MEMORIAL TÉCNICO DESCRITIVO

7/22/2019 MEMORIAL TCNICO DESCRITIVO

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MEMORIAL TCNICO DESCRITIVO

Estudo de Proteo - Metodologia de Clculo

Subestaes de 15kV

1. Obteno dos dados1.1.Documentos necessrios:- Nveis de Curto-Circuito e Topologia da rede de distribuio

- OAP (Ordem de Ajuste da Proteo), do rel da SE COELBA.

1.2. Dados necessrios:

Dos nveis de curto-circuito:

- Curto-circuito trifsico- Curto-circuito bifsico

- Curto-circuito monofsico

- Curto-circuito monofsico mnimo

Da OAP:

- RTC de fase e neutro

- TAPE de fase e neutro

- Tipo de temporizao de fase e neutro (NI, MI ou EI).

- Dial de tempo de fase e neutro (dt)

2. Clculo do tempo de atuao do rel da COELBA2.1. Tempo de fase:

Mltiplo de corrente de fase:

onde:

ICC3F = corrente de curto-circuito trifsico

RTC = relao de transformao do TC da SE COELBA

TAPE = tape de fase do rel da SE COELBA

O tempo de atuao do rel ento, em segundos, ser:

( )onde:

M = mltiplo de corrente j calculado

dt = dial de tempo de fase

As constantes k e dependem do tipo de temporizao, de acordo com a tabela abaixo:


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2.2. Tempo de neutro:

Mltiplo de corrente de neutro:

Onde:

ICC1F -M I N = corrente de curto-circuito monofsico mnimo

RTC = relao de transformao do TC da SE COELBATAPE = tape de neutro do rel da SE COELBA

O tempo de atuao do rel ento, em segundo, ser:

( ) onde:

M = mltiplo de corrente de neutro j calculado

dt = dial de tempo de neutro, valor da OAP.

As constantes k e so igualmente determinadas de acordo com a tabela 1.

3. Clculo da corrente primria nominal da subestao particularA corrente nominal em ampres dada por:

onde:

S = Potncia total da SE particular, em kVA.

4. Clculo da corrente primria do TCA corrente primria do TC dever ser maior que a mxima corrente de curto-circuito

dividida por 20, para que os TCs no entrem em saturao, ou seja:

IPTC = Corrente primria do TC

ICC-MAX = Corrente de curto circuito mxima no ponto de entrega.

Logo, a relao de transformao (RTC) dos TCs do cliente ser dada por:


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Onde:

IPTC = Corrente primria do TC

ISTC = Corrente secundria do TC

5. Clculo dos Tapes do rel do cliente5.1. TAPE de fase do rel do cliente:

Para calcular o TAPE de fase do rel do cliente, deve-se escolher o fator que

representar a sobrecarga admissvel na instalao do cliente. Normalmente, escolhe-se este

valor entre 1,2 e 1,5, fator de segurana (FS). A corrente nominal do cliente deve se

multiplicada por este valor, para determinar a corrente mxima de sobrecarga entre as fases.

Considerando que o rel ir enxergar a corrente que passa pelo secundrio dos TCs, o valor

deste TAPE ser:

Onde:

FS = Fator de segurana (1,2 a 1,5)

5.2. Verificao de no atuao para corrente de segurana:

A corrente de segurana dada por:

A corrente de Trip de fase dada por:

O rel no deve operar para a corrente de segurana. Logo, imperioso que:

De forma que o rel no entre em atuao para corrente de segurana.

5.3. TAPE de neutro do rel do cliente:

Para calcular o TAPE de neutro do rel do cliente, deve-se escolher o fator que

representar a segurana na instalao do cliente, em relao corrente que passa pelo

condutor neutro, que num circuito equilibrado deveria ser nula. Porm, dificilmente uma

instalao ter circuitos perfeitamente equilibrados. Normalmente, escolhe-se este valor entre

0,1 e 0,3, fator de desequilbrio (FDs).

A corrente nominal do cliente deve ser multiplicada por este valor, para determinar acorrente mxima de desequilbrio entre as fases. Considerando que o rel ir enxergar a

corrente que passa pelo secundrio dos TCs, o valor deste TAPE ser:


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Onde:

FDs = Fator de desequilbrio presumvel (0,1 a 0,3)

5.4. Verificao de atuao para corrente de desequilbrio:

A corrente de segurana dada por:

A corrente de Trip de neutro dada por:

O rel no deve operar para a corrente de segurana. Logo, imperioso que:

De forma que o rel no entre em atuao para corrente de segurana.

6. Clculo dos tempos de atuao para o rel do cliente6.1 Tempos de atuao de fase para o rel do cliente

O tempo de operao para proteo de sobrecorrente de fase, do rel de um cliente,

depende do valor do mltiplo, do dial de tempo e do tipo de temporizao, atravs da

expresso abaixo:

Onde:

M = mltiplo de corrente de fase

dt = dial de tempo de fase


O mltiplo de fase, por sua vez, dado por:

De acordo com os parmetros de RTC e TAPE de fase escolhidos para o rel do

cliente.

Apesar de os rels digitais possurem uma tolerncia maior em relao ao valor

mximo do mltiplo, em comparao aos rels eletromecnicos, recomenda-se configurar orel de forma que o valor do mltiplo de corrente no ultrapasse 100.


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Aps calcular o tempo de atuao do rel do cliente, o prximo passo fazer a

comparao com o tempo de atuao do rel da COELBA. Para haver condies eficientes de

coordenao e seletividade, necessrio que, em caso de uma falta, o rel do cliente atue

antes do rel da COELBA. Portanto:

tCOELBA < tCLIENTE

Caso tCOELBA < tCLIENTE, deve-se refazer os clculos, de forma a encontrar valores adequados

aos parmetros para haver coordenao.

6.2 Tempo de atuao de neutro para o rel do clienteO tempo de operao para proteo de sobrecorrente de neutro, do rel de um cliente,

depende do valor do mltiplo de corrente, do dial de tempo e do tipo de temporizao, atravs

da expresso abaixo:

Onde:

MN = mltiplo de corrente de neutro

dt = dial de tempo de neutro


O mltiplo de neutro, por sua vez, dado por:

De acordo com os parmetros de RTC e TAPE de neutro escolhidos para o rel docliente.

Apesar de os rels digitais possurem uma tolerncia maior em relao ao valor

mximo do mltiplo, em comparao aos rels eletromecnicos, recomenda-se configurar o

rel de forma que o valor do mltiplo de corrente no ultrapasse 100.

Aps calcular o tempo de atuao do rel do cliente, o prximo passo fazer a

comparao com o tempo de atuao do rel da COELBA. Para haver condies eficientes de

coordenao e seletividade, necessrio que, em caso de uma falta, o rel do cliente atue

antes do rel da COELBA. Portanto:

tCOELBA> tCLIENTE

Caso tCOELBA < tCLIENTE , deve-se refazer os clculos, de forma a encontrar valores adequados

aos parmetros para haver coordenao.

7. Ajustes Instantneos7.1. Ajuste instantneo de fase

As unidades instantneas recebem esse nome porque no obedecem s curvas inversas

de mltiplo-tempo. Ou seja, atuam instantaneamente, a partir dos valores de suas respectivas

correntes de Trip. So utilizadas, principalmente, para interromper correntes de valoreselevados imediatamente, de forma que no provoquem danos s instalaes eltricas ou ao


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sistema de distribuio. Para o clculo da corrente de ajuste da unidade instantnea de fase,

so levados em conta dois valores de correntes:

ICC2FCorrente de curto-circuito bifsico

IMAGCorrente de magnetizao dos transformadores.

O valor de IMAG, para transformadores at 2500KVA, dado por:

Esta corrente de magnetizao circula durante sua energizao nos enrolamentos do

mesmo. Portanto, apesar de ser bem maior que a corrente nominal, no caracteriza sobrecarga

ou curto-circuito. Logo, o rel no deve atuar para este valor de corrente, e sim, para os

valores de corrente de curto-circuito bifsico e trifsico.

Como o curto-circuito bifsico sempre menor que o trifsico, ele ser usado para o

clculo da corrente de ajuste instantnea, pois se o rel atua para o curto-circuito bifsico,

claro que, consequentemente, atuar tambm para o curto-circuito trifsico. Nessas condies:

Considerando a corrente no secundrio dos TCs:

Pois:

Desta forma, possvel especificar um valor coerente para a corrente de ajuste da unidade

instantnea de fase.

7.2. Ajuste instantneo de neutro

As unidades instantneas recebem esse nome porque no obedecem s curvas inversas

de mltiplo-tempo. Ou seja, atuam instantaneamente, a partir dos valores de suas respectivas

correntes de TRIP. So utilizadas, principalmente, para interromper correntes de valores

elevados imediatamente, de forma que no provoquem danos s instalaes eltricas ou ao

sistema de distribuio. Para o clculo da corrente de ajuste da unidade instantnea de neutro,

levado em conta apenas o valor da corrente de curto-circuito monofsico mnimo, j que

este sempre menor que o valor da corrente de curto-circuito monofsico franco. Logo, se o

rel atua para a corrente de curto-circuito monofsico mnimo, atuar tambm para o curto

circuito monofsico franco. Desta forma:

Considerando a corrente que passa no secundrio dos TCs:


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Pois:

Desta forma, possvel especificar um valor coerente para a corrente de ajuste da

unidade instantnea de fase.

APLICAO

Dos nveis de curto-circuito e da OAP da COELBA, foram obtidos os seguintes dados:

- Curto-circuito trifsico=1590A

- Curto-circuito bifsico=1377A

- Curto-circuito monofsico=1202A

- Curto-circuito monofsico mnimo=182A

Da OAP:

- RTC de fase e neutro= 400:5

- TAPE de neutro=0,5s

- TAPE de fase=4,5s

- Tipo de temporizao de fase e neutro= NI

- Dial de tempo de fase (dt)=0,2s

- Dial de tempo de neutro (dt)=0,22s

- ajuste instantneo de fase =12s

- ajuste instantneo de neutro =10s

Clculo da corrente de TRIP para o rel da COELBA (Fase):

360AClculo do tempo de operao para o rel da COELBA (Fase):

Clculo da corrente de TRIP para o rel da COELBA (Neutro):

= 40A

Clculo do tempo de operao para o rel da COELBA (Neutro):

Clculo da corrente de TRIP da unidade instantnea para o rel da COELBA


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(Fase):

Clculo da corrente de TRIP da unidade instantnea para o rel da COELBA

(Neutro):

Determinao dos parmetros do cliente:

Corrente primria nominal do cliente, para transformador equivalente de 525KVA:

- Potncia =525KVA.

- Tenso do primrio = 13,8KV.

- Rel Pextron URPE6104 In=5A.

- Disjuntor Mdia Tenso PVO Beghim 500MVA 630A.

Corrente primria do TC:

= 21,96ALogo, o TC ser de:

RTC=80/5 =16

Clculo do TAPE de fase do cliente:Fator de sobrecarga adotado: 1,2

1,6473ALogo:

1,7ADesta forma:

26,36A

27,2A

Logo, a condio est satisfeita.

Clculo do TAPE de neutro do cliente:

Fator de desequilbrio adotado: 0,2

0.2746ALogo:

=0.28ADesta forma:



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Tempo de operao do rel de fase do cliente:

Valores adotados:Temporizao NI

Dial=0,1seg (adotado)

Tcliente< tCoelba


Tempo de operao do rel de neutro do cliente:

Valores adotados:

Temporizao MI

Dial=0,1seg (adotado)

3,54 x 10-4sTcliente< tCoelba


Ajuste instantneo de fase:

Corrente de magnetizao:

Desta forma:

Desta forma:


Ajuste instantneo de neutro:

Desta forma:



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Analisando os dois clculos, pode-se constatar que, de fato, a coordenao das

protees est eficaz, pois para qualquer valor de corrente (desde a corrente de partida at a

corrente mxima de curto-circuito) o rel do cliente atuar antes do rel da COELBA, para

protees de fase e neutro.

ESTUDO DE SATURAO NA ESCOLHA DOS TCs

Os transformadores de corrente utilizados para proteo exibem algumas

diferenas em relao aos utilizados para medio, principalmente em relao classe

de exatido e aos materiais com quais os TCs so feitos. A tabela a seguir ilustra as

principais diferenas:

Devido a essa diferena em relao aos materiais com os quais so feitos os ncleos

dos TCs, os para medio entram em saturao mais rapidamente que os TCs para proteo,

como ilustra o grfico abaixo:

De acordo com o grfico, observa-se que os TCs de medio entram em saturao

rapidamente para valores de correntes no enrolamento primrio prximos a 4 vezes o valor de sua

corrente nominal. No entanto, os TCs para proteo s iro saturar para valores muito superiores

ao valor da sua corrente nominal, da ordem de 20 vezes. Desta forma, deve-se especificar um TC

que, de acordo com o nvel de curto-circuito no ponto de entrega do cliente e as caractersticas

nominais do TC, no entre em saturao, e possa comprometer o funcionamento do sistema de

proteo.

Seja um ponto de entrega onde o nvel de curto-circuito mximo de 1590A. Nesta

subestao, deseja-se instalar um TC de proteo, para associar um rel de sobrecorrente a um

disjuntor. O TC est especificado da seguinte forma: 10B60. Ou seja, tem classe de exatido de

10%, baixa impedncia e satura a 60V. Usando um critrio conservativo para dimensionar o TC,

seria:


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No entanto, deseja-se saber se poderia, neste caso, instalar um TC com relao. 80/5A.

Logo, deseja-se saber se esse TC ir saturar. Usando as expresses mostradas acima. Sabendo:

Ztc=0,075Zcond=2,63Zrel=0,007Logo:

=15VA

=3VA = 72,8VA

( )

Portanto, o TC no ir saturar, e poder ser utilizado nesse caso.

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