Curso Filosofia Da Proteção

8/18/2019 Curso Filosofia Da Proteção

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INTRODUÇÃO A

FILOSOFIA DA PROTEÇÃO[TRANSMISSÃO]

Outubro/2013


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Introdução a Filosofia da Proteção

1- Introdução• Valores em PU• Componentes Simétricas• Circuitos Equivalentes•

Tópicos deste curso:

Schneider Electric – Advanced Services – Outubro 2013

• TC´s e TP´s2- Proteção de Linhas de Transmissão3- Proteção de Barras4- Proteção de Transformadores5- Proteção de Geradores


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1- Introdução•Valores em PU

Introdução



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EXEMPLO:

Introdução



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Diagrama de impedâncias

Introdução



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Considerando a tensão na barra dos motores = 13 [kV] ,com cada motor consumindo 10 [MVA] e fp=0,9 (ind),determinar a tensão nos terminais do gerador.

Introdução



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Introdução a Filosofia da Proteção Introdução

Consiste na decomposição de um sistema desequilibrado deN fases em N sistemas de fasores equilibrados.

• Componentes Simétricas


,

em 3 sistemas equilibrados de sequência positiva, negativa ezero, de forma que a soma dos vetores correspondentes decada fase resulta no valor da grandeza daquela fase.


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Introdução

Observações:

Para um circuito trifásico equilibrado, a soma das correntes de linha =0, logo:

Para um desbalanço para a terra:



Sabemos que:

Num sistema equilibrado:


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Quando num sistema trifásico existe qualquer desbalanço,com ou sem terra, aparecem componentes de sequêncianegativa.

CONCLUSÃO


uan o num s stema tr s co ex ste es a anço para terra,aparecem componentes de sequência zero.


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São utilizados para representar o comportamento de umsistema elétrico ou parte dele. Estes circuitos são

representações monofásicas de circuitos trifásicos.

Exemplo:Dado o diagrama unifilar abaixo, seguem os circuitos

•Circuitos Equivalentes


equivalentes de sequência positiva, negativa e zero.


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Diagrama de Seqüência Positiva



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Diagrama de Seqüência Negativa



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Diagrama de Seqüência Zero



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Uma corrente de curto-circuito é composta por duas parcelas,

uma componente senoidal AC e outra unidirecional eamortecida conhecida como componente contínua DC.

Introdução

• Cálculo de curto-circuito



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Simetria da corrente de curto-circuito

Introdução


Simétrica Assimétrica


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Depende do instante em que estava a tensão antes da

ocorrência da falta e do valor de X/R do circuito em análise.

Fator de assimetria


ou


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No instante da ocorrência de uma falta, existe a componente DC, o queprovoca um pico inicial na corrente de curto-circuito, e sua duração pode levarem torno de 150 [ms], dependendo do valor de X/R do sistema, este primeiroperíodo é chamado de período Subtransitório.Após o período Subtransitório, a componente DC se extingue, e a corrente decurto-circuito torna-se simétrica, este período é chamado de períodotransitório.

Períodos das correntes de curto-circuito



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Curto-circuito Trifásico



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Sequência positiva

Sequência negativa


Corrente de curto-circuito trifásica


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Considerando curto-circuito na fase A:Va=0 ; Ib=Ic=0

Curto-circuito Fase-terra



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Considerando curto-circuito nas fases B eC:

Vb=Vc; Ia=0; Ib=-Ic

Curto-circuito Bifásico



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Calcular as correntes de curto-circuito trifásica, fase-terra ebifásica nas barras B e D

Exemplo de cálculo de curto-circuito



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TRANSFORMADORES DE CORRENTE

•TC´s e TP´s


TRANSFORMADORES DE POTENCIAL


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Finalidades do TC:

• Fornecer do seu secundário uma corrente proporcional àdo primário e de dimensões adequadas para serem

TRANSFORMADORES DE CORRENTE – TC


usadas pelos sistemas de controle, medição e proteção.• Isolar os equipamentos de controle, medição e proteçãodo circuito de AT.


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Princípio de funcionamento:




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Polaridade:



Relação de transformação – RTC


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Características nominais:

• Corrente nominal e relação nominal;• Nível de isolamento;• Freqüência nominal;• Carga nominal;



• Classe de exatidão;• Fator de sobrecorrente nominal;• Corrente térmica nominal;• Corrente dinâmica nominal.


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Tensão de joelho – “knee point”



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Burden

Calculado para o maior enrolamento.TC C400, com relações 2000/1000/500-5 -5 ABurden nominal = 400/(20 x 5) = 4 ΩKnee point = 0,5 x 400 = 200 [V]


Para o enrolamento 1000/5:Burden = 4 x (1000/2000) = 2 Ω

I t d ã Fil fi d P t ã


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Curva de saturação




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Critérios de dimensionamento:

Critério I – a corrente primária do TC deve ser superior a 50% dacorrente nominal do circuito a ser protegido.


Critério II – a máxima corrente de curto-circuito não deve ser superiora 20 vezes o valor da corrente primária do TC.1



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Critério III – durante a operação do TC, não deve ser excedidoo valor de sua tensão de saturação (tensão de joelho).


Critérios de dimensionamento:


Introdução a Filosofia da Proteção I t d ã


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Saturação




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TRANSFORMADORES DE CORRENTE – TCDistorção na corrente secundária devido à saturação




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ç ç Introdução

TRANSFORMADORES DE POTENCIAL – TP




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ç ç Introdução

Tensão primária nominal e relação nominal;• Nível de isolamento;• Freqüência nominal;•


Características:


• Classe de exatidão;• Potência térmica nominal;• Fator de sobretensão.



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Introdução


Classe de exatidão




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ç


Fator de sobretensão – conforme o grupo de ligação o tempopermitido.




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Potência térmica nominal – máxima potência VA que o TPpode fornecer em regime permanente sem exceder os limitesde elevação de temperatura especificados pela sua isolação.




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Identificação dos terminais




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Identificação dos terminais


Introdução a Filosofia da Proteção Proteção de Linhas de Transmissão


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2- Proteção de Linhas de Transmissão

Proteção Principal: Detecta uma anormalidade para a qual foi concebida,no componente protegido, contemplando requisitos de seletividade,confiabilidade e de velocidade.

Proteção Alternada: Dependendo da importância do componente a serprotegido, a Proteção Principal é duplicada e então chamada de ProteçãoAlternada.


Proteção de Retaguarda: Tem a finalidade de ser a segunda ou terceiraproteção a detectar uma mesma anormalidade em um dado componente doSistema de potência, atuando o respectivo disjuntor quando da falha daProteção Principal. Utiliza temporização intencional para que se aguarde a

atuação da Proteção Principal. É chamada de Proteção de Retaguarda Localquando instalada no mesmo local da Proteção Principal, ou pode estar instaladaem um outro componente adjacente à aquele original e ser chamada deProteção de Retaguarda Remota.



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•Função de Seqüência Negativa – 46

•Função Direcional de Sobrecorrente – 67/67N•Função de Sobretensão – 59•Função de Subtensão – 27•Função de Distância – 21

Funções de Proteção:


•Função Diferencial de Linha – 87L



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-Desbalanço de corrente = I2

Devido a:• Fase aberta;• Duas fases abertas;

•Função de Seqüência Negativa – 46


•

• Curto-circuito fase-terra;• Curto-circuito bifásico;• Curto-circuito bifásico-terra.

Utilizada onde há dificuldade de detectar o curto-circuito:

• Linhas longas => Icc se aproxima da corrente de carga;Onde as funções de sobrecorrente e de distância têm dificuldade dedetectar a falta.



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Sugestão de ajuste

O desbalanço máximo se dá quando há a abertura de uma das fases.

Supondo a falta da fase A => Ia=0 ; Ib=-Ic


Ajustar o valor de seqüência negativa entre 10% e 40%

Esta temporização tem que ser maior que o tempo morto do religamentomonopolar da linha.Geralmente de 2 a 5 [s], atende.



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Geralmente como função de retaguarda em proteção de LT para faltasentre fases e fase-terra.

Intensidade de corrente e direcionalidade.Depende de tensão de polarização.

Atua uando duas condi ões são atendidas:

•Função Direcional de Sobrecorrente – 67/67N


- Intensidade da corrente superar um limite pré-estabelecido- Sentido da corrente atender o sentido pré-estabelecido


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Tem a finalidade de detectar valores de tensões superiores aos valoresdesejáveis durante a operação do sistema.

Tem como referência a tensão de linha que é feita pela conexão dos

secundários dos TP´s ao relé.

Ajusta-se um valor de sobretensão que servirá de disparo deSobretensão, que poderá ser temporizado ou instantâneo.

•Função de Sobretensão – 59


Geralmente a caracterísitca de tempo de atuação destafunção é de tempo definido.



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Sugestão de ajuste

- Elemento de sobretensão trifásica temporizada: Ajustes entre 1,16 pu a1,20 pu da tensão nominal de operação, com temporização em tempodefinido de 2,0 a 3,0 [s].


- Elemento de sobretensão trifásica instantânea: Ajustes entre 1,20 pu a 1,25pu da tensão nominal de operação.



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Esta função tem a finalidade de detectar valores de tensões inferiores aosvalores desejáveis durante a operação do sistema.

Tem como referência a tensão de linha que é feita pela conexão dossecundários dos TP´s ao relé.

-

•Função de Subtensão – 27


,poderá ser temporizado ou instantâneo.

Sugestão de ajuste

- Elemento de subtensão trifásica instantânea: Ajustes entre 0,20 pu a 0,30pu da tensão nominal de operação.



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O princípio básico de funcionamento da proteção de distância envolve adivisão da tensão vista pelo relé pelo valor da corrente. A impedância aparenteentão calculada é comparada com a impedância do ponto de alcance ajustada

no relé. Se o valor da impedância é menos que o ponto de alcance, entãoconsidera-se que existe uma falta na linha entre o relé e o ponto de alcance.Para seu perfeito funcionamento, a função deverá receber informações deTP´s e TC´s.

•Função de Distância - 21




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Uma LT tem característica indutiva, portanto, quando da ocorrência de umcurto-circuito, as correntes estão sempre atrasadas com relação à tensão.

Curto-circuito a trás do relé, o mesmoenxergará impedâncias negativas

Curto-circuito à frente do relé, o mesmoenxergará impedâncias positivas




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A impedância de uma linha de transmissão tem ângulo característico entre

65 e 88 graus.

O relé atuará quando a impedância de curto-circuito Zcc estiver dentro da faixado Zajustado.


A proteção de distância deverá ser sensível para ângulos indutivos acentuados(curto-circuito à frente) e não sensível para ângulos indutivos pequenos(cargas indutivas).



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Resistência de arco, resistência de pé de torre e resistências de contato.

A proteção de distância deverá levar em consideração a resistência de falta,ser sensível tanto para o ângulo da linha quanto para ângulos que considerema resistência de falta, porém para não alcançar a impedância da carga.




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Características da proteção de distância:

• Característica circular;• Característica Mho;• Característica Offset Mho ( Mho deslocado);

• Característica Lenticular;• Característica Quadrilateral.

Características circular:




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Característica Mho:


Direcionalidade

Menor sensibilidade para o ângulo de cargaÂngulo ɸ é conhecido por RCA – ângulo característico do relé



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Característica Offset-Mho (Mho deslocado):


Parte da atuação é reversa.É exigido um elemento direcional adicional.É utilizada para cobrir ocorrências próximas ao relé, onde a tensão pode cair azero ou próximo de zero.Para R=0 e X=0, tem maior discriminação da direção do curto-circuito o quepoderia ser um problema para a característica Mho.



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Característica Lenticular:


Reduz ainda mais a sensibilidade de atuações indevidas para cargas dosistema.As variáveis a e b são ajustáveis permitindo ajustar de modo a proporcionar amáxima cobertura para faltas resistivas e ainda não operar sob condições demáxima transmissão de carga.



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Característica Quadrilateral:


Formas poligonais, alcance à frente, e ajustes de alcance resistivo que sãoajustados independentemente, proposcionando m elhor cobertura resistivapara linhas curtas.



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Característica Mho:Conceitos:Para qualquer ponto na circunferência, o ângulo entre Zaj-Zmed^Zmed ésempre 90˚. A função operará para qualquer Zmed onde o ângulo entreZaj-Zmed^Zmed seja inferior a 90˚.O ângulo Zaj dever ser ajustado próximo ao ângulo da LT, tendo maiorsensibilidade para ângulos de curto-circuito e menos sensibilidade paraângulos de cargas.




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Polarização:

Quando a falta acontece próximo ao terminal onde o relé está isntalado, atensão enxergada pelo TP pode ir a zero, perdendo-se a referência.Para isto, tem-se algumas alternativas de polarização:

• Polarização Dual – Soma da própria tensão com as tensões das fasessãs;


• Polarização cruzada ou 90˚ - Uso das tensões das fases sãs;

• Polarização por seqüência positiva – Para qualquer falta, exceto atrifásica metálica, próxima, deverá haver tensão de seqüência positiva;

• Memória de tensão – Utilizada quando as anteriores não enxergam a

falta trifásica metálica, próxima ao terminal do relé.Geralmente utiliza-se esta polarização em conjunto com uma dasanteriores.



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Zonas de Alcance:




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Ajustes das Zonas de Alcance:Z1: 80% a 85 % da impedância da LT.

Deve ser ajustado de maneira instantânea.

Z2: Pelo menos 120% da impedância da LT.Em alguns casos, se ajusta a Z2 abrangendo a LT protegida mais 50% daLT adjacente mais curta, assegurando que o alcance máximo da Z2 nãoultrapasse o alcance mínimo da Z1 da LT adjacente.


Deve ter um atraso que permita seletividade com o relé principal aplicado

aos curtos adjacentes que caem dentro do alcance da Z2, obtendo-seassim uma cobertura completa de uma seção da linha, com uma rápidaeliminação de faltas nos prinmeiros 80%-85% da LT e um pouco mais lentapara o restante da LT.Geralmente 0,5 [s].



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Ajustes das Zonas de Alcance:Z3: O alcance deverá ser 1,2 vezes a impedância de falta vista pelo relé no

final da LT, próximo ao terminal remoto.O atraso deverá rpomover a seletividade da Z2 mais o tempo de atuação

do disjuntor para a linha adjacente.Geralmente 1 [s] ou mais.

Alcance Reverso: Uma zona reversa (Z4) poderá ser utilizada como proteção


alternativa para a barra local.

Ajusta-se o alcance reverso com 25% do alcance de Z1.O atraso deverá ter seletividade com a proteção de barras.Geralmente 2 [s] ou mais, até 3[s].



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•Função SOTF (Switch on to fault) - Fechamento sob falta –50/27

O fechamento de um disjuntor pode inadvertidamente levar a um curto-circuitotrifásico metálico, por exemplo, quando um aterramento de linha feito quando deuma manutenção, não é removido.Esta Função proporciona uma atuação durante um intervalo de tempo ajustável


após o fechamento manual do respectivo disjuntor. Não deve haver tensão na LT

antes do fechamento manual (supervisionado pela função 27).



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Função STUB BusQuando, numa configuração disjuntor e meio, a seccionadora de linha estáaberta com pelo menos um disjuntor do terminal fechado, há possibilidade deocorrer um curto-circuito entre o(s) disjuntor(es) e a seccionadora de linha.


A proteção de linha deve ter a informação de seccionadora aberta (deve havercablagem para tanto, para uma entrada digital da proteção).A proteção STUB é proporcionada por uma função de sobrecorrente (50-STUB) que atua instantaneamente para o curto e desliga o(s) disjuntor(es)quando a seccionadora está aberta.



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•Função Oscilação de Potência -78

Não é exatamente uma função de proteção mas sim uma função sistêmica.

A oscilação de potência entre dois centros geradore em decorrência deseveras variações de carga ou condição de operação ou curto-circuito, podefazer com ue a im edância medida ela rote ão de distância entre na zona


de atuação da mesma.

A função 78 mede o tempo que o vetor impedância medido pela proteção levapara cruzar duas características.Se o tempo medido for superior a um valor pré-determinado (odem de ms) afunção pode bloquear o trip da proteção.Este tempo é muito superior ao de um curto-circuito, que é quase instantâneo.



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•Função Oscilação de Potência -78



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Função Diferencial de Linha – 87LRequisitos:• Considerar os erros de precisão dos TC´s;• Manter estabilidade para curto-circuitos externos à área protegida;

• Compensar a diferença de tempo de transmissão de sinal de umaextremidade a outra;

• Manter a sensibilidade da proteção, não atuando para energização de linhas


,• Ter rápida atuação para curto-circuitos internos, mesmo para os de baixa

corrente.



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Função Diferencial de Linha – Exemplo de característica



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Introdução a Filosofia da Proteção Proteção de Barras

Configuração de Barras e Zonas de Proteção:


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Configuração de Barras e Zonas de Proteção:

• Barra Simples



• Barra Simples com seccionamento


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• Barra Simples com seccionamento



• Barra Simples com disjuntor de seccionamento


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• Barra Simples com disjuntor de seccionamento



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• Barra Dupla com seccionamento de barras e dois disjuntores de


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a a up a co secc o a e to de ba as e do s d sju to es deacoplamento



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• Esquema com dois disjuntores por circuito


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q j p



Conceito de Zona de Proteção


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Numa proteção diferencial, denomina-se zona de proteção (Bus Zone) todaregião do barramento delimitada por medição de corrente (TCs), cuja somaé zero em condições normais de carga ou curto-circuito externo.



Conceito de Check Zone


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Numa proteção diferencial, denomina-se check zone uma zona que abrangetodo o barramento da SE independente da existência de disjuntor deacoplamento de barras ou entre barras.



Proteção Diferencial do Tipo Percentual


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Princípio de Kirchhoff:Somatório das correntes que entram na

barra é igual ao somatório das correntesque saem da barra.


Característica da Proteção

Diferencial do Tipo Percentual


Critérios práticos de ajuste:


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20000

Proteção Diferencial de Barras


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10000

12000

14000

16000

18000

d i f ( A )


0

2000

4000

6000

8000

0 2500 5000 7500 10000 12500 15000 17500 20000

I

I bias (A)

Tripping k2 Tripping kCZ Area 3 Area 4 ID>1 IDCZ ID>2

Introdução a Filosofia da Proteção Proteção de Transformadores


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3- Proteção de Transformadores


•Função Diferencial - 87•Função de Sobrecorrente – 50/51 – 50/51N•Função de Seqüência Negativa – 46


• unç o e o re ens o –•Função de Sobrecarga Térmica - 49


F ã Dif i l 87 P i í i d F i t


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•Função Diferencial – 87 – Princípio de Funcionamento


Função Diferencial Percentual


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ERRO DE TC´S


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Objetoprotegido


Operação Normal:

Assumindo: RTC 1:1

Falta externa, assumindo:

Como o ajuste da corrente diferencial para aplicações usuaisé feito abaixo da corrente nominal, pode haver trip indevidono caso de faltas externas com altas correntes.Sendo assim, há necessidade de uma característica restritiva.


Corrente de magnetização Inrush


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Corrente de magnetização – Inrush

É um fenômeno transitório para acomodação do campo magnético no núcleodo transformador, da condição estável “antes” para a condição estável “depois”.Podé-se considerar duas causas para o Inrush:

• O aparecimento da componente DC devido ao chaveamento de circuitoindutivo (chaveamento quando a tensão é maior que zero) e

• Existência de fluxo remanente no núcleo do transformador



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Sobrefluxo no núcleo devido a sobretensão


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Sobrefluxo no núcleo devido a sobretensão

Um transformador de potência, pode, por motivos operacionais, ser submetidoa uma sobretensão (mudança de TAP, por exemplo).Neste momento, haverá uma saturação do seu núcleo e a corrente de magnetiza-

ção elevada terá primordialmente componentes de 3ª. e 5ª. Harmônicas.Para isto, os relés digitais têm filtros de 5ª. Harmônica para restrição em condiçãode sobrefluxo.



CARACTERÍSTICA DE TRIPACOMODAÇÃO DA CURVA DIFERENCIAL


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A característica de trip deverá acomodar a corrente de magnetização, o erro dosTC´s e a variação de TP.


CORRENTE DE SEQ. ZERO

Grupo vetorial: Dy5 , Relação:


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seqüência

positiva

seqüência

negativa

seqüência zero

Nenhum problema paraProteção diferencial

Nenhum problema para

Proteção diferencial

Necessário eliminarcorrente de seq. zero


Utilização de “filtro” se seqüência zero.


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Utilização de filtro se seqüência zero.



Ajustes básicos da função diferencial de transformador


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justes bás cos da u ção d e e c a de t a s o ado

• Corrente diferencial mínima.Levar em consideração:a) Diferenças resultantes de relações de TC´s

b) Erros de precisão de TC´sc) Diferença inctroduzida pelo comutador de taps do transformador, em suaposição extrema de operação com relação ao tap médio.


.• Slope.

Levar em consideração:a) Erros de precisão de TC´sb) Diferença inctroduzida pelo comutador de taps do transformador, em sua

posição extrema de operação com relação ao tap médio.c) Saturação de TC´s

Para o slope 1, recomenda-se ajustar entre 20% e 30%Para o slope 2, recomenda-se ajustar entre 30% e 50%



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Função de Sobrecorrente – 50/51 – 50/51N


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çDois tipos de corrente a detectar:- Correntes de fase superiores a corrente de carga, decorrente de curto-circuitos.- Correntes de terra decorrentes de curtos-circuitos a terra.

Conexão dos TC´s:



Ajustes básicos da função sobrecorrente de fase lado AT


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Função de retaguarda para curtos-circuitos entre fases nos alimentadores dotransformador e proteção de rataguarda para curtos-circuitos internos quandoda eventual falha da proteção diferencial. Não pode atuar em condição de

Sobrecarga do transformador.

Função 51


- = ,ventilação forçada.

Curva = tempo inversoTemporização = tempo >= 0,7 [s] para a maior corrente de fase de curto-circuito

no lado de BT, seja trifásico ou fase-terra, afim de coordenar comas proteções das saídas dos circuitos alimentadores.


Função 50


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Critérios para o Pick-up:• Deve ser superior à maior corrente de fase que pode ocorrer em condição de

curto-circuito no lado BT, seja do tipo trifásico ou fase-terra, com margem de

100%.• Deve ser superior a pelo menos 3 ou 4 vezes a corrente nominal do transformadorprevenindo a atuação por Inrush.


- ,margem de segurança limitada em 100%.

Comentário: Esta função de proteção é de retaguarda em tem sido recomendadoo seu bloqueio pelas concessionárias.


Função 51N

Critérios para o Pick-up:• Deve ser o mínimo possível porém superior a corrente residual (3xIo) calculada


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• Deve ser o mínimo possível, porém superior a corrente residual (3xIo) calculadapara o desbalanço normal do transformador em condição de carga máxima.

Curva = Tempo inverso.Tempo = temporização => 0,7 [s] para a mior corrente de terra (3xIo) que pode

ocorrer em condição de curto-circuito à terra no lado de BT.

Função 50N


Critérios para Pick-up:• Deve ser superior a corrente de terra que pode ocorrer em condição de curto-

-circuito no lado BT, com margem de segurança de 100%.• Deve se superior a pelo menos 4 vezes a corrente nominal, prevenindo a atuação

por Inrush.

• Deve ter ensibilidade para detectar curto-circuito a terra no lado de AT dotransformador (bucha), com margem limitada a pelo menos 100%.

Comentário: Esta função de proteção é de retaguarda em tem sido recomendadoo seu bloqueio pelas concessionárias.


Ajustes básicos da função sobrecorrente de fase lado BT

F ã 51


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Função 51

Critério para Pick-up:

• Deve ser >= a 50% acima da corrente nominal de carga do transformadorcom ventilação forçadaCurva = tempo inverso

= =


ocorrer em condição de curto-circuito na BT, seja trifásico ou fase-terra.

Função 50

Esta função deve ser bloqueada.


Função 51N

C ité i Pi k


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Critério para Pick-up:• Deve ser superior ao desbalanço em carga que pode ocorrer para oconjunto de alimentadores supridos pelo transformador e pode chegar até

25% da carga do transformador.Curva = tempo inversoTempo = temporização >= a 0,5 [s] para a maior corrente de terra que pode

- -


Deve coordenar com correntes de curto-circuito a terra (3xIo) no

alimentador, para falta próxima ao primeiro religador ou elo fusível após asaída do alimentador.

Função 50N

Esta função deve ser bloqueada.


Função de Seqüência Negativa - 46


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Tem a finalidade de detectar desbalanços no transformador traduzido peloaparecimento de componente de seqüência negativa na corrente. O surgimento deseqüência negativa I2 pode ser causada por:

• Uma fase aberta;• Duas fases abertas;• Carga desequilibrada;


- -• Curto-circuito bifásico e

• Curto-circuito bifásico-terra

Sugestão de ajuste:

Permitir de 10% a 40% de corrente se seqüência negativa, com tempo de até

4 [s].


Função de Sobretensão - 59T fi lid d d d di õ d ã i l


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Tem a finalidade de detectar condições de tensão superiores aos valoresnormalmente aceitos pela Operação do Sistema ou Equipamento.Há atuação quando se atinge o nível de tensão ajustado e há a desatuação

quando a tensão volta à condição normal.

Relação “pick-up/drop-out” = (tensão de atuação-tensão de desatuação)*100%


Em geral, esta função é ajustada para atuar em torno de 20% acima da nominal

de operação do sistema, no ponto de aplicação.Sua temporização é ajustada, dependendo da empresa operadora, entre1,0 a 4,0 [s].


Função de sobrecarga térmica - 49Q l i t i t l ã ã i t t t


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Qualquer equipamento ou instalação não se aquece instantaneamente emfunção de carga excessiva. Para um degrau de corrente, para mais, a temperaturadesse componente variará exponencialmente em função da sua constante de

tempo de aquecimento.



Exemplo MiCOM P122 e P123Característica térmica do equipamento:


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Característica térmica do equipamento:



O relé utiliza a seguinte fórmula matemática para atuação:


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Introdução a Filosofia da Proteção Proteção de Geradores

4- Proteção de Geradores

F õ d P t ã


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•Função corrente de seqüência negativa – 46

•Função direcional de potência – 32•Função de freqüência – 81•Função de sobre-excitação – 24


• unç o e so recorren e e so recorren e com res r ç o e ens o -51/51V

•Função de perda de campo – 40•Função de sobrecarga – 49S


•Função corrente de seqüência negativa – 46

Correntes de seqüência negativa são responsáveis por produzir um campogirante no sentido contrário e induzir correntes de freqüência dobrada not d i t t t bé


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rotor, provocando um severo aquecimento no rotor e também nosenrolamentos amortecedores.As causas do desequilíbrio de corrente podem ser de diversas naturezas tais

como: cargas desequilibradas, assimetrias por não transposição de linhas,falta de fase e ainda faltas desequilibradas.


Limite térmico:



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•Função direcional de potência – 32

Tem como objetivo evitar a inversão do fluxo de potência ativa, ou seja, quel fl d i t d ã t á i l d


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ele flua do sistema para o gerador e não ao contrário como ele deve ser.A potência ativa necessária para motorizar é função da carga e das perdas damáquina primária. Esta proteção não visa o gerador mas sim a turbina.

Alguns dos efeitos da motorização de geradores:• Aquecimento do rotor na turbina a vapor;• Cavitação na trubina hidráulica e


• Incendiar o óleo não queimado no motor diesel.

Nos relés MiCOM, a potência ativa é calculada através da fórmula:

Apenas a potência ativa na fase A é medida:


Para ajuste desta função, é necessário verificar a documentação do


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fabricante da turbina:

Alguns ajustes são sugeridos abaixo:


A temporização irá depender do projeto da máquina primária.


•Função de proteção de freqüência – 81

Os geradores podem ser submetidos à sub e sobreferqüência nasrespectivas situações:


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respectivas situações:- Sobrecarga, abertura de disjuntor da subestação, perdas de unidadesgeradoras;

- Rejeição de carga, desligamento de disjuntores por falta no lado da carga.

Quando há um desligamento brusco total ou parcial da carga, o gerador deixa


de “entregar” potência à carga e então transforma esta energia em energiacinética, levando ao disparo da máquina e conseqüente sobrefreqüência.

De modo inverso, se há uma sobrecarga o gerador tende a frear, levando-o auma sub-freqüência. Nesta condição há um aumento da corrente econseqüente aumento na temperatura do gerador.


Limites de operação para sub e sobrefreqüência

Exemplo de turbina a vapor:


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•Função de proteção de Sobre-excitação - 24

Esta função visa proteger o gerador contra níveis excessivos de fluxomagnético


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magnético.


Monitorando a relação V/Hz é possível obter um bom indicador deaquecimento, visto que as perdas por histerese e Foucault são proporcionaisao fluxo.

•Função de sobrecorrente e sobrecorrente com restrição de tensão –

51/51V

A função 51 sempre deve ser ajustada seguindo o seguinte critério:



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A função 51 sempre deve ser ajustada, seguindo o seguinte critério:Tempo definidoPick-up de 1,20 In a 1,30 In

Tempo de cerca de 5 [s].

A função 51V (restrição ou controle de tensão) é aplicada a geradores com


capacidade acima de 1000 [kW].

Controle de Tensão Restrição de Tensão


•Função de perda de campo - 40

Utiliza-se a característica de impedância no plano R-X.


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Caso haja um deslocamento do círculo para a esquerda, será ajustado deforma que qualquer impedãncia medida seja comparada com o módulo do

valor de X’d, sendo maior o sinal de perda de campo.Há necessidade de temporizar coordenando com a função 32.


•Função de sobrecarga térmica – 49S

Tal como em um transformador, o gerador não se aquece instantaneamente emf ã d i P d d i


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função de carga excessiva. Para um degrau de corrente, para mais, a temperaturadesse componente variará exponencialmente em função da sua constante de

tempo de aquecimento.


Introdução a Filosofia da Proteção Proteção de Banco de Capacitores

5- Proteção de Banco de Capacitores

Três tipos de projeto de Banco de Capacitores:


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Três tipos de projeto de Banco de Capacitores:• Capacitores de potência com fusível externo;• Capacitores de potência com fusível interno e• Capacitores de potência sem fusível.


aspectos:

• Falha individual de cada capacitor;• Rompimento ou falha do fusível;• Curto-circuitos na caixa ou na estrutura do banco de capacitores e• Corrente de InRush devido ao chaveamento do BC.


•Capacitores de potência com fusível externo


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•Capacitores de potência com fusível interno


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•Capacitores de potência sem fusível


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•Banco de Capacitores ligado em estrela aterrada


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•Banco de Capacitores ligado em delta


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•Banco de Capacitores ligado em dupla estrela


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Banco de Capacitores ligado em dupla estrela


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MUITO OBRIGADO

.

Aristóteles

Sérgio R. Longhi

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