mais difcil de aplicar e a que mais requer reajustes, ou substituies. Muito usada em alimentadores de distribuio e de indstrias. usada basicamente para proteo de falta fase-terra, em:

    circuitos de distribuio de empresas distribuidoras de energia, sistemas industriais e em circuitos de subtransmisso, onde a proteo de distncia no se justifica economicamente.

    Por outro lado:

    Em linhas de transmisso: a proteo de fase feita por rels de distncia. a proteo de falta terra por rels de sobrecorrente.

    A proteo com rels de sobrecorrente tambm muito empregada em subestaes, para a proteo de retaguarda contra faltas externas.

    Conforme se mencionou acima, os rels de sobrecorrente constituem o mais simples e econmico mtodo de proteo de uma linha de transmisso, Porm, s vezes, devido s dificuldades de obter-se uma boa e adequada coordenao e seletividade, torna-se necessrio utilizar-se mtodos mais precisos e de maior rapidez de atuao da proteo.

    Para se determinar o ajuste de um rel de sobrecorrente, necessrio que se conhea as seguintes informaes:

    corrente nominal do circuito a ser protegido; relao de transformao de corrente (RTC); corrente de curto-circuito trifsico e monofsico; tempo de operao da proteo; catlogo do fabricante.

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    8.5.1. Proteo de Linhas com Rels de Sobrecorrente de tempo Definido ASA 50 CURVA DE OPERAO TPICA:

    Para que o rel opere, ele dever ser ajustado com a corrente I = Im. Repare na figura acima que o rel 50 no , necessariamente, um rel instantneo: nesta figura, ele inicia sua atuao a partir de Im, em um certo tempo

    definido (tm). O fato do rel 50 ser frequentemente denominado de instantneo deve-se ao fato de que ele, nestas condies, estar operando a partir do tempo definido de 0,0 seg. Inconvenincia:

    A proteo no seletiva: vrios rels podem operar simultaneamente (indevidamente), causando a retirada de uma grande parte do sistema.

    A proteo de alimentadores com rels de sobrecorrente de tempo definido (50)

    geralmente adotada em conjunto com a proteo com rels de sobrecorrente de curva inversa (51). Embora no haja uma nica justificativa para o uso em conjunto destes dois rels, uma das principais aplicaes dos dois em conjunto a que se segue:

    O rel de sobrecorrente de curva inversa (51) ajustado para atuar para as correntes de curto trifsicas j calculadas e o rel de sobrecorrente de tempo definido (50) ajustado para atuar para correntes de curto ACIMA do valor previamente calculado. Nestas condies, quando o rel 50 atuar, se saber que o nvel de curto est acima do valor calculado. Ou seja, a capacidade geradora de curto, por parte do sistema, agora, maior do antes. Este alerta servir para que os clculos de curto sejam revistos (e provavelmente os ajustes dos rels).

    A figura a seguir mostra a curva caracterstica obtida com a combinao de dois rels 51 e 50, onde se verifica que, para valores de corrente inferiores a Im, o rel operar segundo a curva inversa. Porm, para valores superiores a Im, o rel operar com um tempo tM considerado instantneo.

    Curva caracterstica de um rel de sobrecorrente com unidades temporizada e instantnea.

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    8.5.2. Rels de Sobrecorrente Temporizado de Fase ASA 51 Curvas de Operao:

    Figura 8.6

    Rel tipo muito inverso:

    Deve ser usado quando a capacidade geradora do sistema se mantiver aproximadamente constante, obtendo-se assim uma sensvel reduo do tempo de atuao dos rels prximo fonte geradora, em relao aos rels de tempo inverso. Rel tipo inverso: Se a capacidade da fonte geradora for bastante varivel, no se deve usar o rel muito inverso, pois seu tempo de atuao muito sensvel variao da corrente de atuao: EXEMPLO: Para a variao: I = I2 I1, a variao de tempo T3 T1 (no rel muito inverso) maior que T2 T1 do rel inverso.

    Figura 8.13

    Conexes dos rels de sobrecorrente 51N e 51 (A, B e C).

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    (a) Trs rels de fase e um de neutro (b) Dois rels de fase e um de neutro com circulao de corrente normal

    Figura 8.5: Diagramas trifilares com as ligaes de TCs e rels

    Falta Fase-Terra

    Faltas Fase-Fase e Trifsica

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    Procedimentos Gerais para ajustes de rels de sobrecorrente em cascata:

    Deve ser ajustado, inicialmente, o rel mais distante da fonte geradora. A figura abaixo ilustra um alimentador subdividido em 3 trechos, cada um possuindo um rel de sobrecorrente. O ajuste dos rels para esse esquema de proteo dever ser feito, primeiramente, no rel mais afastado da fonte geradora. Assim, para uma falta no ponto F, o rel 3 operaria no tempo t3, abrindo o respectivo disjuntor e, caso este falhe, operaria ento o rel 2, abrindo o disjuntor correspondente.

    Figura 8.7 Proteo de linhas de transmisso com rels de sobrecorrente temporizado

    Para uma falta em F, o tempo de operao do rel 3 menor do que aquele correspondente aos rels 2 e 1, obtendo-se, assim, a seletividade de operao e tambm o esquema de proteo de retaguarda remota.

    A curva de operao do rel 2 ser obtida em funo da curva do rel 3 e de um intervalo de tempo t, que permita a atuao do rel 3 para um curto em F. Ajustes requeridos: TAPE: geralmente calculado em funo da menor corrente de curto fase-fase que o

    sistema pode oferecer, no trecho seguinte quele que est instalado o rel. Exemplo: Na figura 8.7, se estamos ajustando o rel em (2), a falha considerada

    F1, na linha L3. DT: Deve-se, neste caso, considerar uma falha que ocasione uma corrente mxima de curto, j que dois rels 51, sendo seletivos nestas condies, tambm o sero para correntes menores.

    Exemplo: Considere novamente o sistema de proteo ilustrado na figura 8.7: Para o rel em (2), a corrente de falha considerada ser aquela no ponto F, da

    linha L3 (logo aps o disjuntor 3 e no a falha F1 (usada para ajustar o TAPE). A curva do rel em (2) ser escolhida em funo da curva do rel em (3). A

    diferena de tempo entre estas duas curvas ser de t (conforme acima j definido).

    IMPORTANTE: A corrente de operao do rel deve ser superior corrente mxima de

    funcionamento da linha.

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    O intervalo de tempo t pode ser justificado pela seguinte expresso:

    T = T3 + O3 + F ONDE: T3 - tempo de rel, em 3. T3 - tempo do disjuntor, em 3. O3 - tempo no qual o disco do rel em (3) continuar a girar, embora tenha sido removida a corrente de curto (tempo de inrcia). F - fator de segurana.

    Alguns fabricantes estipulam que a soma dos tempos de inrcia (O3) e de segurana (F) seja de 0,2 a 0,3 segundos.

    8.5.3. Rels de Sobrecorrente de Terra- Temporizados ASA-51N TAPE: Normalmente se usa um TAPE em torno de 20% a 30% da corrente de falha

    terra no FINAL do trecho seguinte (como para o rel de FASE). DT: Deve-se considerar uma falha FT que ocasione uma corrente mxima de curto, no

    INCIO do trecho seguinte (como para o rel de FASE) j que, dois rels 51N, sendo seletivos nessas condies, tambm o sero para correntes menores.

    8.5.4 - Inconvenientes do Uso dos Rels 51 Difcil aplicao em sistemas de carga varivel. O tempo de atuao aumenta medida que se aproxima da fonte. No distingue a direo da falha. A respeito da lentido da proteo acima mencionada, vejamos o seguinte

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    Exemplo numrico: No sistema da figura abaixo, so fornecidos os valores das correntes de curto Trifsicas. Os demais dados so Rels: Tipo IAC 51 Tapes: 1,5 2,0 2,5 3,0 4,0 5,0 6,0 Curvas: figura 8.9

    Valores mximos da corrente de carga: Trecho CD: 110 [A]; Trecho BC: 180 [A]; Trecho AB: 300 [A]. Tempo de coordenao entre os rels: t = 0,3 segundos Tempo de operao do rel 51B para uma falta em D: 0,6 segundos Pede-se: Os ajustes dos rels 51A e 51B. Soluo:

    Clculo das RTCs: Para o Rel 51C: Considerando que a corrente nominal mxima de 110 [A]: RTC= 150/5 (20 In= 20x150 = 3000 [A], que superior a 2.400 [A], que o valor do maior curto possvel de ser visto por este rel (imediatamente aps a barra C)). Para o Rel 51B: Corrente mxima de carga: 180 [A]: RTC: 200/5 (20 In= 20x200= 4000 [A], que superior ao curto mximo visto por este rel (3.600 [A], imediatamente aps a barra C). Para o Rel 51A: Corrente mxima de carga: 300 [A]: RTC: 300/5 (20 In= 20x300= 6000 [A], que superior ao curto mximo visto por este rel (5.000 [A], imediatamente aps a barra A). Ajustes do rel 51B

    Ajuste de TAPE do rel 51B: ARTCI 5,4

    )5/200(180max == ; Logo: TAPE = 5A

    Escolha da Curva de Tempo:

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    Mltiplo do TAPE do 51B: TAPERTC

    imriaCorrentem).(Pr= 5,1

    5).5/200(300 ==m

    Entrando-se com um mltiplo de tape igual a 1,5 e tempo de operao igual a 0,6s (este tempo foi dado) na curva de operao do rel, figura 8.9, o dial de tempo ser igual a .

    Tempo de atuao de 51B para um falta em C (Icc = 2400 A): Mltiplo do tape: 12

    5).5/200(2400 ==m

    Logo, com m = 12 e DT = 1/2, temos, conforme figura 8.9, que o tempo de operao ser de 0,20 segundos. Tempo de atuao do 51B para um falta em B (Icc = 3.600 A): Mltiplo do tape:

    Logo, com m =18 e DT = 1/2, temos, conforme figura 8.9, que o tempo de

    operao ser de 0,16 segundos.

    Ajustes do rel 51A Ajuste de TAPE do rel 51A: 5

    )5/300(300max ==

    RTCI . Logo: TAPE = 5A

    Escolha da curva de tempo DT:

    O ajuste do rel 51A deve ser feito para uma falta em B (que a maior corrente de curto no trecho seguinte).

    Mltiplo do tape: 125).5/300(

    3600 ==m Tempo de operao to = 0,3 + 0,16 (tempo de operao do rel 51B para uma

    falta em B) = 0,46 seg. Com m = 12 e to = 0,46 seg., temos na figura 13.9, que o dial de tempo ser 2 (ou at um valor um pouco inferior a este).

    Verificao do tempo de atuao de 51A para uma falta em A: Mltiplo do tape: 66,16

    5).5/300(5000 ==m

    Logo com m = 16,66 e DT = 2, temos, na figura 8.9, que o tempo de operao ser de 0,45seg.

    185).5/200(

    3600 ==m

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    Figura 8.9 Curvas de operao dos rels IAC-51 e IAC-52

    O segundo inconveniente de um sistema de rels de sobrecorrente (instantneos e

    temporizados) a sua impossibilidade de distinguir a direo da corrente de falta. Suponhamos, por exemplo, o sistema da figura 8.11, onde h duas linhas de transmisso protegidas por meio rels de sobrecorrente temporizados. Evidentemente, uma falta em F1 ocasionar no s a operao dos rels 1 e 2, mas tambm a dos rels 3 e 4; portanto, ambas as LT sairo de servio, embora a falta seja apenas numa delas.

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    Figura 8.11 Inconveniente da proteo de sobrecorrente.

    Para se atender casos anlogos, deve-se aplicar os rels de sobrecorrente

    direcionais, que operam apenas quando a corrente de falta est dirigida numa pr-determinada direo. O cuidado a ser tomado que, se a falta for em F1, o rel 1 dever operar primeiro que o rel 4 e, caso a falta seja em F2, o rel 3 dever operar primeiro que o rel 2, para obtermos uma adequada seletividade.

    Um exemplo que melhor esclarece a aplicao dos rels de sobrecorrente direcionais o da figura 8.12. Em cada linha, existem rels de sobrecorrente direcionais, que somente operam para correntes dirigidas conforme indicado nesta figura.

    Figura 8.12 Aplicao de rel de sobrecorrente direcional.

    Os rels em questo devero ser ajustados com os seguintes tempos de atuao:

    Rel TempoE TE D TD C TC B TB A TA 1 T1

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    De tal forma que: TE < TD < TC < TB < TA < T1. Devemos ter ainda que:

    Rel Tempoa Ta b Tb c Tc d Td e Te 2 T2

    Ta < Tb < Tc < Td < Te < T2.

    Suponhamos, por exemplo, que ocorra uma falta no ponto P. Analisando-os sentidos das correntes de defeito, verifica-se que vrios rels sero sensibilizados; mas, devido coordenao de tempo, somente os disjuntores e e D se abriro. Para qualquer ponto de defeito, pode-se fazer semelhante anlise e verificar-se que, obedecendo-se os ajustes de tempo, a proteo atuar corretamente.

    Pelo que acabamos de expor, fcil concluir-se que a aplicao dos rels de sobrecorrente e a sua calibrao, para se obter a necessria seletividade de operao, exige estudos detalhados e precisos das correntes de falta que podem surgir no sistema.

    Considerando que os valores das faltas dependem da capacidade geradora ligada ao sistema, a aplicao dos rels de sobrecorrente poder ser bastante difcil, quando tal capacidade for de natureza muito varivel.

    Outro inconveniente o tempo de operao dos rels, que lento. Como nos dias atuais importante uma eliminao rpida da falta, para que esta no cause afundamentos de tenso (comumente denominados de voltage sags) e nem afetem a estabilidade do sistema eltrico, faz-se necessria utilizao de uma proteo mais adequada.

    A proteo de sobrecorrente usada basicamente para proteo de falta fase-terra, em circuitos de distribuio de empresas distribuidoras de energia, sistemas industriais e em circuitos de subtransmisso, onde a proteo de distncias no se justifica economicamente.

    Em linhas de transmisso, a proteo de fase feita por rels de distncia e, muitas vezes, a proteo de falta terra atravs de rels de sobrecorrente.

    A proteo com rels de sobrecorrente tambm muito empregada em subestaes, para a proteo de retaguarda contra faltas externas.

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    OUTROS EXEMPLOS NUMRICOS:

    1) Um transformador de 20 MVA, trifsico, admitindo sobrecarga de30%, alimenta um barramento de 11 kV atravs de um disjuntor. Do barramento, atravs de disjuntores, saem vrios alimentadores. Os TC do rel do transformador (51-2) e dos alimentadores tm relaes 1000/5 A e 400/5 A, respectivamente e alimentam rels de sobrecorrente tipo CO-8 da Westinghouse (tapes disponveis: 4, 5, 6, 8, 10, 12 e 16 A). A curva tempo-corrente deste rel dada a seguir.

    O rel do alimentador mais carregado (51-1), onde ocorre um defeito trifsico de 5.000 A, est regulado para 1,25 In x 0,3 seg. Usando um degrau de tempo de 0,5 seg entre os rels em cascata, pede-se calcular os demais ajustes da proteo.

    Figura 8.14

    Soluo:

    a) Ajustes do rel 51-2 do secundrio do transformador: A corrente de sobrecarga no transformador : 1,3 A

    kVkVA

    UP 360.1

    11.3000.20

    3==

    A correspondente corrente no rel ser: AA 81,65/1000

    360.1 = Assim, ajusta-se este rel no TAPE=8 A Para a corrente de curto trifsico de 5.000 A passar pelo rel: AA 25

    5/1000000.5 =

    A esta corrente corresponde o seguinte mltiplo do tape m: 12,3825 ==m

    O tempo de operao deste rel, para esta corrente de curto ser:

    toperao=toperao 51-1+0,5 seg = 0,8 seg. Entrando nas curvas do rel CO-8, com t = 0,8 seg e m = 3,12, tira-se o ajuste DT= 1.

  • 16

    b) Ajustes do rel 51-1 do alimentador mais carregado: Considerando que no sabemos a corrente nominal deste alimentador, ser adotada a informao de que o rel est ajustado para 1,25 In, onde In= 5 A (no rel).

    Assim, 1,25 x 5 A = 6,75 A>>>> Adotaremos o TAP = 8 A. A corrente de falta (5.000 A) vista pelo rel como:

    Irel cc 51-1= 5000 A/(400/5) = 62,5 A.

    A esta corrente corresponde o mltiplo do tape m: 8,78

    5,62 ==m Finalmente, entrando nas curvas do rel CO-8, com t= 0,3 seg e m= 7,8 resulta o ajuste para a alavanca de tempo: DT= 1.

    Ento, o ajuste do rel 51-1 ser TAPE=8 A e DT = 1.

    -------------------------------------------------------------------------------------------------------- 2) No diagrama unifilar abaixo, a linha de transmisso AB possui 31 km, z= 0,5 OHM/kM e da classe de tenso de 88 kV. O gerador G representa um sistema com Xd = 0,10 pu nas bases de 100 MVA e 88 kV. A subestao abaixadora B, de 88/3,8 kV, tem trs transformadores de 12 MVA cada. A subestao C, de 88/13,2 kV, possui trs transformadores de 8 MVA cada. O disjuntor da barra A (indicado na figura) para 600 A e os TCs do rel de sobrecorrente de fase (51) que o desliga so de RTC 120/100/60:1. A unidade temporizada desse rel de sobrecorrente tem tapes de 4, 5, 6, 8, 10 e 16 A enquanto a unidade instantnea (50) regulada continuamente entre 4-100 A. Pede-se:

    a) A relao RTC em que o TC do rel 51 deve ser ligado; b) O TAPE da unidade temporizada do rel 51 da barra A; c) A regulagem de tempo (DT) do mesmo rel; d) O ajuste da unidade instantnea do rel 50 da barra ;A.

    Sabe-se ainda que:

    i) O rel temporizado da barra B, para um curto trifsico nesta barra, opera em 20 ciclos.

    ii) O tempo de abertura do disjuntor da barra B de 5 ciclos; iii) Deve-se considerar uma margem de tempo de 20 ciclos para o ajuste do rel

    51 da barra A; iv) O rel de sobrecorrente do tipo C0-8 da Westinghouse.

  • 17

    SOLUO:

    a) Escolha da RTC do disjuntor 52-A A carga total mxima que pode passar no disjuntor de 3 x 12 + 3 x 8 = 60 MVA,

    A39588 x 3

    000.60U3

    PIn ===

    Logo, escolhe-se a relao RTC = 100:1 ou 500-5A.

    b) Ajuste de tape do rel 51-A Adotando-se uma sobrecarga de 50%:

    ,RTC

    I5,1tape n>

    ,A92,5~1:500

    3955,1 >

    tape = 6A.

    c) Ajuste do DT do rel 51-A Para um defeito na barra do extremo da linha, o rel 51-A deve atuar aps uma

    temporizao: t = trB + t52B + ts

    = 20 + 5 + 20 = 45 ciclos ~ 0,75 s.

    Calcula-se, pois, a Icc no extremo da linha, e que corresponder a um certo

    mltiplo

    =tapeImm cc do tape escolhido. Depois, com m e t, entra-se nas curvas

    tempo-corrente do rel, e deduz-se o DT.

  • 18

    Sabemos que

    XX

    EXEI

    LTGpupu +== (Icc3)

    Como XpuG = 0,10, resta calcular XpuLT. Ora,

    == 5,15km

    ohm0,5 x km 31XLT

    ou: baseohms

    XX )ohms(LT)pu(LT =

    e Impedncia base: .5,77100.000

    10 x 88kVA

    10 x kVbaseohm32

    b

    32b ===

    Logo: pu, 2,05,775,15X )pu(LT ==

    A corrente de curto circuito, em pu, ser:

    pu, 33,32,01,0

    1XX

    EILTG

    pu =+=+= ou, em Amperes:

    , U3PII x II

    b

    bpubasepucc ==

    A. 2.200658 x 33,388 x 3

    100.000 x 33,3Icc ===

    Ento, no secundrio do TC ter-se-: A. 22100200.2

    RTCII cccc ===

    O mltiplo correspondente : .65,3~622

    tapeIm ccs ==

    Entrando, pois, na figura 8.6 com m = 3,65 e t = 0,75s, resulta DT = 1,5.

    d) Ajuste da unidade instantnea Sabemos que ela deve operar usualmente para curto-circuitos trifsicos

    (assimtricos): Icc ass = 1,6 . 22 = 35,2 A.

    Este valor de corrente acima deve ser acrescido de uma margem de segurana. Se isso no for feito e se a unidade instantnea fosse ajustada para 35,2 A, ento a unidade 51 jamais atuaria para este curto de 2.200A. Para uma margem de segurana de 20%, esta unidade seria ajustada para:

    1,2.35,2 A = 42,20 A

    Resumindo, o rel 50-51 em A regulado para: Tape = 6 A, DT = 1,5 e I = 42,2 A.

  • 19

    8.6 Rels de Distncia 8.6.1. Introduo

    Os rels da distncia so mais recomendveis na proteo de linha, do que os rels de sobrecorrente (direcionais ou no), pois podem:

    Ser mais seletivos, Ter sua velocidade de atuao independente da variao da capacidade geradora

    conectada ao sistema 8.6.2. Esquemas de Utilizao

    Os rels de distncia so aplicados na proteo primria de linhas, para proteo de faltas entre fases.

    Na proteo primria de faltas fase-terra, a proteo feita com rels de sobrecorrente direcional (67N).

    Por outro lado, na proteo secundria (de faltas entre fases e de faltas fase-terra), utilizam-se rels de distncia (21G). 8.6.3. Diagrama R X

    Nesse diagrama, podemos superpor a caracterstica do rel com a do sistema, permitindo visualizar-se a resposta do rel para diversas condies, visto que os rels de distncia operam dependendo da relao entre a tenso, corrente e ngulo de fase, no ponto onde estiver localizado. Exerccio 1: Dado o diagrama da figura 8.16, pede-se a impedncia secundria do trecho AB e AC.

    Figura 8.16

    Vbase = 345 KV Sbase = 1000 MVA ( ) == 025,119

    10x100010x345Z 6

    23

    base

    A impedncia do trecho A-B ser:

    No lado primrio dos TCs: /primrio8428,65119,025 x 8424074.0Zp == No lado secundrio dos TCs:

  • 20

    undriosec/8491,1115/345x10

    1000/5 x 8465.28Z 3s == A impedncia do trecho A-C ser: No lado primrio : /primrio8469,3784119,025 x 5828,0Zp == No lado secundrio dos TCs: undriosec/8462,4

    34500/1151000/5 x 8437,69Zs ==

    ------------------------------------------------------------------------------------------------------- Exerccio 2: Veremos, agora, como representar uma carga no diagrama R-X. Seja a figura 8.17:

    Figura 8.17 Clculo de impedncia refletida de uma carga.

    Sabemos que: S = VI; ento:

    VSI = ; elevando-se ao quadrado, teremos:

    .QPS :onde ,VSI 2222

    22 +== Assim: 2

    222

    VQPI +=

    Logo, os valores de R e de X sero, respectivamente:

    22

    2

    222

    2

    2 QPV x Q

    IQX

    QPV x P

    IPR +==+==

    onde: R = resistncia X = reatncia V = tenso entre fases P = potncia ativa Q = potncia reativa

    Exemplificando numericamente:

    Calcular ZR para o esquema da figura 8.18., sendo dados: RTC=1000/5 e RTP=345000/115

    Figura 8.18

  • 21( )( ) ( ) primrios/117810x10 x 10x100 345x10 x 10x100R 2626236

    P == ( )( ) ( ) primrios/8,11710x1010x100 345x10 x 10x10X 2626

    236

    p =+=

    === 5,78345000/115

    1000/5 x 1178RTPRTCRR pS

    === 85,7

    345000/1151000/5 x 8,117

    RTPRTCXX pS

    Esses valores podem ser comparados com os do exemplo anterior, onde foram calculadas as impedncias de uma linha, constatando-se a diferena entre as impedncias da linha com as da carga. 8.6.4. Efeito da resistncia do arco voltaico no alcance dos rels de distncia: Considere a ilustrao abaixo, onde RF representa a resistncia do arco:

    O gradiente de tenso, ao longo de um arco, obedece seguinte lei (Frmula de Warrington):

    A1000Iccps/voltsI

    8750V 4,0 1000 A

    A resistncia mxima do arco ser: I

    )t(L.VR F = O comprimento do arco dado por: L(t) = Lo + 3.V.t

    Onde: L(t) = comprimento do arco, durante o tempo t Lo = comprimento inicial do arco v = velocidade do vento t = tempo em segundos

    OBSERVAES: O efeito desta resistncia maior em linhas curtas, pois em linhas longas, a

    impedncia da linha, entre o rel e o ponto de curto grande, em relao do arco.

  • 22

    No h efeito do arco no rel de reatncia. Efeito do arco no rel de impedncias:

    Para enxergar faltas em 100% da linha, o rel dever ser regulado para 110% a 120% da linha. o rel MHO o mais afetado pelo arco. 8.6.5. Escolha do tipo de rel

    Embora no haja regras fixas para a escolha entre os vrios tipos de rels de distncia para uma certa aplicao, recomenda-se que sejam considerados os seguintes pontos:

    os rels tipo MHO so menos sensveis as oscilaes do sistema, sendo os mais seletivos dentre todos os rels de distncia.

    os rels tipo MHO so os mais afetados pela resistncia de arco. Pelas razes anteriores, os rels do tipo MHO so mais indicados para

    serem aplicados em longas linhas de transmisso, sujeitas a severas oscilaes do sistema.

    Os rels do tipo MHO tm a vantagem de serem inerentemente direcionais, no necessitando de serem equipados com uma unidade direcional, como acontece com um rel do tipo impedncia ou reatncia.

    Os rels de impedncia so menos afetados pela resistncia do arco do que os rels MHO; porm, so mais afetados do que os rels de reatncia.

    Os rels de impedncia so mais afetados pelas oscilaes do sistema do que os rels MHO. Os rels de impedncia so geralmente usados em linhas de transmisso de comprimento mdio.

    Para que os rels de impedncia sejam direcionais, devem ser providos de uma unidade direcional, j que o elemento impedncia inerentemente no direcional.

    Os rels de reatncia so praticamente insensveis resistncia do arco, sendo muito utilizados em linhas de transmisso de pequeno comprimentos. So especialmente preferidos para a proteo contra falta para a terra.

  • 23

    Exemplo: Em um diagrama R X, trace o vetor representativo de uma linha com

    impedncia de (2,8 + j5,0). No mesmo diagrama, mostre as caractersticas de rels de impedncia, de reatncia e mho, ajustados para operarem com um defeito sem arco no extremo da linha (admitir = para o rel mho).

    Considere, depois, que uma falta com resistncia de arco de (1,5 + j0) possa ocorrer em qualquer parte da linha, calcule, para cada um dos rels anteriores, a mxima percentagem de linha efetivamente protegida. Soluo:

    Figura 8.19 Influncia da resistncia de arco na curva de operao dos rels. Soluo: Sendo Zlinha = (2,8 = j5); Rarco = 1,5:, ento o mdulo da impedncia da linha (Zlinha) ser 5,7 A percentagem da linha que permanece sendo protegida aps a falta com resistncia de arco, em cada rel, :

    rel de reatncia: 100% da linha; rel de impedncia: linha; da 85,9%100 x

    7,59,4 =

    rel MHO: linha; da 80,7%100 x 7,56,4 =

  • 24

    8.6.6. Efeitos de Fontes Intermedirias: Entende-se por fontes intermedirias de correntes as contribuies de curto-circuito

    entre a localizao do rel e o ponto de falta. Essas fontes diminuem o alcance dos rels de distncia, conforme a seguir mostrado:

    Figura 8.20 Fontes de corrente intermedirias.

    A verdadeira impedncia entre a localizao do rel at o ponto onde ocorre a falta Z12 + Z2F, como mostra a figura 8.20. Mas, devido presena da fonte intermediria I2, a verdadeira impedncia vista pelo rel 21-2 de (1), para um curto trifsico em F : Z = V/I1. Sendo V = Z12 . I1 + Z2F(I1 + I2)

    Ento:

    ++==

    1

    2212

    1

    1IIZZ

    IVZ F

    Admitindo I1 em fase com I2 (caso prtico), o termo

    +

    1

    2

    II1 ser um escalar que

    poder aumentar Z2F. Isso far com que o ponto F parea mais distante do rel do que realmente est.

    Assim o rel de distncia alocado na Barra 1 ter seu alcance reduzido, uma vez que foi ajustado para ver somente a Z12 + Z2F.

    Na prtica, ajusta-se o rel sem se considerar o efeito das fontes intermedirias. Desse modo, o rel no operar para faltas alm da subestao 2. No entanto, quando houver a contribuio de I2, o rel ter seu alcance reduzido! O exemplo a seguir mostra essa situao.

  • 25

    Exemplo: Seja o esquema abaixo:

    Figura 8.21

    Dados: Alcance dos rels RelA = 9 ; RelB = 6 Pede-se: Analisar a atuao destes dois rels para uma falta em F. Soluo: Considerando-se a fonte intermediria, a impedncia vista por cada um dos rels ser: Rel em A:

    B1

    2BA

    1

    RR ZI

    IZZI

    VZ ++== = opera. no rel 122 x 800200025ZRA =++= (9

  • 26

    13.6.7. A Influncia da Carga, no Rel MHO Em linhas longas, onde a caracterstica do rel MHO possui longo alcance, a impedncia de carga pode cair dentro da sua caracterstica fazendo-o operar indevidamente:

    Figura 8.22

    Para se evitar esse inconveniente, usam-se rels tipo BLINDER, que limitam a operao do rel MHO regio hachuriada. 8.6.8. O Efeito da Perda de Sincronismo no Rel MHO A perda de sincronismo, entre diferentes geradores de um sistema, visto pelo rel

    MHO, como uma impedncia aparente que se move no diagrama RX. Isso pode causar sua operao indevida, uma vez que o rel no distingue oscilaes de curto-circuito.

    Tais perdas de sincronismo so consideradas como sendo fenmenos equilibrados, podendo-se pensar que o rel atuou devido a uma falha trifsica.

    Para se evitar que o rel MHO abra o disjuntor devido a oscilaes de perda de sincronismo, usa-se o rel 68, que envolve a caracterstica do MHO, atuando do seguinte modo:

    Figura 8.23

    Ponto T: a impedncia aparente, antes da oscilao (a perda de sincronismo caracterizada por uma lenta oscilao).

  • 27

    Havendo a oscilao, a impedncia aparente se move de T para R, entrando inicialmente na caracterstica do 68.

    De R para B, se a oscilao exceder alguns ciclos, o 68 opera atravs de um auxiliar, temporizado em 3 a 4 ciclos.

    De B em diante, opera o 21, que fecha seu contato, mas a abertura do disjuntor no ocorre, pois o 68 no permite.

    No caso de curto:

    H uma brusca mudana de impedncia. Existindo um curto em C, a impedncia vista pelos rels 21 e 68 muda bruscamente de T para C, havendo abertura do disjuntor pela operao do 21.

    8.6.9. Ajuste da Proteo com Rels de Distncia

    Os rels de distncia so ajustados baseando-se na impedncia de seqncias positiva entre o ponto de ligao do rel at o ponto de alcance desejado (no se esquecendo de referir a impedncia da linha de transmisso para o secundrio dos TCs).

    Para falhas FASE, os rels devem operar para: falhas 3, 2 e 2T. De uma maneira geral, para faltas entre fases, os rels podero ser ajustados

    segundo a filosofia abaixo: 8.6.9.1-- Rels de Distncia de 1a Zona Z1 1 Finalidade: realizar a proteo instantnea da linha. Logo, no possui rel auxiliar de tempo. Deve ser ajustado para ver 80 a 90% da impedncia total da linha porque:

    Sendo a sua operao instantnea, possui a tendncia de aumentar o alcance devido componente DC da corrente de falha.

    Garante a coordenao com os rels de outra extremidade da linha Pode haver erros nos dados usados para clculo do ajuste. O prprio rel no perfeito.

    Figura 8.24

    8.6.9.2 Rel de Distncia de 2a Zona - 21 2 A principal funo da zona 2 proteger o restante da linha para alm do alcance

    da zona 1. Logo, ela dever ser ajustada para defeitos no final da linha, mesmo com

  • 28

    resistncia de arco. Para que ele possa sobrealcanar o terminal remoto, a operao da zona 2 ser sempre temporizada, para obtermos a coordenao com a proteo das linhas adjacentes;

    Realiza a proteo do trecho de linha no protegido pelo 21-1. Deve ser ajustado

    para ver 110% a 120% (pelo menos) da impedncia da linha, pelos seguintes motivos:

    Possui tendncia de diminuir o alcance devido resistncia de arco (que faz com que ele veja uma impedncia da linha bem maior).

    Erro dos dados usados para o clculo do ajuste. Erro nos TCs e TPs. Diminui o alcance devido ao efeito de fontes intermedirias de corrente. 8.6.9.3. Coordenao do Tempo do Auxiliar do 21 2 a) Linha no em anel

    Figura 8.25

    al) Falhas na linha L1: Falha em F [Dentro do alcance do 21 1 de (1) e (2)]:

    ATUAM: Em (1) : 21 1 e 21 2 Em (2) : 21 1 e 21 2

    Os disjuntores A e B devem ser abertos na seguinte seqncia: 1. Pela atuao dos 21 1 instantaneamente. 2. Ou pela atuao dos 21 2, temporizados como retaguarda:

  • 29

    OBS.: Em A e B devemos ter

    12 ZZTT >

    2ZT : tempo de atuao do rel auxiliar TX do 21 2

    1ZT : tempo de atuao do rel 21 1 (instantneo)

    Falha em F1 (fora do alcance do 21 1 de (1)):

    Rels que vm a falha Em (1) : 21 2 Em (2) : 21 1 e 21 2 Em conseqncia: o disjuntor A aberto pelo 21 2 + TX o disjuntor B aberto pelo 21 1 ou 21 2 + TX. Concluso: B dever abrir antes de A.

    a2) Falhas na linha L2: Em F2 (dentro do alcance de 21 1 e 21 2 de (2) e do 21 2 de (1)).

    Rels que vm a falha: Em (1) : 21 2 Em (2) : 21 1 e 21 2

    O disjuntor C deve ser aberto na seguinte seqncia:

    1o) pela atuao de 21 1 de (2) instantaneamente 2o) ou atravs do 21 2 + TX de (2) 3o) como retaguarda, o 21 2 + TX de (1) poder abrir o disjuntor A, logo, devemos ter

    22 ZZTT >

    Onde: 2Z

    T : tempo do TX de A em (1)

    2ZT : tempo de TX de C em (2) A temporizao de Tz2 varia entre 0,3 e 0,5 segundos

  • 30

    b) Linha em anel Neste caso, deve-se ajustar os TXs de todos os 21 2 no mesmo tempo, em torno de 0,4 segundos.

    Figura 8.26

    Motivo: Seja a falta F1, na linha L2: o 21 2 de A poder ver e dever operar em um

    tempo superior ao do 21 2 de E. Logo, Tz2(A) < Tz2(E). Considerando, em seguida, a falha F2, na linha L1:

    O 21-2 de E poder ver e dever operar em um tempo SUPERIOR ao do 21-2

    de A. Logo )A(2)E(2 ZZ TT < Essa uma condio de ajuste invivel, devido possibilidade de existir a falta F1, na linha L2.

    Pelo exposto, conclui-se que os tempos dos 21 2 devem ser iguais.

    Zona 3: sua funo prover retaguarda para as linhas adjacentes, e seu alcance ser de 100% da linha protegida, mais 100% da linha adjacente.

    A operao dessa proteo tambm temporizada, objetivando-se a coordenao com a linha adjacente e tambm com a zona.

  • 31

    8.7. Teleproteo 8.7.1. Introduo Dois objetivos so importantes, em um sistema de proteo de linhas de transmisso:

    1. Rapidez na eliminao dos defeitos dentro do circuito a ser protegido, proporcionando, com isto, menor tempo de exposio s elevadas correntes de defeito e menor possibilidade de repercusso do distrbio;

    2. Seletividade.

    Nos esquemas convencionais, difcil a proteo ser, ao mesmo tempo, seletiva e rpida. Vejamos a figura 8.27.

    Figura 8.27: Objetivos da proteo de linha de transmisso.

    No arranjo da figura superior, se quisermos ser seletivos, deveremos ajustar o

    rel da subestao 1 para alcanar em torno de 90% da linha. No caso de uma falta em A, o defeito somente ser eliminado aps um tempo t2, perdendo, portanto, em rapidez.

    Por outro lado, se quisermos ser rpidos na deteco da falta em A, possivelmente teremos que ajustar o rel da Subestao 1 para alcanar alm da subestao 2. Assim, caso ocorra um defeito em B, o disjuntor da Subestao 1 se abrir desnecessariamente, perdendo, portanto, em seletividade.

    A teleproteo um sistema de proteo onde um terminal informado pelo terminal remoto, atravs de um sinal recebido (via microondas, carrier, fibra tica ou telefonia), da deteco de um defeito, para que seja comandada ou no a abertura do disjuntor da linha. A vantagem principal desse processo que o mesmo altamente seletivo (para abrir os disjuntores das duas extremidades da linha, os rels dos dois lados devem ver a falta) mas ainda permite que a proteo seja ultra-rpida. Isto porque o terminal remoto, possuindo sensores adequados para sentirem a direo do fluxo da corrente de defeito, fornece quase que instantaneamente essa informao ao outro terminal. A figura 8.28 mostra uma situao em que, um curto externo, faz com que o rel do lado esquerdo da linha veja a falta e outro (do lado direito) no. Assim, o rel que no v a falta, permanece enviando um sinal (denominado de guarda) que no permite que nenhum disjuntor desta linha abra para esta falta externa.

  • 32

    Figura 8.28 Princpio de funcionamento de teleproteo.

    8.7.2. Mtodo mais comum para transmisso de sinal

    O mtodo mais usado para transmisso de sinal para teleproteo o carrier. Este mtodo muito utilizado para a proteo primria. O processo consiste em usar-se a prpria linha de transmisso como meio de propagao. As principais partes componentes do equipamento de onda portadora so:

    transmissor e receptor; capacitores de acoplamento; unidade de sintonia; filtro de onda.

    A figura 8.29 ilustra o arranjo carrier:

    Figura 8.29 Esquema de proteo com sinal carrier.

  • 33

    8.7.3. Componentes do Equipamento Carrier 8.7.3.1. Transmissor e Receptor

    So equipamentos semelhantes aos usados em rdio-comunicaes, porm, operando com freqncias menores (da ordem de 30 a 300 KHz). O transmissor, uma vez ligado, emitir um sinal de onda portadora numa freqncia fixa, para a qual for calibrado. O receptor, calibrado tambm para essa freqncia, receber o sinal, que ser utilizado conforme adiante veremos. 8.7.3.2. Capacitores de Acoplamento

    A funo dos capacitores de acoplamento permitir a conexo do circuito de baixa tenso (transmissor ou receptor) ao circuito de alta tenso (linha de transmisso). Esses capacitores oferecem uma baixa impedncia s correntes de alta freqncia, (como o caso da corrente de onda portadora) e uma elevada impedncia s correntes de baixa freqncia (como o caso da corrente normal da linha de transmisso). 8.7.3.3. Unidade de Sintonia

    A unidade de sintonia tem como finalidade reduzir ao mnimo as perdas resultantes de transferncia da corrente de onda portadora entre o transmissor e a linha de transmisso, ou entre esta ltima e o receptor. Essa unidade consiste essencialmente de um indutor varivel e de um transformador, conforme mostra a figura 8.30.

    Figura 8.30 Unidade de sintonia.

    A impedncia permite, se ajustada devidamente, que o circuito capacitor-

    unidade de sintonia fique em ressonncia com a freqncia estabelecida para a onda portadora. O transformador permite o acasalamento entre a impedncia caracterstica da linha de transmisso e a do cabo que liga o transmissor ao equipamento de acoplamento linha (sendo diferentes as impedncias caractersticas da linha e do cabo, o transformador o meio usado para se efetua a necessria interligao entre os dois). 8.7.3.4. Filtro de Onda

    O filtro de onda (ou unidade de bloqueio) tem como finalidade confinar a corrente de onda portadora linha de transmisso que lhe serve de condutor. Cada unidade composta por uma indutncia e uma capacitncia em paralelo, formando um

  • 34

    circuito ressonante com a freqncia estabelecida para a onda portadora. Oferece, portanto, uma impedncia mxima sua circulao e, conseqentemente, bloqueia a sua passagem. Este filtro oferece uma impedncia desprezvel corrente de carga nominal, no prejudicando, portanto, o transporte normal da energia atravs da linha de transmisso. 8.7.4. Tipos de Teleproteo Os arranjos mais comuns, usados em teleproteo, so os seguintes: 8.7.4.1. Comparao Direcional por Bloqueio A filosofia da proteo denominada comparao diferencial por bloqueio (directional comparison blocking) pode ser entendida pela figura 8.31. Basicamente, cada terminal possui um conjunto transmissor/receptor operando na mesma freqncia e rels detectores de falta (pilot (P) e Start (S)), que apenas operam para defeitos ocorridos em um sentido predeterminado. Assim sendo, os rels P so conectados de modo a s operarem para defeitos ocorridos no sentido da linha protegida e os rels S, para defeitos atrs da linha. Os sistemas de proteo contra defeitos entre fases e entre fase e terra so independentes.

    Os detectores de faltas entre fases so rels de distncia (21P e 21S) e os detectores de falta a terra so rels de sobrecorrente direcionais residuais (67P e 67S). Outro elemento importante o rel 85 (carrier) que o elemento acoplado ao receptor carrier, encarregado de bloquear ou no a abertura dos disjuntores, de acordo com a informao do receptor.

    Figura 8.31 Comparao direcional por bloqueio: esquema simplificado.

    A filosofia de atuao desse arranjo pode ser entendida atravs da figura acima e

    das seguintes condies de faltas que sero analisadas:

  • 35

    Defeito interno em F2 nesse caso, os rels PA e PB operam comandando o trip para seus respectivos disjuntores, no havendo partida do carrier e, conseqentemente, no havendo sinal de bloqueio, permanecendo os contatos N.F. dos rels 85 (carrier) fechados, completando-se o circuito de disparo. Defeito externo em F1 para o defeito em F1, os rels PB e SA operam. No entanto, a abertura do disjuntor B bloqueada porque o rel 85 de A (SA) v esta falta (externa) e emite um sinal de bloqueio (transmitido pelo transmissor TA e recebido pelo receptor RB) que traduzido na estao B pela abertura do contato NF do rel 85B. A no abertura do disjuntor A garantida tambm por este sinal de bloqueio (que causa a abertura do contato NF local).

    Como se v, necessria uma perfeita coordenao dos tempos envolvidos, de modo que, na situao mostrada, no haja uma abertura incorreta do disjuntor B, seja pelo atraso no recebimento do sinal de bloqueio vindo de A, seja pela excessiva rapidez do rel PB. Essa coordenao normalmente levada em considerao por uma lgica existente no esquema, que permite a coordenao e refora a sensibilidade dada aos rels quando do ajuste.

    importante notar que, neste tipo de arranjo, o carrier est normalmente OFF, ou seja, no h sinal sendo enviado em situao normal. Haver transmisso apenas quando ocorrer uma falta detectada pelos rels START.

    Outro fato importante que, nesse esquema, o chaveamento de um transmissor faz com que haja tambm a recepo local.

    Outra lgica adicional usada a parada do carrier pelos rels pilot. Isto , o transmissor impedido de operar pelo rel pilot local, assegurando, dessa forma, que no haver transmisso de sinal de bloqueio para defeitos internos.

    Pelo exposto, nota-se rapidez e seletividade na eliminao de defeito e conclui-se que este o esquema ideal para uso de carrier, uma vez que s haver transmisso de sinal para defeitos externos linha, garantindo-se uma tima qualidade do sinal de bloqueio.

    Uma outra funo adicional existente nesse esquema que, uma vez partido o transmissor para envio de sinal de bloqueio, este mantido por algum tempo (cerca de 150 ms), mesmo que o sensor S que originou a transmissor tenha desoperado. A razo disto pode ser acompanhada pela figura 8.32.

  • 36

    Figura 8.32 Falta em F4: sentido de fluxo de corrente

    Nesta figura, h uma falta (F4) na linha 3 4 (prximo barra B), de tal forma

    que as correntes de contribuio para o defeito tm o sentido indicado pelas setas. O comportamento da proteo ser o seguinte:

    na linha 1 2, os rels P1 e S2 operariam, sendo o disjuntor 1 bloqueado pelo sinal enviado de B para A pela operao do rel S2.

    Na linha 3 4, h a operao dos rels P3 e P4, detectando-se o defeito interno linha.

    Suponha-se ainda que o disjuntor 4 o primeiro a ser aberto, ocorrendo, no disjuntor 3, um atraso na abertura. Nessas condies, a distribuio de correntes de defeitos aquela mostrada na figura 8.32. Nesse perodo de transio, os seguintes fatos ocorreriam:

    desoperao do rel S2 e conseqente cessao de envio de sinal de bloqueio de B para A;

    operao do rel P2 (caso haja suficiente corrente), preparando o circuito de abertura do disjuntor para a desoperao do rel P1 e operao do rel S1.

    Observe-se que tudo isto possvel de ocorrer, caso haja um defeito na proteo

    do disjuntor fazendo com que haja um retardo na sua abertura. Nessas condies, poderia ocorrer:

    uma abertura indevida do disjuntor 2 (caso o rel P2 fechasse seus contatos antes do recebimento do sinal de bloqueio de A para B);

    ou uma abertura incorreta do disjuntor 1 (caso o contato do rel P1 permanecesse fechado, quando o sinal de bloqueio fosse removido pela desoperao do rel S2).

  • 37

    Por esse motivo, um retardo intencional na desoperao dos rels 85 introduzido, garantindo assim a definio dos estados dos rels e mantendo o sinal de bloqueio por um perodo tal que cesse a situao transitria. 8.7.4.2. Comparao Direcional por Desbloqueio

    O esquema de desbloqueio (unblocking) mais simples na sua concepo do que o bloqueio porque, como pode ser visto na figura 34, s necessrio, por cada terminal, um sensor de defeito olhando no sentido da linha protegida, no sendo necessrio o rel START.

    Figura 8.33: Comparao direcional por desbloqueio: esquema simplificado.

    Outra caracterstica importante que o sinal de bloqueio est permanentemente

    presente (transmissor ON), s deixando de haver sinal quando da deteco de um defeito interno ou externo linha.

    Para que haja trip em um terminal, necessrio que o rel (P) opere e o receptor receba sinal de desbloqueio.

    Com o auxlio da figura 8.33, passamos a descrever o funcionamento dessa

    proteo: Supondo-se falta externa em F1: haver a operao do rel P2 que atuar

    no carrier, desbloqueando o circuito de abertura do disjuntor 1, que, entretanto, no se abrir, porque no houve a operao do rel P1. Por outro lado, o disjuntor 2 tambm no se abrir, porque, embora houvesse a operao do rel P2, o sinal de bloqueio mantido pela no operao do rel P1.

    Para um defeito interno em F2: h a operao dos rels P1 e P2, sendo

    completamente cancelado o sinal de bloqueio, com a conseqente desoperao dos rels 85-1 e 85-2, sendo, ento, dado o comando de abertura dos disjuntores 1 e 2.

  • 38

    Em termos de transmisso de sinal, esse esquema apresenta as mesmas vantagens do esquema de bloqueio, uma vez que no h transmisso de sinal para defeitos internos linha.

    Em termos de segurana no bloqueio para defeitos externos, esse esquema apresenta a vantagem de j possuir o sinal presente. Assim, quando um rel P operar para um defeito externo, j encontrar o caminho de trip bloqueado. Note-se que, desse modo, no to grave o problema da coordenao de tempos.

    Outra vantagem apresentada por esse esquema que, estando os transmissores permanentemente em ON, h uma constante superviso do nvel do sinal carrier, podendo-se dessa forma, diminuir a periodicidade dos testes. 8.7.4.3. Transfer Trip

    Antes da descrio do esquema propriamente dito, algumas observaes devem ser feitas. Nos esquemas de transfer trip, so necessrios dois equipamentos distintos, operando em freqncias diferentes e suficientemente afastadas para que no haja interao entre os dois equipamentos. Assim sendo, conforme mostrado na figura 13.34, o transmissor T1 e o receptor R1, localizados nas subestaes B e A, respectivamente, operam na freqncia f1, enquanto que o transmissor T2 e o receptor R2, localizados nas subestaes A e B, respectivamente, operam na freqncia f2.

    Figura 8.34: Transfer trip: esquema simplificado.

    Durante a operao normal, os transmissores no esto chaveados, emitindo,

    entretanto, um sinal contnuo, chamado sinal de guard, que faz com que os rels G1 e G2 dos receptores R1 e R2 fiquem operados, mantendo seus contatos N.F abertos.

    Os sinais de guard tm a funo bsica de supervisionar os canais, fazendo tambm parte de uma lgica necessria para diminuir a probabilidade de operao indevida, causada por rudo ou defeitos semelhantes.

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    Quando um transmissor chaveado para transmisso, ele desvia o sinal de sada da freqncia de guard para a freqncia de trip. Desse modo, deixando de haver sinal de guard, haver a desoperao do rel de guard correspondente e, com a emisso da freqncia de trip, energizado um rel de trip.

    Um fator que limita o uso desse esquema o fato de os rels sensores terem que ser ajustados para no alcanarem o terminal da linha (normalmente ajustados de 80 a 90% da linha). Para rels de distncia, isto normalmente conseguido, mas para rels de corrente dificlimo, a no ser em casos especficos.

    O entendimento do funcionamento bastante fcil, uma vez que os rels sensores s operam para defeitos internos linha. A operao de um deles faz com que seja aberto o disjuntor local e enviado sinal de transfer trip para o outro terminal. Esse tipo de esquema normalmente usado nos seguintes casos: Proteo de Reator Shunt: Por sua localizao, o reator necessita de que os disjuntores de ambos os terminais se abram para isol-lo de um defeito nele ocorrido. Nesse caso, o transfer trip partido pelos rels de proteo do reator, como rel de gs, diferencial , etc. Proteo Contra Sobretenses: So casos em que a presena de uma linha aberta em apenas um terminal ocasionaria nveis de tenso inaceitveis para os equipamentos, havendo assim, a necessidade do uso da transferncia de disparo. Linhas Conectadas a Fontes muito Pequenas: o caso tpico em que uma linha de interligao conecta dois sistemas sendo um deles de pequena gerao, de modo que, quando da ocorrncia de defeitos na linha, no h corrente de curto-circuito necessria para sensibilizar os rels convenientemente. Isto pode ser melhor entendido pela figura 8.35.

    Figura 8.35 Fonte fraca.