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e P rojetos E létricos C onsultoria Proteção de Sistemas Elétricos 1 – Relés Diferenciais de Corrente

Relés Diferenciais

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Protecao de transformadores

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Page 1: Relés Diferenciais

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Consultoria Proteção de Sistemas Elétricos

1 – Relés Diferenciais de Corrente

Page 2: Relés Diferenciais

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Consultoria Proteção de Sistemas Elétricos1 - INTRODUÇÃO

Os relés diferenciais são a mais importante forma de proteção de transformadores de potência, e podem estar submetidos a diferentes fatores que propiciam uma operação indesejada do disjuntor, ou seja: correntes de magnetização transitória do transformador; defasamentos angulares; diferenças de corrente em função dos erros introduzidos pelos transformadores de corrente; diferenças de correntes no circuito de conexão do relé em função dos tapes do

transformador de potência.

Fig. 10.46 – Relé diferencial na condição de não-operação

2 – Relés Diferenciais de Corrente

Page 3: Relés Diferenciais

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Fig. 10.47 – Relé diferencial na condição de operação

1.1 – Relés diferenciais de indução

a) É importante notar que as correntes de uma mesma fase que circulam no relé diferencial não devem possuir diferenças angulares.

b) Os transformadores de corrente não devem apresentar erro superior a 20% até uma corrente correspondente a oito vezes a corrente do tape a que o relé está ligado, a fim de evitar uma atuação intempestiva do disjuntor.

c) A ligação do transformador de corrente deve ser executada de forma que, para o regime de operação normal, não circule nenhuma corrente na bobina de operação.

3 – Relés Diferenciais de Corrente

Page 4: Relés Diferenciais

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Consultoria Proteção de Sistemas Elétricosd) Como será detalhado no Capítulo 12, quando um transformador é energizado, flui uma corrente de magnetização de efeito transitória, também denominada de corrente de excitação, cujo valor é significativamente elevada, visto pela proteção diferencial como um defeito interno ao equipamento. O valor de pico dessa corrente pode atingir valores compreendidos entre 8 a 10 vezes a corrente do transformador a plena carga. Alguns fatores atenuam a magnitude dessa corrente, ou seja:

impedância equivalente do sistema de alimentação do transformador; potência do transformador; fluxo residual; maneira pela qual é energizado o transformador; Se o transformador for energizado quando a tensão está passando pelo zero natural, obtém-

se a máxima corrente de magnetização, o que, por probabilidade, é uma situação difícil de ocorrer.

1.2 – Relés aplicados na proteção diferencial

1.2.1 - Relés de sobrecorrenteOs relés de sobrecorrente constam normalmente de uma unidade de sobrecorrente instantânea, além da unidade temporizada que o caracteriza. A unidade instantânea é normalmente ajustada para um elevado valor de corrente. São de aplicação limitada por favorecer operações intempestivas do sistema, de acordo com as seguintes causas: corrente de magnetização do transformador durante a sua energização;

4 – Relés Diferenciais de Corrente

Page 5: Relés Diferenciais

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Consultoria Proteção de Sistemas Elétricos saturação dos transformadores de corrente em diferentes níveis, provocando correntes

circulantes no circuito diferencial.

1.2.2 - Relés diferenciais com restrição percentual Esse tipo de relé é dotado de uma bobina de restrição cuja função é restringir a operação do

relé, além da bobina diferencial, conforme Fig. 10.47. A corrente da bobina de restrição é proporcional a , já que a bobina de operação é

conectada no centro da bobina de restrição. Assim, a relação da corrente diferencial para a corrente média de restrição mantém um valor fixo, sem contar, é claro, com o pequeno efeito da mola de controle, no caso dos relés eletromecânicos.

O valor da restrição imposto aos relés é estabelecido como uma percentagem da corrente solicitada pela bobina de operação BO para vencer o conjugado resistente ou de restrição, o que é denominado normalmente inclinação característica, cujo valor pode variar entre 15 a 50%. A inclinação percentual aumenta quando o relé se aproxima do limite de operação devido ao efeito cumulativo de restrição da mola e da restrição elétrica.

1.2.3 - Relés diferenciais com restrição percentual e por harmônicaEsses relés são os mais empregados nos esquemas de proteção diferencial, independentemente da grandeza do sistema ou de sua responsabilidade. Utilizam, além da restrição percentual, as harmônicas presentes na corrente de magnetização dos transformadores durante a sua energização, a fim de bloquear a sua operação ou elevar o valor da corrente de acionamento, tornando-se viável o ajuste de corrente de baixo valor e tempos de retardo reduzidos, sem o inconveniente de se ter uma operação indesejada.

5 – Relés Diferenciais de Corrente

Page 6: Relés Diferenciais

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Consultoria Proteção de Sistemas ElétricosOs relés diferenciais são também dotados de um determinado número de derivações para se ajustar o balanceamento da corrente. Além disso, há outro número de derivações para o ajuste da inclinação característica entre 15 a 50%.O emprego desses relés é justificado pelas seguintes razões: elimina a possibilidade de operação do disjuntor durante a energização do transformador ou

mesmo durante o seu período de funcionamento normal; apresenta um tempo de operação cerca de cinco vezes maior do que os relés sem restrição; apresenta corrente de operação cerca de 2,5 vezes menor do que os relés sem restrição.A bobina de restrição, BR, do relé apresenta, em geral, os seguintes valores de percentagem de harmônicos que consegue restringir, ou seja: 2ª harmônica: 24%; 3ª harmônica: 23%; 5ª harmônica: 22%; 7ª harmônica: 21%.A restrição da 2ª harmônica inibe a atuação do disjuntor durante a energização do transformador. Já a restrição das 3ª e 5ª harmônicas é empregada para inibir o disparo do disjuntor durante um processo de sobreexcitação do transformador, como, por exemplo, quando ele está submetido a uma carga de elevado efeito capacitivo.Quando houver uma diferença de 10 a 15% entre as correntes dos secundários dos transformadores de correntes instalados em ambos os lados do transformador de força em condições normais de operação, deve-se empregar transformadores de corrente auxiliares. É

6 – Relés Diferenciais de Corrente

Page 7: Relés Diferenciais

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Consultoria Proteção de Sistemas Elétricosaconselhável aterrar os secundários comuns dos transformadores de corrente em um só ponto para evitar falsa operação do relé diferencial.A corrente de acionamento do relé diferencial é diretamente proporcional ao tape escolhido. Quando o circuito de restrição estiver desenergizado, a corrente de acionamento ocorre, em média, a 40% do valor da corrente do tape utilizado, observando que, em geral, a unidade instantânea quando existir não oferece nenhuma restrição à sua operação.

D I S J U N T O R - 52 - H

Tran

sfor

mad

or

D I S J U N T O R - 52 - L

TCp

TCs

BR

BO

Relé

dife

renc

ial

Fig. 10.48 – Esquema trifilar Fig. 10.49– Ligação diferencial com TC auxiliar

7 – Relés Diferenciais de Corrente

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125

OU

220

Vcc

87.1URH 87.2

AUX87.3

86.1

F

87.2URH

B.86

87B 87C

F F

B.87

52 - H

86.2

52 - H 52 - L

52 - L

86.3

Fig. 10.50 – Ligação de um relé diferencial Fig. 10.51 – Curva de um relé diferencialOs relés diferenciais eletromecânicos são fabricados em unidades monofásicas, enquanto os mesmos relés na versão eletrônica são normalmente comercializados em unidades contendo a proteção das três fases.Em geral, são disponíveis três tapes de inclinação percentual da corrente de restrição, ou seja: 20, 30 e 40%, conforme se observa na Fig. 10.51. Tanto a corrente de restrição como a corrente diferencial nesse gráfico são dadas em função do múltiplo da corrente do circuito.Para se determinar a percentagem da corrente de restrição de acordo com o gráfico da Fig. 10.51, deve-se proceder da seguinte forma: Determinar o valor médio da corrente que circula pela bobina de restrição, ou seja:

8 – Relés Diferenciais de Corrente

Page 9: Relés Diferenciais

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Consultoria Proteção de Sistemas Elétricos- corrente que entra no relé pelo terminal ligado ao TC instalado no lado de alta tensão;

- corrente que entra no relé pelo terminal ligado ao TC instalado no lado de baixa tensão;

Determinar o valor da corrente diferencial, isto é, a corrente que circula na bobina de operação do relé:

Determinar o ajuste da declividade percentual do relé:

Para facilitar a escolha das derivações do relé diferencial pode-se calcular a matriz da Tab. 10.12, que corresponde à relação entre os valores nominais das correntes dos tapes disponíveis. As Figs. 10.53, 10.54 e 10.55 demonstram os esquemas trifilares de proteção diferencial para diferentes tipos de conexão de transformadores de potência.

9 – Relés Diferenciais de Corrente

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TC TC

TC

RD

Transformador

Carga Carga

1.3 – Proteção de barramentosO barramento principal de uma subestação concentra uma grande quantidade potência e, portanto, pode provocar sérias perturbações no sistema elétrico quando está submetido a uma falta.A proteção de barramento deverá garantir para cada barra protegida uma rápida intervenção da proteção, porém de forma seletiva.

Tab. 10.11 – Cargas dos relés diferenciais – GE

Fig. 10.52 – Transformadores com 3 enrolamentos

10 – Relés Diferenciais de Corrente

Page 11: Relés Diferenciais

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Consultoria Proteção de Sistemas ElétricosTab. 10.12 – Matriz de relação das derivações

Fig. 10.53 – Esquema diferencial: conexão triângulo-estrela

11 – Relés Diferenciais de Corrente

Page 12: Relés Diferenciais

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Consultoria Proteção de Sistemas ElétricosA proteção de barramento pode ser realizada utilizando os seguintes métodos: proteção diferencial; proteção de distância, utilizando a segunda zona de proteção.No presente caso serão apresentados os principais esquemas básicos de configuração de barramento da subestação que pode merecer o emprego da proteção diferencial.Um barramento de uma subestação pode ser projetado com diferentes configurações, ou seja:a) Arranjo em barra simples

Fig. 10.54 – Esquema diferencial: conexão estrela aterrada-triângulo-estrela aterrada

12 – Relés Diferenciais de Corrente

Page 13: Relés Diferenciais

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Fig. 10.55 – Esquema diferencial: conexão estrela aterrada-triângulo com transformador de aterramento

b) Arranjo em barra seccionadaEsta configuração se caracteriza pela instalação de dois barramentos conectados através de um disjuntor, conforme Fig. 10.57. Dependendo do tipo de proteção projetada, um defeito em quaisquer uma das barras (I ou II) provocará a desconexão de todas as linhas de alimentação e carga ligadas à seção do barramento defeituoso.

13 – Relés Diferenciais de Corrente

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52

CS

CS

52

CS

CS

52

CS

CS

52

CS

CS

52

CS

CS

52

CS

CS

52

CS

CS

TR TR

Fig. 10.56 – Barra simples Fig. 10.57 – Barra seccionada

c) Arranjo em barra dupla com disjuntor e meioPodem-se classificar as proteções de barramento em três arranjos fundamentais.

14 – Relés Diferenciais de Corrente

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52

CS

CS

52

CS

CS

52

CS

CS

52

CS

CS

52

CS

CS

52

CS

CS

52

CS

CS

52

CS

CS

52

CS

CS

TR TR

Fig. 10.58 – Disjuntor e meio Fig. 10.59 – Corrente diferencial

a) Esquema de corrente diferencial por simples balanço de corrente

15 – Relés Diferenciais de Corrente

Page 16: Relés Diferenciais

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Consultoria Proteção de Sistemas ElétricosÉ um esquema pouco utilizado. Neste caso, os secundários dos TCs são conectados em paralelo e um relé de sobrecorrente é conectado, de acordo com a Fig. 10.59. Como a soma vetorial das correntes nos alimentadores é nula, logo não há corrente fluindo no relé de sobrecorrente diferencial unidade 87. No entanto, existe na prática diferenças de características técnicas dos TCs que podem propiciar um fluxo de corrente através do relé de sobrecorrente, mesmo que a soma vetorial das correntes no primário seja zero. Essa corrente poderá ocasionar uma operação intempestiva do relé.Da mesma forma, se houver saturação dos TCs poderá fluir uma corrente no relé de sobrecorrente que realizará uma operação indesejada.b) Esquema de corrente diferencial por balanço de corrente com circuito de estabilizaçãoFoi agregado ao esquema anterior um circuito de estabilização que permite melhorar o desempenho desse tipo de esquema, mesmo nos casos de eventuais erros dos TCs ou nos processos de saturação dos mesmos.c) Esquemas diferenciais percentuaisSão esquemas muito semelhantes aos esquemas de proteção diferencial de transformadores de potência. A Fig. 10.60. mostra este tipo de esquema, sendo 87R e 87OP respectivamente as bobinas de restrição e de operação.Se houver um defeito esterno à zona de proteção fluirá uma corrente na bobina de restrição do relé diferencial. A corrente na bobina de operação, devido à saturação do TC será pequena. Neste caso, deve-se ajustar o relé para que o mesmo não atue para uma determinada relação percentual de corrente entre a corrente de restrição e a de operação.

16 – Relés Diferenciais de Corrente

Page 17: Relés Diferenciais

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Fig. 10.60 – Esquema de proteção diferencial de barramentoDevem ser observados alguns requisitos básicos:a) Dimensionar os TCs de forma a impedir a sua saturação. Caso contrário poderá ocorrer uma saída intempestiva dos disjuntores, comandados pelo relé diferencial.

b) Dimensionar os TCs com a mesma RTC.

c) Utilizar condutores de interligação entre os TCs e o relé de seção elevada, não inferior a 6 mm².

d) Evitar de utilizar relés instantâneos.

e) Temporizar o relé diferencial em 0,2 ou 0,3 s se for suportável pelos equipamentos.17 – Relés Diferenciais de Corrente

Page 18: Relés Diferenciais

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Consultoria Proteção de Sistemas Elétricos1.3.1 – Proteção diferencial de geradores síncronosAs principais condições anormais de operação de um gerador são: curto-circuito nos enrolamentos; operação em sobrecarga; sobreaquecimento dos enrolamentos e mancais; perda de sincronismo. sobrevelocidade; operação com correntes desequilibradas; perda de excitação; motorização do gerador;

Os relés diferenciais protegem os geradores elétricos contra as seguintes anormalidades no sistema: defeitos internos nos geradores, com exceção para defeitos entre espiras; defeitos nos condutores primários, dentro da zona de proteção;

TCp

TCsTCs

G~

TCs

Disjuntor / Chaves

TCp TCp

BO

BR

Relédiferencial

Fig. 10.61 – Esquema básico de uma proteção diferencial de um gerador

18 – Relés Diferenciais de Corrente

Page 19: Relés Diferenciais

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Consultoria Proteção de Sistemas Elétricos defeitos monopolares em praticamente qualquer ponto do enrolamento do estator.Os relés diferenciais não garantem a proteção do gerador para as seguintes anormalidades do sistema: defeitos entre as espiras dos enrolamentos; rompimento dos enrolamentos do estator originando circuitos abertos; defeitos externos à zona de proteção; defeitos monopolares entre os enrolamentos e a carcaça, no caso de o sistema não ser

aterrado.O relé diferencial deve efetuar o disparo do disjuntor principal e do disjuntor de campo do gerador. Adicionalmente o relé diferencial pode atuar sobre o regulador de velocidade da turbina e ainda efetuar a operação de alarme sonoro ou visual.A aplicação de relés diferenciais é mais eficiente no caso de geradores com neutro solidamente aterrado, pois fica garantida a abertura do disjuntor principal para defeitos monopolares. Se o gerador opera isolado, o relé diferencial somente será eficiente para defeitos tripolares ou bipolares com terra.Recomenda-se a aplicação de proteção diferencial em geradores com os seguintes requisitos: geradores com capacidade nominal igual ou superior a 1.000 kVA, independente da tensão

nominal; geradores com tensão igual ou superior a 5.000 V, independente da capacidade nominal; geradores com tensão igual ou superior a 2.200 V e capacidade nominal superior a 500 kVA.

EXEMPLO DE APLICAÇÃO (1)19 – Relés Diferenciais de Corrente

Page 20: Relés Diferenciais

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Consultoria Proteção de Sistemas ElétricosDeterminar os parâmetros principais dos transformadores de corrente e os ajustes necessários do relé de corrente diferencial para a proteção de um transformador de potência de 20/26 MVA, na tensão de 69/13,8 kV, ligado em triângulo no primário e estrela no secundário. As Figs. 10.46 e 10.47 ilustram o diagrama de ligação e as condições em que ocorrem os defeitos. A corrente de curto-circuito monopolar próxima às buchas secundárias é de 2.100A.a) Corrente nominal primária do transformador em condição de ventilação máxima

b) Corrente nominal secundária do transformador em condição de ventilação máxima

c) Relações nominais dos TCs (RTC)

TC do lado primário (ligação Y)

RTC = 250 - 5A = 50

TC do lado secundário (ligação )

RTC: 2.000 - 5 = 40020 – Relés Diferenciais de Corrente

Page 21: Relés Diferenciais

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Consultoria Proteção de Sistemas Elétricosd) Corrente nos terminais secundários dos TCs

TC do lado primário

TC do lado secundário

e) Erro percentual na relação

f) Relação

Para se calcular o tape do relé mais adequado, basta entrar na matriz da Tab. 10.12, escolhendo-se a relação mais próxima do valor anteriormente calculado. Dessa forma, o valor da Tab. é 1,086, que corresponde a ligar o terminal B do relé na derivação 3,8, e o terminal A na derivação 3,5.g) Erro percentual da ligação

21 – Relés Diferenciais de Corrente

Page 22: Relés Diferenciais

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Consultoria Proteção de Sistemas Elétricos

h) Ajuste da declividade percentualO valor médio da corrente que circula pela bobina de retenção vale:

O valor da corrente diferencial é: (corrente que circula na bobina de operação, BO)

O ajuste da declividade percentual do relé deve ser de:

O ajuste nominal deve ser feito em 20% no caso de se utilizar um relé cuja característica é dada na Fig. 10.51. Tratando-se de um defeito fase-terra no enrolamento secundário do transformador, dentro da zona protegida, com uma corrente de intensidade igual a 2.100 A pode-se constatar a operação do relé, ou seja:A corrente de defeito refletida para o lado primário vale:

22 – Relés Diferenciais de Corrente

Page 23: Relés Diferenciais

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Consultoria Proteção de Sistemas Elétricos

A (veja esquema da Fig. 10.47)

(corrente na bobina de operação)

(corrente na bobina de retenção)

(o relé opera)

Considerando agora que o ponto de defeito para a terra fosse no circuito secundário, fora de zona protegida, conforme Fig. 10.46, ter-se-ia:

(corrente na bobina de operação)

(corrente na bobina de retenção)

23 – Relés Diferenciais de Corrente

Page 24: Relés Diferenciais

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Consultoria Proteção de Sistemas Elétricos(o relé não opera)

EXEMPLO DE APLICAÇÃO (2)

Para o mesmo transformador mencionado no exemplo anterior, determinar os parâmetros dos transformadores intermediários, segundo o esquema de ligação da Fig. 10.49. Determinar também os ajustes dos relés diferenciais.Tecnicamente não haveria necessidade da aplicação de transformadores auxiliares, já que a diferença entre as correntes primária e secundária dos TCs principais é inferior a 10%; no presente caso, 8,0%.a) Corrente nominal primária do transformador

(já calculada)

b) Corrente nominal secundária do transformador

(já calculada)

c) Corrente no secundário dos TCs principais

TC do lado primário (Y)

24 – Relés Diferenciais de Corrente

Page 25: Relés Diferenciais

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Consultoria Proteção de Sistemas Elétricos TC do lado secundário ( )

d) Corrente nominal no secundário do TC auxiliar do lado primário

e) Relação entre as correntes do primário e do secundário do TC auxiliar do lado primário

Deve ser adotada a relação mais próxima a 4,35 - 5A.f) Corrente nominal no secundário do TC auxiliar do lado secundário

g) Relação entre as correntes do primário e do secundário do TC auxiliar do lado secundário

25 – Relés Diferenciais de Corrente

Page 26: Relés Diferenciais

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Consultoria Proteção de Sistemas ElétricosDeve se adotada a relação mais próxima a 5 - 2,88 APara a escolha dos tapes dos TCs auxiliares é necessário proceder-se como no exemplo anterior, utilizando uma matriz de relações de derivação.1.4 – Relés diferenciais digitaisAs principais funções de proteção dos relés diferenciais digitais são: proteção contra curto-circuito para transformadores de dois e três enrolamentos; proteção contra curto-circuito para motores e geradores; proteção de sobrecarga com característica térmica; proteção de sobrecorrente de retaguarda de tempo definido e/ou tempo inverso; entradas binárias parametrizáveis, relés de alarme e disparo, além sinalização através de

LEDs; medição de corrente operacional; relógio de tempo real e indicadores de falha e de operação; registro de falha.Todos os parâmetros de ajuste podem ser introduzidos através do painel frontal com display integrado ou via computador pessoal sob o controle do usuário. Os parâmetros são armazenados em memória não volátil, evitando que sejam deletados durante a ausência da tensão de alimentação. O automonitoramento de falha do relé é realizado continuamente sobre o hardware e o software, indicando quaisquer irregularidades dectadas.

26 – Relés Diferenciais de Corrente

Page 27: Relés Diferenciais

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Consultoria Proteção de Sistemas ElétricosOs relés diferenciais digitais podem ser comercializados em unidades monofásicas ou trifásicas. A Fig. 10.62 mostra um relé digital trifásico da ABB.

Fig. 10.62 – Relé diferencial ABBNa proteção de transformadores, motores e geradores, os relés diferenciais digitais apresentam as seguintes particularidades:

27 – Relés Diferenciais de Corrente

Page 28: Relés Diferenciais

e ProjetosElétricos

Consultoria Proteção de Sistemas Elétricos1.000

100

10

1

0,1

0,01

Tempo em segundos

0,1

0,05

0,90,8

0,50,6

0,30,4

0,7

0,2

1

Índices

0,1

Vezes a corrente ajustada

Índices

0,05

0,1

0,2

0,7

0,40,3

0,60,5

1

0,80,9

0,1

1.000

Vezes a corrente ajustada

100

10

1

0,1

0,01

Tempo em segundos

Fig. 10.63 – Característica inversa Fig. 10.64 – Característica muito inversa proteção de retaguarda através da proteção de sobrecorrente temporizada utilizando as

características de tempo definido ou de tempo inverso, sendo um estágio para sobrecorrente (I>) e outro para corrente alta (I>>), podendo serem bloqueadas. As Figs. 10.63 e 10.64 são exemplo das curvas de tempo inverso dos relés de fabricação Ziv, de procedência espanhola.

restrição de corrente de inrush;28 – Relés Diferenciais de Corrente

Page 29: Relés Diferenciais

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Consultoria Proteção de Sistemas Elétricos restrição adicional para um defeito externo à zona de proteção com saturação do

transformador de corrente (detector de saturação de TC).Em geral, os relés diferenciais digitais apresentam réplica térmica, avaliando a maior corrente de fase e comparando-a com o valor ajustado no relé. O tempo de disparo durante uma condição de sobrecarga deve considerar a carga anterior à sobrecarga, podendo-se selecionar um alarme antes de atingir a condição de disparo. A curva da Fig. 10.65 é um exemplo de curva de atuação de réplica térmica para relés diferenciais digitais da Ziv.

Fig. 10.65 – Curvas de característica de tempo da unidade térmicaA seguir serão declarados os principais dados para ajuste dos relés Ziv.a) Entrada de corrente29 – Relés Diferenciais de Corrente

Page 30: Relés Diferenciais

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Consultoria Proteção de Sistemas Elétricos valor nominal: 5 ou 1 A; capacidade térmica: (em regime permanente) limite dinâmico: ; carga do circuito de corrente: < 0,2 VA para e < 0,05 VA para .

b) Ajuste da proteção

Unidade diferencial habilitação: sim ou não

valor de tape para os enrolamentos 1, 2 e 3: , em passos de 0,01 A;

sensibilidade diferencial: 0,5 a 1 A, em passos de 0,01 A;

declividade: 15 a 50%, em passos de 1%;

restrição do 20 harmônico: 0,10 a 0,50, em passos de 0,01;

restrição do 50 harmônico: 0,10 a 0,50, em passos de 0,01;

temporização: 0 a 300 s, em passos de 0,01 s.

Unidade instantânea habilitação: sim ou não;

30 – Relés Diferenciais de Corrente

Page 31: Relés Diferenciais

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Consultoria Proteção de Sistemas Elétricos partida da unidade: (1 a 10) tape, em passos de 0,01;

temporização: 0 a 300 s, em passos de 0,01 s.

Unidade térmica habilitação: sim ou não;

constante de tempo (com ventilação): 0,5 a 300 min, em passos de 0,01 min;

constante de tempo (sem ventilação): 0,5 a 300 min, em passos de 0,01 min;

corrente máxima: , em passos de 0,01 A;

nível de alarme: 50 a 100%, em passos de 1%;

memória térmica: sim ou não.

Unidade de tempo de neutro sensível habilitação: sim ou não.

partida da unidade: , em passos de 0,01 A;

curvas características: tempo fixo e inversa;

índice de tempo de curva: 0,01 a 1, em passos de 0,01;

controle de partida: sim ou não;

31 – Relés Diferenciais de Corrente

Page 32: Relés Diferenciais

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Consultoria Proteção de Sistemas Elétricos Unidade instantânea de neutro sensível

habilitação: sim ou não;

partida da unidade: , em passos de 0,01 A;

temporização: 0 a 100 s, em passos de 0,01 s;

controle de partida: sim ou não.

EXEMPLO DE APLICAÇÃO (3)

Determinar os ajustes de um relé de proteção diferencial digital instalado no transformador de 20 MVA, tensões nominais de 69/13,8 kV, de acordo com a Fig. 10.66. O transformador não tem sistema de ventilação forçada e é dotado dos seguintes tapes: 67,2 kV – 69 kV – 72,5 kV. O lado de alta tensão (69 kV) está ligado em estrela e o lado de média tensão (13,80 kV) está ligado triângulo. Utilizar um relé digital de fabricação Ziv de 5A de corrente nominal. Serão utilizados transformadores de corrente 10A200. a) Corrente de nominal

= 167,3 A

b) Determinação dos tapes

Lado de alta tensão Posição do tape médio: 69 kV

CS

CS

52

86

Sistema

52

CS

CS

87

TCp

TCs

Y

Cargas

20 MVA69/13,8 KV

Fig. 10.66 – Diagrama unifilar simplificado

32 – Relés Diferenciais de Corrente

Page 33: Relés Diferenciais

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Consultoria Proteção de Sistemas Elétricos=167,3 A Posição do tape máximo: 72,5 kV

A Posição do tape mínimo: 67,2 kV

=171,8 A

Lado de média tensão

A

c) Relação de transformação

Lado de alta tensão

Lado de média tensão

d) Correntes vistas pelo relé através do TC de alta tensão

Posição de tape médio

A

Posição de tape máximo33 – Relés Diferenciais de Corrente

Page 34: Relés Diferenciais

e ProjetosElétricos

Consultoria Proteção de Sistemas ElétricosA

Posição de tape mínimo

A

e) Correntes vistas pelo relé através do TC de média tensão

AComo o secundário do transformador está conectado em triângulo a corrente vista pelo relé vale:

A

f) Ajuste do tape do relé

Lado de alta tensão (tape médio)

A = = 0,83

Lado de média tensão

A = = 0,48

g) Corrente diferencial

Lado de alta tensão Posição do tape médio: 69 kV

4,18 – 4,18 = 0A34 – Relés Diferenciais de Corrente

Page 35: Relés Diferenciais

e ProjetosElétricos

Consultoria Proteção de Sistemas Elétricos Posição do tape máximo: 72,5 kV

4,18 – 3,98 = 0,2A Posição do tape mínimo: 67,2 kV

= 4,30 – 4,18 = 0,12A Lado de média tensão

2,41 – 2,41 = 0A h) Erro de ajuste: é a relação entre a corrente diferencial e a corrente vista pelo relé.

Posição de tape médio

Posição de tape máximo

Posição de tape mínimo

i) Cálculo da inclinaçãoDeve-se considerar os erros dos transformadores de correntes, a corrente a vazio e o erro de ajuste, ou seja: erro dos TCs: 10% corrente a vazio: 2%

35 – Relés Diferenciais de Corrente

Page 36: Relés Diferenciais

e ProjetosElétricos

Consultoria Proteção de Sistemas Elétricos erro de ajuste: 4,7% (máximo valor)A soma dos erros vale 16,7%. Recomenda-se ajustar o relé entre 20 a 25%.j) SensibilidadeRecomenda-se ajustar a sensibilidade diferencial em 30% do valor do tape do enrolamento de referência, ou seja:30% 4,18A = 1,25Ak) Unidade instantâneaRecomenda-se um ajuste de 8 vezes a corrente nominal do tape do enrolamento de referência e um tempo de 20 ms, ou seja:

A Al) Restrição do 20 e 50 harmônicoRecomenda-se um ajuste de 20%.m) Filtro de seqüência zeroRecomenda-se ajustar em sim.n) Grupo de conexão

enrolamento 1: conexão em estrela (E); enrolamento 2: conexão em triângulo (D);

36 – Relés Diferenciais de Corrente