Relé de Distância

7/13/2019 Rel de Distncia

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RELS DE DISTNCIA

1. Tipos

Rel de Impedncia Rel de Reatncia Rel de Admitncia Rels Poligonais

2. Rel de Impedncia

Tem restrio por tenso e atuao por corrente, conforme figura a seguir:

VI

Restrio

Balana de torques

Operao

Mola

A equao de torques dada por:

C K I K V K= 1

2

2

2

3

Onde:

K1e K2so constantes de proporcionalidade K3 a constante de mola C o conjugado total na balana

Quando:

C > 0 os contatos fecham (operao) C < 0 os contatos abrem (bloqueio) C = 0 limiar de operao (definio da caracterstica operao/bloqueio)

Finalidade da mola manter contatos abertos em condies de pequenos sinais.

Para traar a caracterstica operao bloqueio deve-se fazer:

C = 0

K3= KMOLA= 0


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Desta forma, obtm-se:

V

I

K

KZ cons te= = =1

2

tan

Como:

Z R X cons te= + =2 2 tan

No plano R-X, tem-se a equao de uma circunferncia centrada na origem,conforme a figura abaixo:

R

X

Z

Operao

Bloqueio

X

R

O rel tipo impedncia, por sua vez, constitudo de vrias partes:

unidade de partida direcional (67); unidades de medida de impedncia (Z1, Z2 e Z3) de alta velocidade e ajustveis

independentemente; unidades de temporizao por zona (T1, T2 e T3, onde T1 instantneo),

ajustveis independentemente; unidades auxiliares para sinalizao (bandeirola - B), selo - S, etc.

A figura abaixo mostra a unidade direcional recortando a rea de operaodas zonas de distncia. O ngulo de mximo torque ajustvel.


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Operao

Bloqueio

X

R

T1T2

T3

Z1

Z2

Z3 C -

C +

A proteo tpica por zona em rels de distncia eletromecnicos :

Zona de Proteo Percentagem da Linha TemporizaoZ1 80 % instantneaZ2 120 % 0,5 sZ3 200 % 1,0 s

Sendo que a primeira no deve sobrepor proteo de barra e dosequipamentos situados na outra ponta da linha. As outras zonas, a princpiotrabalham em retaguarda da primeira, alm de servir a propsitos de teleproteo.

Considerando trs trechos de impedncia em cascata trechos definidos pelospontos A - B - C - D, o rel de distncia enxerga da seguinte maneira:

T1

T2

T3

Z1 Z2 Z3

A B C D

tempo

distncia

E o diagrama fsico fica:


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T1

T2

T3

Z1

Z2

Z3

21

Carga

52

O diagrama funcional do rel mostrado na figura a seguir:

T2 T3

Z1 Z2 Z3

T1

T1 T2 T3

67

S

S

52-a

B1 B2 B3

+

-

125 VCC

21

52 BO

No sentido de viso do rel direcional (67), acontecendo uma falha na terceirazona, apenas a terceira unidade de medio (Z3) parte. As trs unidades detemporizao (T1, T2 e T3) partem simultaneamente. Ao fechar T1 nada

acontece. Ao fechar T2 nada acontece. Ao fechar T3, cria-se um caminho para aatuao do disjuntor (52) que est, neste momento, fechado.

Idem, ainda no sentido de viso do rel direcional (67), acontecendo uma falhana segunda zona, as segunda e terceira unidades de medio (Z2 e Z3) partem.Por causa da partida de Z3 as trs unidades de temporizao (T1, T2 e T3)partem simultaneamente. Ao fechar T1 nada acontece. Ao fechar T2 cria-se umcaminho para a abertura de disjuntor (52). Ao fechar T3, cria-se um outrocaminho para a atuao do disjuntor (52) servido ento de retaguarda.

Idem, ainda no sentido de viso do rel direcional (67), acontecendo uma falha

na primeira zona, todas as unidades de medio (Z1, Z2 e Z3) partem. Por causada partida de Z3 as trs unidades de temporizao (T1, T2 e T3) partem


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simultaneamente. Ao fechar T1 cria-se um caminho para a abertura do disjuntor(52). Ao fechar T2 cria-se um outro caminho para a abertura de disjuntor, idemao fechar T3. Estas duas zonas servem ento de retaguarda da primeira.

Para se proteger a totalidade da linha de transmisso (100% LT),normalmente usa-se dois rels igualmente ajustados, um olhando para o outro,conforme mostra a figura a seguir:

21 21

G

Z1 80% LT; 0s

Z2 120% LT; 0,5s

Z3 200% LT; 1,0s

Z1 80% LT; 0s

Z2 120% LT; 0,5s

Z3 200% LT; 1,0s

3. Rel de Reatncia

Tem restrio direcional e atuao por corrente, conforme figura a seguir:

I

RestrioOperao

MolaV


C K I K V I K= 1

2

2 3cos( )

Onde:

K1e K2so constantes de proporcionalidade


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K3 a constante de mola C o conjugado total na balana VI cos(- ) o conjugado da unidade direcional

Quando:


Supondo inicialmente = 90oobtm-se:

C K I K V I sen K= 1

2

2 3( )


C = 0K3= KMOLA= 0


K I K V sen V

Isen

K

Kcons te

1 2

1

2

= = = tan

Ento:

Z sen X cons te = = tan

No plano R-X, tem-se uma reta paralela ao eixo das abcissas, conforme afigura a abaixo:

X

RR

X

= 90o 90o

a) b)

Pode-se, no entanto, conseguir inclinaes diferentes para a reta, fazendo ongulo de mximo torque diferente de 90o, conforme mostra a figura b.

Observa-se que a caracterstica do rel de reatncia aberta, sendo bastanteproblemtica para oscilaes de potncia. Porm uma das grandes vantagens a


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sua imunidade aos efeitos dos arcos voltaicos, pois, estes so puramente resistivos,conforme mostra a figura abaixo:

X

R

Rarco

LT

LT + arco

Bloqueio

Operao

Este tipo de rel adequado para linhas curtas de tenses no muito altas.Fazendo uma comparao com o rel de impedncia, temos o resultado abaixo:

LT protegida a 80%

Rarco

Operao

Oper.

R

X

OBS:

1) uma carga do tipo Z = R + j X, conectada em uma barra de tenso V que

demanda uma potncia S = P + j Q, pode ser representada por:

R V P

P Qe X V

Q

P Q=

+=

+

2

2 2

2

2 2

ou seja, a oscilao de potncia pode ser representada por oscilao deimpedncia.2) A resistncia de um arco voltaico pode ser dada pela expresso (Warrington):

R L

IARCO =

287071,4


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Onde:

L - o comprimento do arco (normalmente distncia -ou -terra) em metrosI - a corrente de curto circuito no arco em Ampres

Caso haja vento o comprimento L deve ser corrigido para L e v t= + . onde:L - o comprimento do arco com o ventoe - o espaamento originalt - tempo de falta decorrido

4. Rel de admitncia (MHO)

Por definio um rel com restrio por tenso e atuao por unidadedirecional, conforme figura a seguir:

I

RestrioOperao

MolaV


C K VI K V K= 1 2

2

3cos( )

Onde:

K1e K2so constantes de proporcionalidade K3 a constante de mola C o conjugado total na balana VI cos (- ) o conjugado da unidade direcional

Quando:



C = 0


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K3= KMOLA= 0


K VI K V1 2

2cos( ) =

Ou

V

IZ

K

K= = 1

2

cos ( )

Uma vez que um ngulo qualquer entre 0 e 360o, no plano R-X, tem-se aequao de uma circunferncia, com inclinao , tangenciando a origem, dedimetro K1/K2conforme a figura abaixo:

operao

K1/K2

bloqueio

X

R

XTR

ZLT

ZCARGA

Na verdade, pela equao de Z so geradas duas circunferncias, uma

sendo espelho da outra. neste caso apenas a de sentido de viso direta utilizada.

Algumas observaes para o rel de admitncia:

1. um rel inerentemente direcional;2. ocupa uma menor rea no plano R-X, fato que o torna adequado para linhas

longas de alta tenso, sujeitas a severas oscilaes de potncia;3. pode fazer uma boa acomodao do arco voltaico, pelo fato de podermos

inclinar sua caracterstica circular (10 a 20o);

Problemas a serem levados em considerao nos rels de distncia:

oscilao de potncia; efeitos infeed / outfeed;


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capacitncias de compensao; resistncia de arco; resistncia de terra; impedncia mtua; falta de transposio; linhas multiterminais (derivaes); faltas muito prximas (tenso muito baixa); impedncia de curto circuito elevada.

Esses fenmenos podero fazer com que o rel sub ou sobre-alcance.

Sub-alcance:impedncia medida pelo rel maior que a real. Em outras palavras,seria como se a caracterstica circular encolhesse. O rel bloqueia quando deveriaoperar.

Sobre-alcance: impedncia medida pelo rel menor que a real. Em outraspalavras, seria como se a caracterstica circular ficasse maior. O rel opera quandodeveria bloquear.

5. Rels Poligonais

So formados a partir de retas no plano R-X. Essas retas podem serunidades direcionais ou unidades de reatncia modificadas para 90o. Asfiguras abaixo mostram a formao de um rel poligonal.

Operao

X

R

Caractersticas direcionais

Operao

X

R

Caractersticas de distncia

a) Caractersticas direcionais b) Caractersticas de distncia


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X

R

LT

TR

Carga

c) Rel poligonal

X

R

LT

TR

Carga

d) Rel paralelogramo

6. Uso de TPs e TCs

Seja a figura abaixo

21

G

ZREL

ZFALTA

I2

E2

E1

I1

KTC

KTP


12/12

Neste caso:

Z E

Ie Z

E

IFALTA RELE

= =1

1

2

2

mas: E E

KTPe I

I

KTC2

1

2

1= =

ento:

Z

E

KTPI

KTC

E

I

KTC

KTPZ

KTC

KTPRELE FALTA

= = =

1

1

1

1

Finalmente:

Z Z KTC

KTPRELE FALTA

=

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