ESCOLA FEDERAL DE ENGENHARIA DE ITAJUB

MONOGRAFIA DO CURSO DE ESPECILAIZAO EM PROTEO DE SISTEMAS ELTRICOS

DEFINIES SOBRE ESQUEMAS DE TELEPROTEO

PAULO CESAR GONALVES CAMPOS

Agosto/2003

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Monografia apresentada Escola

Federal de Engenharia de

Itajub EFEI para obteno do Ttulo de Especialista em Engenharia

de Sistema de Proteo

rea de concentrao: Engenharia Eltrica

Orientador:

Prof. Ph.D. Carlos Alberto Mohallem

Guimares

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SUMRIO

LISTA DE TABELAS ............................................................................................... 5

LISTA DE FIGURAS ................................................................................................ 6

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS............................................................... 7

RESUMO .................................................................................................................... 8

1. INTRODUO.................................................................................................... 10

2. CANAL PILOTO TIPO DISPARO E TIPO BLOQUEIO.............................. 15

2.1 TIPO BLOQUEIO ............................................................................................. 15

2.2 - TIPO DISPARO................................................................................................. 15

3. TELEPROTEO POR ONDA PORTADORA OU "CARRIER" .............. 16 3.1 CAPACITOR DE ACOPLAMENTO..................................................................... 16 3.2 BOBINA DE DRENAGEM .................................................................................. 17

3.3 - FILTRO DE ONDA ............................................................................................ 18 3.4 - SINTONIZADOR DE LINHA .............................................................................. 18 3.5 - CABO COAXIAL .............................................................................................. 18 3.6 - LINHA DE TRANSMISSO DE POTNCIA......................................................... 18

4. ESQUEMAS DE TELEPROTEO ................................................................ 19 4.1 ESQUEMA DE COMPARAO DIRECIONAL TIPO BLOQUEIO........................ 20 4.2 ESQUEMA DE TRANSFERNCIA DE DISPARO................................................. 25 4.3 ESQUEMA DE TRANSFERNCIA DE DISPARO POR SUBALCANCE DIRETO (DUTT)................................................................................................................... 26 4.4 ESQUEMA DE TRANSFERNCIA DE DISPARO POR SUBALCANCE PERMISSIVO (PUTT .................................................................................................................... 29

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4.5 ESQUEMA DE TRANSFERNCIA DE DISPARO POR SOBREALCANCE PERMISSIVO (POTT).............................................................................................. 31 4.6 ESQUEMA DE COMPARAO TIPO DESBLOQUEIO ("UNBLOCKING")......... 33 4.7 ESQUEMA DE PROLONGAMENTO DE ZONA ................................................... 35

4.8 CIRCUITO DE BLOQUEIO POR TRANSIENTE .................................................. 36 4.9 PROTEO DE FRACA ALIMENTAO (WEAK-INFEED).......................... 37

5. CONCLUSO ...................................................................................................... 38

LISTA DE REFERNCIAS ................................................................................... 41

ANEXOS ................................................................................................................... 42

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LISTA DE TABELAS

Tabela 1: Capacitncia dos Capacitores de Acoplamento - Valores Tpicos

Tabela 2: Recomendaes do esquema para os diversos comprimentos de LTs

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LISTA DE FIGURAS

Figura 1: Seletividade com Teleproteo ................................................................. 12

Figura 2: Equipamentos para Acoplamento do Sinal LT....................................... 16

Figura 3: Esquema de Comparao Direcional Tipo Bloqueio ................................ 20

Figura 4: Alcance dos Rels de Partida e Disparo.................................................... 22

Figura 5: Circuito de Disparo ................................................................................... 22

Figura 6: Circuito de Partida e Parada do Transmissor. ........................................... 22

Figura 7: Rels de Distncia no Diagrama R-X........................................................ 23

Figura 8: Falata em Linha Paralela ........................................................................... 23

Figura 9: Reverso da Corrente de Falta................................................................... 24

Figura 10: Esquema de Subalcance Direto ............................................................... 26

Figura 11: Lgica de Canal Duplo............................................................................ 28

Figura 12: Esquema de Subalcance Permissivo........................................................ 29

Figura 13: Esquema de Sobrealcance Permissivo .................................................... 31

Figura 14: Lgica de "Unblocking" .......................................................................... 34

Figura 15: Esquema de Prolongamento de Zona ...................................................... 35

Figura 16: Esquema de Bloqueio po Transiente ....................................................... 36

Figura 17: Lgica de Fraca Alimentao para a Fase 1 ............................................ 38

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LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

A Ampre: Unidade de corrente eltrica ABNT Associao Brasileira de Normas Tcnicas ANEEL Agencia Nacional de Energia Eltrica IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers kV Kilo-Volt: Unidade de tenso eltrica V Volt: Unidade de tenso eltrica F microFaraday: Unidade de capacitncia PUTT Permissive Underreaching Transfer Trip DUTT Direct Underreaching Transfer Trip POTT Permissive Overreaching Transfer Trip TC Transformador de Corrente TP Transformador de Potencial 21 Rel de Distncia 67N Rel de Sobrecorrente Direcional de Neutro 27 Rel de Subtenso

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RESUMO

O presente trabalho tem por objetivo fazer uma abordagem geral sobre algumas filosofias dos esquemas de teleproteo que normalmente so empregados por diversas empresas e propor padrozinao de alguns esquemas. Descreve tambm suscintamente os meios de comunicao utilizados na teleproteo, bem como suas limitaes.

Teleproteo um mtodo de proteo de linha, atravs de rels de proteo e meios de comunicao, no qual um defeito interno detectado e determinado, comparando-se as condies do sistema nos terminais do circuito protegido.

Cada um dos esquemas de teleproteo requer que o rel em um terminal se comunique com o rel no outro terminal que v ou no a falta na direo direta ou reversa. De posse desta informao do rel remoto, cada rel rapidamente toma uma deciso informada de disparo, se a falta interna seo da linha protegida, ou de no disparo, se a falta externa seo da linha protegida.

Efetivamente, todas as tcnicas de esquemas de comunicao lgica em servio hoje foram desenvolvidas durante as eras dos rels eletromecnicos e estticos, algumas h mais de 40 anos. Os rels de proteo e os equipamentos de comunicao so dispositivos separados e discretos que servem cada um a objetivos nicos. Os dispositivos de proteo e de comunicao so tipicamente interfaceados com contatos eletromecnicos, apesar de que alguns sistemas de rels estticos podem usar chaves transistorizadas para interfacear eletronicamente os dispositivos. De qualquer forma, as funes dos dispositivos permanecem separadas e distintas.

A maioria desses esquemas convertem uma sada de contato de rel para um sinal de comunicao seguro e confivel que transmitido de um terminal de linha para o outro. No terminal receptor, o sinal convertido para uma sada de contato, que conectado para ativar uma entrada de controle no esquema lgico do rel.

Equipamentos de comunicao de esquemas de teleproteo tradicionais tipicamente transmitem e recebem sinais de comunicao analgicos. Sinais de udio-tom (300 a 3.000 Hz) so mais comumente utilizados em circuitos de fonia alugados ou proprietrios ou em rdio microondas analgico. A banda de rdio de baixa freqncia (80 a 250 Khz) comumente utilizada para comunicao carrier PLC (power line carrier). Essas tcnicas oferecem isolao metlica e filtragem de sinal para assegurar comunicao segura e confivel rel-a-rel, mas a um custo.

O equipamento de comunicao, que inclui uma combinao de geradores de freqncia, amplificadores, filtros, transformadores de isolamento, lgica eletrnica, rels de sada e entradas de controle, onerosa, algumas vezes excedendo o custo dos rels de proteo. Engenharia, instalao, espao de painel, cablagem, ajuste, teste e manuteno para equipamento de comunicao separado aumenta significativamente o custo do equipamento bsico. Esses custos so compostos para cada canal de comunicao adicional requerido

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Hoje, na moderna era do rel microprocessado, essas tcnicas de comunicao tradicionais so ainda amplamente utilizadas :

- o equipamento de comunicao permanece separado e distinto do rel de proteo, - o contato eletromecnico permanece como interface mais comum entre o rel e o equipamento de comunicao, - e um equipamento de comunicao adicional e espao de canal so requeridos para cada bit de estado lgico de rel adicional a ser comunicado.

Todos esses atributos so mantidos desde a era dos rels eletromecnicos.

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1. INTRODUO

Muito se fala e se publica a respeito da palavra seletividade, quando de assuntos ligados proteo de sistemas eltricos. Porm, tudo pode ser resumido a seguinte regra bsica: Quando de defeito em um componente do sistema eltrico, o mesmo deve ser desligado o mais rapidamente possvel , e somente este componente. Componente, deve ser entendido como todo o trecho delimitado por disjuntores, ou religadores automtico, ou elos fusveis. O grande problema na proteo de sistemas eltricos, a determinao, pelos rels de proteo, do local do defeito ou curto circuito, para que se possa desligar o componente defeituoso e somente ele. Esta seletividade alcanada na maioria das vezes, em detrimento do tempo de atuao da proteo. Alguns esquemas de proteo so inerentemente seletivos, isto , a prpria concepo da proteo permite, quando da atuao da mesma, estabelecer a localizao do defeito. o caso, por exemplo das protees diferenciais. Nestes casos, tem-se seletividade e rapidez. Para uma linha de transmisso, a localizao de defeitos pelos rels de proteo torna-se problemtica devido a:

Comprimentos das linhas; Curto-circuitos com elevadas resistncias de arco ou de contato; Imprecises nos clculos tericos de curto-circuito e conseqentes

ajustes nos rels dentro de uma faixa relativamente grande de preciso;

Imprecises nas medidas efetuadas pelos rels, introduzidas pelos TPs e TCs e transitrios no sistema.

Os critrios na seleo do esquema de proteo para um determinado sistema ou circuito, necessrio empenhar-se em definir a proteo mais simples que seja capaz de satisfazer os critrios de velocidade, sensibilidade, seletividade e confiabilidade. Os sistemas de protees mais complexos so justificveis somente aonde os mais simples no atendem os critrios adotados. Em princpio, deve-se evitar o emprego de sistemas de protees complexos no somente por causa do custo mas tambm devido ao maior espao para instalao, maiores necessidades de superviso e manuteno, maior nmero de rels equipamentos associados. Alm disto, a probabilidade de falha ou falsa operao pode ser considerada como diretamente proporcional ao nmero de rels e de contatos existentes no esquema de proteo. Em geral, h cinco critrios de projetos para um bom e eficiente sistema de proteo. Segundo a ANSIC 37.100 estes critrios so:

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Confiabilidade - a medida do grau de certeza com que o rel ou sistema de rels desempenha corretamente sua funo. Pode-se, dividir a confiabilidade em duas partes: Confiana - certeza da operao correta quando necessria. Segurana evitar a operao desnecessria quando de ocorrncias de causas estranhas.

Velocidade - o tempo mnimo de eliminar o defeito e de salvar o equipamento com avaria(defeito). Na rede bsica 100mseg;

Seletividade a mxima continuidade do servio com mnimo desligamento do sistema de potncia;

Economicidade a mxima proteo com o mnimo custo; Simplicidade a mnima quantidade de equipamentos e circuitos de

controle e proteo. Visto que impraticvel satisfazer todos estes critrios simultaneamente,torna-se necessrio avaliar compromissos luz de comparao de riscos.

Na anlise do desempenho da proteo dever ser adotado como critrio, os requisitos bsicos dos sistemas de proteo especificados pelo ONS (Submdulo 2.5). Os tais requisitos bsicos so: a) Cada terminal de LT deve ter dois conjuntos de proteo principal e

proteo de retaguarda, com pelo menos a proteo principal associada com esquema de teleproteo;

b) O tempo total de eliminao de faltas no deve exceder a 100 mseg estando a teleproteo em servio;

c) Os conjuntos de proteo principal e retaguarda devem permitir a seleo para comandar o desligamento de forma mono ou tripolar;

d) A proteo principal deve possuir as seguintes funes e caractersticas: Proteo de distncia para os seis loops de faltas (21/21N), com tempo

de operao menor ou igual 33 mseg (2 ciclos), com, trs zonas diretas e uma reversa, caracterstica poligonal, alcances das zonas ajustveis de forma independente nas direes resistiva e reativa, ou do tipo MHO, ngulo de impedncia rplica da LT ajustvel entre 45 e 85 graus e ajuste do fator K

-0 de compensao de sequncia zero prpria da LT;

Proteo de sobrecorrente direcional para deteco de faltas a terra de alta impedncia (67N), para atuao em esquema de teleproteo permissivo por sobrealcance;

Funo de bloqueio/trip por oscilao de potncia (68 OSB/OST); Proteo de stub bus, para aplicao em instalaes com arranjos do

tipo disjuntor e meio e anel; Lgica de proteo para energizao sob falta(line pick-up); Lgica de proteo de fonte fraca (weak infeed); Circuito de devoluo de sinal permissivo (echo); Lgica de bloqueio para faltas em linhas paralelas;

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(e) So admissveis funes de proteo de distncia com unidades de medidas chaveadas ;

(f) As funes de proteo de distncia devem ter um sobrealcance transitrio mximo de 5% para defeitos slidos com mxima componente exponencial;

(g) No caso de LT curta deve ser utilizada proteo principal com princpio diferencial ou por comparao de fase que, associada aos esquemas de comunicao entre terminais da LT, deve prover alta confiabilidade, sensibilidade e rapidez operacional ao sistema de proteo;

(h) A proteo de retaguarda deve possuir as duas primeiras funes da proteo principal;

(i) Admite-se a proteo de retaguarda da LT ser igual proteo principal isto , filosofia de proteo principal e alternada;

(j) O conjunto de proteo principal descrita, anteriormente deve adequar aos seguintes esquemas bsicos de teleproteo, cujos requisitos de telecomunicao incluindo o nmero mnimo de canais:

Esquema de extenso de zona de proteo ou acelerao da temporizao de disparo da proteo de distncia;

Esquema de transferncia de disparo permissivo por subalcance (PUTT);

Esquema de transferncia de disparo permissivo sobrealcance (POTT);

Esquema hbrido (POTT+ECHO+WEAK INFEED); Esquema de bloqueio por comparao direcional (DCB); Esquema de transferncia direta de disparo (DTT )

Teleproteo ou proteo por canal piloto um tipo de proteo em que se utiliza um meio de comunicao entre os terminais de linha, de maneira que o terminal remoto "informe" ao terminal local se a falta interna ou externa linha protegida.

Na Figura 1, por exemplo, o rel RB, sendo direcional, poder "informar" ao terminal "A" se a falta em Fl ou F2, fazendo com que o disjuntor em A, somente seja acionado para defeitos na linha protegida.

Figura 1 Seletividade com Teleproteo

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A finalidade da teleproteo , portanto, aumentar a seletividade e a velocidade de operao do esquema de proteo.

Dependendo do meio de Comunicao, a teleproteo pode ser por:

Fio-piloto; Carrier ou onda portadora; Microondas; Fibras ticas.

Fio-Piloto: O canal de comunicao consiste de dois fios metlicos tipo linha telefnica, cabo subterrneo ou linha area. Atravs desta comunicao, um dos vrios tipos de esquemas podem ser escolhidos, utilizando-se sinais DC, sinais AC (60 Hz) ou sinais em audio-frequncia. Qualquer que seja o esquema, o par de fios piloto completamente isolado dos condutores de potncia, e permite uma conexo metlica e direta entre os rels dos terminais da linha. Pode-se notar que, basicamente, todos esquema com fio piloto pode ser entendido como proteo diferencial. Na maioria dos casos, a aplicao do fio piloto limitada a linhas relativamente curtas, devido:

A atenuao de sinal que introduzida, devido a capacitncia shunt do par e, devido s resitncias serie dos fios;

Ao custo do canal de fios piloto, que praticamente proporcional ao comprimento.

O limite do comprimento da linha, para a qual se pretende a utilizao de fio piloto, de 15 a 30Km se o critrio for de apenas de custo. Porm, a limitao geralmente dada pela atenuao de sinal j mencionada.

Carrier ou Onda Portadora: Um sinal de baixa tenso e alta freqncia (30 a 300 kHz) transmitido atravs dos capacitores de acoplamento e dos condutores principais, at o receptor, na outra extremidade da linha. o meio de comunicao mais utilizado para esquemas de teleproteo. A prpria linha de transmisso utilizada como meio de propagao do sinal de comunicao. Abaixo de 30 kHz o acoplamento na linha torna-se impraticvel, e acima de 300 kHz, as perdas na linha so maiores e pode haver interferncia com servios de radio, devido a irradiao de sinais para o espao. O sinal de carrier pode operar nun dos seguintes modos:

ON OFF; SSB; FSK-FREQUENCY SHIFT KEYING.

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Para proteo de sistemas eltricos, os transmissores e receptores carrier so usados para operao ON OFF ou FSK. O carrier ON OFF para proteo usualmente operado numa nica frequncia, para transmitir informao de um terminal para o outro. O sinal carrier transmitido somente quando da atuao da proteo. utilizado apenas para determinados esquemas de teleproteo. O carrier FSK por sua vez, opera transmitindo continuamente um sinal numa frequncia chamada de GUARDA, que 100 Hz acima da frequncia nominal de canal (faixa de 30 a 300 kHz). Para se transmitir um sinal de um terminal para o outro (sinal de trip por exemplo) a frequncia de transmisso deslocada (Shifted) para baixo de 200 Hz. O receptor possui toda uma lgica para discriminar esta variao, permitindo ento a transmisso de um sinal de um terminal para outro. O modo de operao FSK necessrio para prevenir eventuais atuaes incorretas quando de ruidos no sistema eltrico de potncia, que podem simular uma falsa recepo. Por exemplo, para uma determinada lgica no receptor carrier FSK, pode-se estabelecer que o acionamento da proteo pelo receptor carrier obedea s seguintes condies:

O sinal de guarda deve ter existido imediatamente antes do sinal de trip;

No deve haver ruido sustentado de alto nvel no canal; O sinal recebido deve ser deslocado da situao de guarda para trip

sem temporizao intencional; O sinal de trip deve ser recebido num intervalo de tempo

suficientemente longo (2 a 20ms). Com diferentes tipos de lgica, um carrier FSK usado para vrios tipos de esquemas de teleproteo.

Microondas: Usa-se um sinal de UHF (acima de 900 MHz), propagando-se no ar, com o auxlio de antenas parablicas e retransmissores. usado quando o nmero de freqncias necessrias excede a faixa do equipamento de onda portadora, ou ento em conseqncia de requisitos especiais de segurana. O canal de microondas um canal de radio empregando comprimentos de onda muito curtos (altas frequncias), nas bandas de 2,6 a 12 GHz, para comunicaes ponto a ponto, independente do sistema eltrico de potncia. As seguintes vantagens inerentes podem ser mencionadas para a utilizao de microondas em proteo de sistemas eltricos:

Devido ao fato do mesmo ser independente do sistema de potncia, os sinais no so afetados por surtos de manobras ou arcos que ocorrem no sistema;

Uma vez que um sistema de microondas j existe, o custo incremental para a adio de canais para a proteo baixo;

Devido grande largura de banda para modulao, muitos canais so disponveis para a proteo.

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As informaes necessrias para os rels de proteo, podem ser transmitidas sobre o canal de microondas em uma das seguintes maneiras:

Um tom ou canal subcarrier pode diretamente modular a frequncia de microondas. O subcarrier pode operar numa frequncia qualquer, desde frequncias de audio at frequncias de vrias centenas de quilohertz.

Quanto mais canais so necessrios, tons de audio na faixa 400 a 3000Hz pode ser aplicado diretamente num canal de voz. Um canal de voz um subcarrier arranjado para modulao de voz ou de tom, com frequncias at 3500 Hz. Para se usar tons de audio num canal de voz, h necessidade de mais equipamentos, porm se obtem maior nmero de canais tipo telegrfico para utilizao em proteo e contrle.

Uma desvantagem de se utilizar canal de microondas para teleproteo, o fato de que o mesmo afetado por condies atmosfricas, portanto pode estar sujeito a enfraquecimentos ocasionais (fading).

Fibras ticas: O canal de comunicao consiste de um fio de dimetro externo de cerca de 0,125 mm, fabricado com vidro com alto grau de pureza, capaz de transmitir um feixe luminoso a uma distncia de cerca de 200km sem repetidora. A informao modulada sobre o feixe de luz, que funciona como uma portadora a uma faixa de at gigabits. O sinal eltrico transformado em um sinal luminoso atravs de diodo laser ou de ou diodo foto-emissor (LED).

2. CANAL PILOTO TIPO DISPARO E TIPO BLOQUEIO

2.1 Tipo Bloqueio

O canal piloto ser dito tipo bloqueio se os rels de um terminal devem receber um sinal do outro extremo para haver bloqueio.

2.2 Tipo Disparo

O canal piloto ser dito tipo disparo se um terminal no puder disparar sem receber informao do outro.

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3. TELEPROTEO POR ONDA PORTADORA OU "CARRIER"

Para este tipo de teleproteo, necessrio que um sinal de baixa tenso e alta freqncia seja acoplado linha de transmisso. Para este acoplamento so necessrios os seguintes equipamentos, conforme mostrado na Figura 2.

Figura 2 Equipamentos para Acoplamento do Sinal LT

3.1 Capacitor de Acoplamento

Serve como um meio de conexo dos equipamentos terminais de ondas portadoras linha de alta tenso. constitudo por um conjunto de capacitores ligados em srie e contidos em uma coluna de isoladores de porcelana. Possui capacitncia da ordem de 0,002 a 0,02 F, dependendo da tenso do sistema e da carga a ser ligada, caso seja tambm usado como divisor de tenso. A Tabela 1 fornece valores tpicos de capacitncia em funo da tenso do sistema.

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CAPACITNCIA DOS CAPACITORES DE ACOPLAMENTO VALORES TPICOS

CAPACITANCIA (F) TENSO DO

SISTEMA (kV) TIPO ALTA

IMPEDNCIA TIPO BAIXA

IMPEDNCIA 69 0,01 -

115 0,006 0,025 138 0,005 0,021 161 0,0043 0,018 230 0,003 0,012 345 0,002 0,008 500 0,0015 0,006 765 - 0,00376

TABELA 1

Existem quatro tipos de arranjos bsicos para o acoplamento: Acoplamento fase-terra requer apenas um conjunto de acoplamento em cada

terminal de linha. Tem baixa atenuao (perdas), porm apresenta a desvantagem de apresentar uma sria atenuao quando de curto-circuito terra na fase utilizada, ou interrupo quando de rompimento de cabo na fase.

Acoplamento fase-fase j requer dois conjuntos de acoplamento por terminal . Opera essencialemente balanceado com relao terra. Quando ocorrer um defeito em uma das fases utilizadas, o arranjo se reverte para acoplamento fase-terra, evitando assim a perta total do sinal.

Acoplamento para duas fases de circuitos diferentes (LTs paralelas) a diferena bsica entre este tipo e o anterior que o acoplamento feito entre uma das fases de um circuito, com uma fase diferente do outro circuito paralelo. Com este arranjo, quando um dos circuitos est interropido ou aterrado, tem-se acoplamento fase terra, no se perdendo a comunicao carrier entre os dois terminais.

Acoplamento trifsico j requer trs conjuntos de acoplamento em cada terminal. O transmissor receptor ligado entre uma das fases e as duas outras servem de retorno. Consegue-se desta maneira, um sistema com baixa atenuao e um alto grau de confiabilidade.

3.2 Bobina de Drenagem

Est montada na prpria base do capacitor de acoplamento. Possui alta impedncia s altas freqncias e baixa impedncia freqncia industrial. As perdas sobre a potncia da onda portadora transmitidas no excedem 0,5 dB. Em frequncias de carrier, entretanto, a bobina de drenagem tem alta impedncia, minimizando as perdas RF neste ponto.

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3.3 Filtro de Onda

Consiste basicamente de um circuito ressonante L-C, sintonizvel, que apresenta uma alta impedncia freqncia do sinal da onda portadora, e uma impedncia desprezvel corrente de 60 Hz. A funo deste equipamento a de confinar o sinal de alta freqncia na linha protegida, evitando que o mesmo se atenue demasiadamente durante curto-circuitos externos ou possa causar interferncias nas demais linhas. Evita tambm as perdas de potncia que ocorreriam se o sinal se propagasse para as outras linhas. Dependendo da aplicao, pode ser de uma freqncia, de duas freqncias ou de faixa larga.

3.4 Sintonizador de Linha

Serve para prover casamento de impedncia entre a sada do transmissor ou receptor, incluindo o cabo coaxial, e o terminal de entrada no capacitar de acoplamento. Pode ser de freqncia nica, dupla ou faixa larga.

3.5 Cabo Coaxial

Deve possuir baixas perdas e facilitar o casamento de impedncia com o sintonizador de linha. Tem, como valor tpico, 52 ohms de impedncia caracterstica e 1,3 a 3 db/km de atenuao. Deve ser aterrado em um nico terminal apenas.

3.6 Linha de Transmisso de Potncia

A linha de transmisso tem respostas bem distintas para sinais de alta frequncia, quando comparadas com respostas para a frequncia do sistema eltrico (60 Hz). Vrias caractersticas de uma linha de transmisso influnciam em maior ou menor grau, na atenuao de um sinal carrier transmitido:

Bitola e arranjo dos condutores; Espaamento; Resistncias de aterramento; Comprimento da cadeia de isoladores; Impedncias caractersticas fase/terra e fase/fase; Nvel de rudo da linha; Existncia de ramais conectados linha; Transposies.

Alm dos citados acima, o prprio sistema carrier apresenta vrios pontos de atenuao (perdas), entre os quais podemos destacar:

Acoplamento; Bobinas de bloqueio; Bobina de drenagem.

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4. ESQUEMAS DE TELEPROTEO

Existem vrias nomeclaturas sendo utilizadas para esquemas de teleproteo, conforme destacado na tabela 2.

NOMECLATURAS UTILIZADAS NOS ESQUEMAS DE TELEPROTEO

Cigre

Outros

Este texto

Blocking Overreach Distance Protection

Directional Comparison Blocking

Comparao Direcional Tipo Bloqueio

Acelerated Underreach Distance Protectional

Zone Accelaration

Prolongamento de zona

Intertripping Underreach Distance Protection

Direct Underreach Transfer Trip

Transferncia Direta de Disparo por Subalcance

Permissive Underreach Distance Protection

Permisive Underreach Transfert Trip

Transferncia Permissiva de Disparo por subalcance

Deblocking Overreach Distance Protection

Directional Comparison Unblocking

Comparao Direcional Tipo Desbloqueio

Permissive Overreach Distance Protection

Permissive Overreach Transfer Tripping

Tranferncia de Disparo por Sobrealcance

Permissivo TABELA 2

A escolha de um esquema de teleproteo depende de vrios aspectos, tais como:

Do comprimento da linha de transmisso; Do tipo de proteo a ser utilizado; Das caracteristicas do sistema; Do tempo de desligamento requerido; Do tipo de canal de comunicao; Da filosofia particular de cada empresa.

A escolha do tipo de proteo e do esquema de teleproteo feita conjuntamente, considerando que os parmentros que servem de referncia so comuns ou intimamente relacionados. H rels que so bastante adequados para um esquema e no adequado para outros. O prprio meio de comunicao depende do tipo de proteo, comprimento da linha e o grau de confiabilidade que se deseja no conjunto. Inicialmente, iremos fazer uma abordagem geral sobre alguns esquemas de teleproteo mais comumente utilizados:

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4.1 Esquema de Comparao Direcional Tipo Bloqueio

A Figura 3, representa funcionalmente como opera este sistema de proteo.

Figura 3 Esquema de Comparao Direcional Tipo Bloqueio

Neste esquema utilizado um conjunto transmissor/receptor em cada terminal, operando na mesma freqncia e acoplado linha de transmisso atravs dos capacitares de acoplamento.

Em cada terminal h um conjunto de rels de "disparo", de fase e de terra, representados por (P). Estes rels so direcionais, isto , operam unicamente quando o defeito se produz na direo da linha, e o seu alcance deve ultrapassar o terminal remoto.

Existe tambm, em cada terminal, outro conjunto de rels de fase e de terra que sero chamados de "partida" (S). Estes rels operam para defeitos no sentido reverso e acionam o transmissor respectivo.

Os rels de fase so rels de distancia, enquanto que os rels de terra so, normalmente, direcionais de terra.

Obs.: Os rels de disparo, alm de prepararem o circuito de disparo, acionam o circuito de parada do transmissor para defeitos na sua zona de atuao. Assim, no necessrio que os rels de partida sejam direcionais. Eles podero iniciar a transmisso do sinal de bloqueio tambm para faltas internas, uma vez que, nesse caso, os rels de disparo iro acionar o circuito de parada do transmissor em ambos os terminais.

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A condio necessria para realizar a abertura automtica do disjuntor num terminal :

a. Que os rels de disparo desse terminal "vejam" o defeito, isto , que o defeito esteja dentro da sua zona de atuao.

b. Que no seja recebido nenhum sinal de bloqueio, procedente do terminal remoto.

importante notar que neste esquema, em condies normais, no h nenhum sinal sendo transmitido de um terminal para outro. Somente h transmisso durante faltas detetadas pelos rels de partida.

Suponhamos a ocorrncia de um defeito interno linha protegida (ponto F2 da Figura 3). Como nenhum dos rels (S) "v" este defeito, nenhum sinal de bloqueio ser transmitido, nenhum sinal ser recebido e os contatos (R) permanecero fechados. Os rels de disparo (P) de ambos terminais "vero" o defeito e operaro. Como resultado da operao dos rels (P), estando fechados os contatos (R), se produzir a abertura instantnea dos disjuntores A e B.

No caso em que o defeito seja externo linha de transmisso, por exemplo no ponto Fl, os rels de disparo associados ao disjuntor B "vero" o defeito e operaro, mas os rels de partida (S) do mesmo terminal no operaro. Os rels de partida (S) do terminal A sero acionados iniciaro a transmisso de um sinal de bloqueio que ser recebido em ambos receptores, abrindo os contatos (R) nos dois extremos. Isto evitar que os rels (P) abram o disjuntor B.

No terminal A, os rels (P) no fizeram nenhuma tentativa para abrir o disjuntor. A abertura do contato (R) aumentar a segurana do sistema.

Um defeito externo linha de transmisso, em F3, provocar uma situao idntica explicada para defeito em Fl, exceto que neste caso, o sinal de bloqueio ser procedente do terminal B.

Para que seja garantida a transmisso de um sinal de bloqueio para qualquer curto-circuito externo, importante que o alcance do rel de partida (S) do terminal local, ultrapasse o alcance do rel do disparo (P) do terminal remoto (Ver Figura 4).

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Figura 4 Alcance dos Rels de Partida e Disparo

No caso dos rels de terra, a partida dada pela unidade no direcional Io do rel 67N. Portanto, esta unidade deve ser ajustada pelo menos 25% abaixo da unidade direcional do 67N.

Os circuitos de disparo do disjuntor e partida e parada do transmissor esto mostrados nas Figuras 5 e 6.

Figura 5 Figura 6

Os rels 2lP-X e 67N-X so utilizados para introduzirem um retardo de tempo no circuito de disparo para compensar o tempo do canal e, assim, permitirem que o sinal de bloqueio seja recebido em caso de falta externa, possibilitando a abertura do contato R a tempo de impedir o disparo.

O tempo do canal, isto , tempo entre a partida do transmissor e o recebimento do sinal de bloqueio e abertura do contato R da ordem de 10 a 20 ms. O rel 21 S pode ser deslocado em relao origem, para prover proteo de retaguarda ao barramento com temporizao de 3a zona, e tambm para garantir sua operao para curtos muito prximos (ver Figura 7).

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Figura 7 Rels de Distncia no Diagrama R-X

O rel 21 P pode oferecer proteo de retaguarda com temporizao da 2a zona.

Outra lgica existente no esquema que, uma vez iniciada a transmisso do sinal de bloqueio pelos rels de partida (S) e no havendo parada pelos rels de disparo (P), o sinal ser mantido por cerca de 150 ms, mesmo depois do rearme dos rels de partida (S). Isto tem a finalidade de evitar disparos indevidos quando h reverso da corrente de falta.

Para exemplificar, consideremos duas linhas paralelas, conforme mostrado na Figura 8.

Figura 8 Falta em Linha Paralela

Para um curto-circuito (Fl) prximo ao terminal 4, as correntes tero o sentido indicado. Na linha 1-2 sero operados o rel P do terminal 1 e o rel S do terminal 2. Supondo que o disjuntor 4 abra antes do disjuntor 3, haver reverso da corrente na linha 1-2 durante o tempo em que o disjuntor 3 permanecer fechado e o disjuntor 4 aberto, conforme mostrado na Figura 9.

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Figura 9 Reverso da Corrente de Falta

O rel P do terminal 2 e o rel S do terminal 1 operaro, enquanto os rels P do terminal 1 e S do terminal 2 desoperaro.

Em conseqncia, caso no existisse o sinal mantido durante 150ms, poderia ocorrer abertura indevida do disjuntor 2, caso o rel P deste terminal fechasse seus contatos antes do recebimento do sinal de bloqueio proveniente do terminal 1. Alternativamente, poderia ocorrer abertura incorreta do disjuntor 1 caso o rearme do rel P do terminal 1 ocorresse depois que o sinal de bloqueio fosse interrompido devido ao rearme do rel S no terminal 2.

Uma das vantagens do Esquema de Comparao Direcional Tipo Bloqueio que ele no dependente do meio de comunicao quando a falta est localizada dentro da zona de proteo. O meio de comunicao somente ser necessrio quando a falta for localizada fora da zona de proteo. Consequentemente ele menos seguro quando existe qualquer tipo de problema com o canal de comunicao, podendo acarretar atuaes indevidas para faltas localizadas fora da zona de proteo.

Quando for utilizado como meio de comunicao a prpria Linha de Transmisso, atravs de equipamentos Carrier, poderemos ter uma atenuao do sinal causado pela falta, especialmente quando a mesma estiver localizada prxima ao terminal da Linha de Transmisso, podendo acarretar a indisponibilidade momentnea do canal de comunicao. Uma das formas de minimizar este tipo de problema, a utilizao do acoplamento entre fases.

O Esquema de Comparao Direcional Tipo Bloqueio no necessita contato auxiliar do disjuntor ou esquema de lgica de Echo quando o terminal remoto estiver com disjuntor aberto, pois ele permite trip para faltas localizadas em qualquer lugar dentro da Linha de Transmisso. Todavia este esquema poder no ser adequado quando da existncia de terminal com fonte fraca, pois neste caso a falta poder ficar abaixo do nvel mnimo de sensibilidade dos rels de proteo.

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4.2 Esquemas de Transferncia de Disparo

Estes esquemas operam, normalmente, utilizando um sinal de "guarda" que continuamente transmitido numa determinada freqncia, de um terminal a outro, atravs de onda portadora, fio piloto ou microondas. Quando h a operao dos rels de proteo, a freqncia de "guarda" e' mudada para a freqncia de "disparo".

O receptor possui rels de "guarda" (G) e de "disparo" (T), os quais so energizados quando recebida a freqncia respectiva.

O circuito de disparo contm um contato N.F do rel G em srie com um contato N.A. do rel T. Assim, para haver disparo, necessrio perder a freqncia de "guarda" e receber a freqncia de "disparo".

Este esquema denominado de desvio de freqncia (frequency shift keing ou FSK) e oferece maior segurana contra disparos falsos que possam ser causados por interferncias.

Estes esquemas so do tipo canal de disparo, isto , necessrio receber um sinal do terminal remoto para haver disparo. Por esta razo, os sistemas de transmisso por microondas, fibras-ticas ou fio piloto so mais adequados. Os sistemas de transmisso por onda portadora dependem do prprio condutor da linha para o envio dos sinais. Assim, embora os sistemas por ondas portadoras sejam largamente empregados, deve-se ter em conta que, dependendo do tipo do defeito e do lugar em que este se produza, pode ocorrer que o sinal de disparo seja to atenuado que no possa ser recebido pelo receptor.

Cabe notar, porm, que na maioria dos casos, com os equipamentos modernos, o sinal pode ser transmitido de um terminal ao outro, mesmo sobre a linha com defeito.

4.3 Esquema de Transferncia de Disparo por Subalcance Direto (DUTT)

A Figura 10 representa funcionalmente a operao de um esquema de transferncia direta de disparo numa linha com proteo por subalcance.

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Figura 10 Esquema de Subalcance Direto

Cada um dos terminais requer um transmissor e um receptor. As freqncias destes equipamentos tem que ser tais que no exista interao entre os canais, de forma que um sinal enviado pelo transmissor f1 seja recebido unicamente pelo receptor f1, e um sinal originado no transmissor f2 opere unicamente o receptor f2.

Os rels denominados Ru (underreaching=subalcance) representam rels direcionais de fase e de terra, de alta velocidade, que cobrem a primeira zona de proteo, sem alcanarem alm do terminal remoto, seu ajuste da ordem de 80 a 90% da impedncia da linha.

Quando ocorre um defeito na poro de linha compreendida entre o disjuntor 1 e o ponto A, os rels de subalcance Ru do terminal 2 no "vem" a falta e, portanto, no operam.

Os rels de subalcance do terminal 1, "vem" a falta e imediatamente originam a abertura do disjuntor 1, ao mesmo tempo que acionam o transmissor f2.

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O sinal emitido pelo transmissor f2 recebido pelo receptor f2, que desenergiza o rel de guarda (G), ao mesmo tempo que aciona o rel de trip (T). Os contatos T e G fechados, provocam diretamente a abertura do disjuntor 2, sem nenhuma superviso local.

Uma seqncia de eventos similar se produz no caso de um defeito ocorrido entre o disjuntor 2 e o ponto B.

Quando a falta ocorre na zona compreendida entre A e B, operam os rels Ru de ambos os terminais, produzindo a abertura dos dois disjuntores e partida dos dois transmissores. Os transmissores enviam sinal de disparo ao terminal remoto, que servir apenas para confirmar o disparo, j efetuado pelos rels locais.

Os rels Ru de fase e de terra, embora devam ser ajustados de modo a no sobre alcanar o terminal remoto, devem ao mesmo tempo, ter garantido o entrelaamento de seus alcances.

Os rels de fase so, normalmente, do tipo distncia. Os rels de terra so em geral do tipo sobrecorrente direcional de terra, de alta velocidade. Entretanto, se no for possvel ajustar os rels de sobrecorrente direcionais de terra para garantir o entrelaamento de seus alcances, eles devero ser substitudos por rels de distncia de terra.

As principais desvantagens do esquema de transferncia de disparo por subalcance direto so:

O disparo pelo receptor dado sem nenhuma superviso local, podendo ocorrer disparo indevido por rudo no canal ou interferncia. Devido a esta possibilidade, este esquema pouco utilizado;

O disparo, para defeitos prximos a um dos terminais, dependente da recepo do sinal do terminal remoto, a qual retardada pelo tempo do canal;

Se um terminal estiver ligado a uma fonte fraca, os rels neste terminal podero no operar.

Outros rels de fase e de terra ajustados com sobrealcance, juntamente com temporizadores, so normalmente utilizados para prover proteo de retaguarda linha.

Para se evitar o problema de disparo indevido causado por rudo ou interferncia no canal, pode-se usar canal duplo ou sinal codificado para efetuar a transmisso. Este esquema de canal duplo normalmente utilizado quando temos instalados equipamentos Carrier, porm o mesmo no

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utilizado, quando o meio de comunicao efetuado atravs de fibras pticas.

No esquema de canal duplo, dois canais simples so chaveados simultaneamente. A sada dos receptores ligada em srie (lgica E), de modo que ser necessrio receber sinal nos dois canais para que seja efetuado o disparo. Em caso de haver falha de um dos canais, existe uma lgica que desvia o canal com defeito, ficando o esquema operando com um s canal (ver Figura 11).

Figura 11 Lgica de Canal Duplo

Neste caso, recomenda-se incluir uma temporizao adicional no receptor, para se obter maior confiabilidade. O tempo total de operao no dever, porm, ser maior que 50-70ms, para que este esquema seja melhor que a 2 zona.

Um problema verificado quando da utilizao deste esquema, para faltas localizadas alm da zona coberta pelos rels RU, por exemplo compreendidas entre o ponto B e o disjuntor 2 (ver Figura 10), estando o disjuntor 2 aberto. Neste caso, a eliminao da falta somente ser efetuada com um tempo de 2 Zona, em torno de 300ms, ou seja, um tempo muito alto para um defeito interno na Linha de Transmisso, contrariando os procedimentos de rede do ONS, que determina tempos de eliminao de falta, para rede bsica, de 100 e 150ms, para os sistemas de transmisso de 500 e 230kV, respectivamente.

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4.4. Esquema de Transferncia de Disparo por Subalcance Permissivo (PUTT)

A Figura 12 representa funcionalmente a operao de um esquema de Transferncia de disparo por subalcance permissivo.

Figura 12 Esquema de Subalcance Permissivo

Cada terminal requer um transmissor e um receptor. As freqncias de trabalho destes equipamentos devem ser selecionadas de tal forma que no exista interao entre os canais, de forma que um sinal enviado pelo transmissor f1 seja recebido unicamente pelo receptor f1, e um sinal originado no transmissor f2 opere somente o receptor f2.

Os rels denominados Ru (underreching=subalcance) representam rels direcionais de fase e de terra, de alta velocidade de operao, e que cobrem a primeira zona de proteo sem ultrapassar o terminal remoto.

Os rels denominados Ro (overrreaching=sobrealcance) representam rels direcionais de fase e de terra, de alta velocidade, com ajustes ultrapassando o terminal remoto, normalmente partida da 2 zona.

Os rels de subalcance Ru iniciam o disparo dos disjuntores locais, ao mesmo tempo que chaveiam o transmissor para que seja enviado um sinal de disparo ao outro terminal.

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Os rels Ro funcionam como elementos permissivos, porque ser necessrio que operem para permitir que o sinal de sada do receptor produza a abertura do disjuntor.

Na Figura 12, quando ocorre um defeito na zona entre o disjuntor 1 e o ponto A, no terminal 2 somente os rels Ro vem o defeito. Os rels Ru deste terminal no operam, pois o defeito est fora do seu alcance. Os rels Ru do terminal 1 vem o defeito e provocam a abertura instantnea a do disjuntor 1, ao mesmo tempo que chaveiam o transmissor f2.

O transmissor f2 muda sua freqncia de guarda para disparo. No receptor f2, desenergizado o rel G e energizado o rel T, similarmente ao esquema anterior.

Quando os contatos T e G esto fechados o disjuntor 2 abre, desde que o rel Ro do terminal 2 esteja com o detector direcional de partida da 2 zona operado.

Uma seqncia de eventos similar se produzir quando a falha ocorrer entre o disjuntor 2 e o ponto B.

No caso em que o defeito ocorra na zona compreendida entre os pontos A e B, os rels Ru de ambos os lados vem a falta e disparam os respectivos disjuntores. Ao mesmo tempo so enviados sinais de transferncia de disparo em ambas as direes. Os sinais recebidos, juntamente com a atuao dos rels Ro, tambm acionaro o disparo dos disjuntores do terminal correspondente, confirmando o trip.

Os rels de fase Ro e Ru so, normalmente, do tipo distncia. Os rels de terra Ru, podero ser do tipo sobrecorrente direcional, se puderem ser ajustados para no alcanar o terminal remoto sob mxima gerao e ainda assim garantirem o entrelaamento mesmo com mnima gerao. caso contrrio, deve-se usar rels de distncia de terra.

As vantagens deste esquema so:

a. No h disparo direto pela teleproteo, isto , o disparo sempre supervisionado pelos rels Ro.

b. Defeitos, dentro do alcance dos rels de 1a zona so eliminados pelo rel local, sem depender da teleproteo.

c. possvel chavear o transmissor usando um contato tipo b do disjuntor. Assim, quando o disjuntor de um terminal est aberto, enviado um sinal continuo de disparo, pelo canal de teleproteo, bastando a operao dos sensores de 1a ou de 2a zona do outro terminal para haver o

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disparo do disjuntor correspondente. Desta forma eliminando rapidamente qualquer tipo de falta compreendida entre o ponto B e o disjuntor 2 (ver Figura 12), estando o disjuntor 2 aberto.

Verifica-se portanto que a confiabilidade deste esquema aumentada, diminuindo-se a probabilidade de falsos desligamentos. Este esquema bastante utilizado por fabricantes Europeus, para linhas de comprimentos mdios e longos.

4.5 Esquema de Transferncia de Disparo por Sobrealcance Permissivo (POTT)

A Figura 13 ilustra esquematicamente a operao de um sistema de proteo de linha por transferncia de disparo por sobrealcance permissivo.

Figura 13 Esquema de Sobrealcance Permissivo

Como nos esquemas anteriores, em cada terminal deve ser instalado um transmissor e um receptor, no devendo haver interao entre as freqncias de cada canal. Os rels denominados Ro (overrreaching=sobrealcance) so rels direcionais, de alta velocidade, ajustados (nomalmente partida da 2 zona) para alcanar alm dos terminais remotos.

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Neste esquema, os rels Ro exercem duas funes:

a. Chaveiam o transmissor, para iniciar o envio do sinal de transferncia de disparo para o terminal remoto.

b. Funcionam como elementos permissivos, uma vez que supervisionam a sada do receptor de maneira que, aps a recepo de um sinal de disparo somente ocorrer a abertura do disjuntor se tiver sido sensibilizado o rel Ro correspondente.

Quando ocorre um defeito em qualquer ponto da linha, os rels Ro dos dois extremos operam e chaveiam o respectivo transmissor, o qual cessa de enviar o sinal de guarda e passa a transmitir o sinal de disparo. Este sinal recebido em ambos os extremos da linha. Os rels de guarda (G) so desenergizados, enquanto os rels de disparo (T) so ativados.

A abertura do disjuntor ir ocorrer em cada um dos terminais se os rels Ro do terminal respectivo tiverem sido sensibilizados.

Se os rels Ro de qualquer um dos terminais no cobrirem inteiramente a linha, para os defeitos ocorridos na seo de linha no coberta, no se produzir a transferncia de disparo e o esquema no operar em nenhum dos terminais, ficando a proteo de linha a cargo do sistema de proteo de retaguarda.

Os rels de fase (Ro) so do tipo distncia, enquanto que os rels de terra (Ro) so do tipo de sobrecorrente direcional.

Em caso de linhas paralelas, como nas Figura 8 e 9, necessrio incluir um pequeno retardo TD no circuito de disparo, para evitar disparos indevidos causados por reverso de corrente na linha paralela.

Na Figura 8, por exemplo, para uma falta em Fl o sentido da corrente na linha 1-2 de 1 para 2. Se a falta estiver dentro do alcance do rel 1, este ir operar, enviando sinal de transferncia de disparo ao terminal 2. Caso ocorra inicialmente a abertura do disjuntor 4, o sentido da corrente na linha 1-2 se inverter. Nestas condies, o rel 2 poder, agora, operar. Se a operao do rel 2 for mais rpida que o rearme do canal de teleproteo, haveria disparo indevido do disjuntor 2, caso no fosse includo o retardo TD no fechamento do contato, o qual atuado pelo rel 2, e ajustado num tempo maior que o tempo de rearme do canal de transferncia de disparo.

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Como desvantagem deste sistema podemos citar:

O disparo sempre dependente da recepo do sinal do terminal remoto, consequentemente completamente dependente do canal de comunicao, caso a falta esteja localizada dentro da linha de transmisso;

Se um terminal estiver ligado a uma fonte fraca, o esquema no ir operar em nenhum dos terminais.

Como vantagem deste esquema podemos citar:

Muito seguro, devido no provocar atuao indevida para faltas externas, mesmo no caso da perda do canal de comunicao.

4.6 Esquema de Comparao Direcional Tipo Desbloqueio (Unblocking)

Este esquema basicamente idntico ao esquema de transferncia de disparo por sobrealcance permissivo, substituindo-se as denominaes de sinal de "guarda" e de "disparo" por sinal de "bloqueio" e de "desbloqueio". acrescentada ainda uma lgica que permite que o disparo dos dois terminais seja acionado se ocorrer perda do sinal de "bloqueio" e no recebimento do sinal de "desbloqueio", simultaneamente, com a operao do sensor de sobrealcance local. Assim, mesmo quando o sinal de transferncia de disparo severamente atenuado pela falta durante um curto-circuito interno, o disparo dos dois terminais efetuado.

Cada terminal possui sensores de sobrealcance direcionais Ro, de fase e de terra.

Um circuito lgico tpico est mostrado na Figura 14.

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Figura 14 - Lgica de Unblocking

Em condies normais um sinal de "bloqueio" continuamente recebido, ficando o disparo local bloqueado. Se ocorrer uma falta interna (F2), os sensores de sobrealcance operaro em cada terminal, alterando a freqncia de "bloqueio" para a de "desbloqueio", permitindo que o comando de disparo se complete atravs dos circuitos El, OU1, E3 e E4.

Em caso de forte atenuao do sinal de "desbloqueio" durante um curto-circuito externo, sero satisfeitas as condies do circuito E2. Aps um tempo de cerca de 20 ms haver sada do temporizador Tl para o circuito OU1, at que aps um tempo de cerca de 100 a 150 ms seja bloqueado o circuito E3. Se, durante o intervalo de tempo de 20 a 100 ms aps a perda do sinal de "bloqueio" e no recepo do sinal de "desbloqueio", ocorrer a operao do sensor de sobrealcance local, o disparo ser iniciado neste terminal.

Neste esquema so utilizados nomalmente rels de fase e terra do tipo distncia, ou caso seja necessrio, devido a necessidade de deteco de altas resistncias de faltas, poder ser empregado rel de sobrecorrente direcional de terra.

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4.7 Esquema de Prolongamento de Zona

Basicamente este esquema requer rels com a funo de subalcance (RU), conforme mostrado na Figura 15. Este alcance extendido quando for recebido sinal do terminal remoto, atravs do sistema de teleproteo. O alcance do subalcance dos rels de ambos os terminai,s devero ser ajustados de forma que haja um entrelaamento comum, de forma a possibilitar que para qualquer defeito em qualquer ponto da linha de transmisso, pelo menos um dos rels detecta a falta, comandando abertura do disjuntor e enviando um sinal para o terminal remoto. Na extremidade remota o sinal recebido utilizado pelo rel de distncia para uma das seguintes alternativas:

(1) Para cancelar a temporizao da 2 Zona; (2) Para prolongar o alcance da 1 Zona;

Em qualquer um dos casos, o rel ao receber o sinal, detecta o defeito e desliga o disjuntor sem temporizao intencional.

Neste esquema so utilizados nomalmente rels de fase e terra do tipo distncia, sendo necessrio um canal de comunicao (carrier, fibra ou rdio), que em condies normais de operao transmite um sinal de Guard, sendo chaveado para o sinal de Trip quando um dos rels RU detecta uma falta dentro do seu alcance.

Figura 15 Esquema de Prolongamento de Zona

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4.8 Circuito de Bloqueio por Transientes

Este esquema prov segurana adicional contra operaes falsas do esquema de comparao direcional por desbloqueio, que possam ser causadas por transitentes durante a eliminao de faltas externas, ou em conseqncia da reverso do fluxo de potncia durante a abertura de faltas em linhas paralelas.

a) Diagrama R - X

b) Diagrama Lgico

Figura 16 Esquema de Bloqueio Por Transientes

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Considerando a Figura 16, teramos as seguintes condies, no terminal A:

a. Para faltas em Fl, haver recepo do sinal de desbloqueio, sem operao da unidade de partida local. Esta condio no aplicvel a terminais com fraca alimentao, pois causaria bloqueio indevido da proteo.

b. Durante faltas em F2, a unidade de partida ser acionada, porm no haver operao da unidade direcional local.

c. Se a falta for em F3, a unidade de distancia direcional operar, mas no haver recepo do sinal de desbloqueio do terminal remoto.

Se qualquer dos trs critrios acima for satisfeito e permanecer por um tempo superior a 40ms, haver bloqueio do esquema de comparao direcional. O bloqueio somente ser retirado, aps um tempo de rearme tb, ajustvel de 25 a 200 ms. Este tempo deve ser suficiente para cobrir quaisquer transientes que possam ocorrer aps a abertura de faltas externas. Os 40 ms, mencionados acima so necessrios para garantir que haver tempo suficiente para a operao do esquema de comparao direcional por desbloqueio, em caso de falta interna. assumido que a eliminao de faltas externas levar sempre mais de 40ms, levando-se em conta o tempo de operao da proteo e o tempo de abertura do disjuntor.

4.9 Proteo de Fraca Alimentao (WEAK-INFEED)

Nos terminais de fraca alimentao, a corrente de curto-circuito, para um defeito na linha, pode ser to baixa que no seja suficiente para a operao dos rels de distancia (inferior a 1,0A secundrios para os rels de fase e 0,5A para os rels de terra).

Ocorrendo um defeito na linha, as unidades direcionais de sobrealcance do terminal forte, sero sensibilizadas, transmitindo um sinal de desbloqueio ao outro terminal. No terminal fraco, porm, a unidade de distancia direcional no opera, no havendo transmisso do sinal de desbloqueio para o terminal forte. Nestas condies, os disjuntores em ambas as extremidades da linha no iro operar.

Um mdulo adicional para proteo de terminais com fraca alimentao utilizado para promover a abertura dos disjuntores. A lgica do esquema de fraca alimentao tal que, ocorrendo a recepo do sinal de desbloqueio e no operao da unidade de partida no terminal fraco desde que no haja bloqueio deste terminal, e aps um tempo de espera de 50ms, ser enviado um sinal de desbloqueio ao terminal forte, o qual ser mantido durante 200ms, para permitir o disparo naquele terminal. Para isto o ajuste do alcance reverso da unidade de partida dever ficar alm do alcance da unidade direcional do terminal remoto. Se os disjuntores do

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terminal fraco estiverem abertos, o sinal de desbloqueio ser enviado de volta(sinal de Eco) ao terminal forte, sem nenhum tempo de espera. Se estes disjuntores estiverem fechados, o disparo ser iniciado pela sada do circuito de fraca alimentao, aps ser supervisionado por rels de subtenso, os quais servem ao mesmo tempo como seletores de fase. A Figura 17 mostra um exemplo de lgica de esquema de fraca alimentao.

Figura 17 Lgica de Fraca Alimentao para a Fase 1 A recepo do sinal nos receptores do esquema de subalcance, associada operao dos rels de subtenso tambm, comanda a abertura dos disjuntores no terminal fraco, desde que no tenha operado a unidade de partida.

5 CONCLUSO

A Tabela 2, retirada de uma das referncias consultadas, recomenda o esquema de teleproteo para os diversos tipos de comprimento de linhas de transmisso. Porm, a definio do tipo da teleproteo a ser empregada, dever ser analisada caso a caso pelos tcnicos de proteo das reas de estudos e de projeto, de forma a se buscar a melhor alternativa possvel. Esta anlise visa estabelecer os esquemas de protees mais econmicos e tecnicamente mais viveis, sendo necessrio empenhar-se em definir o esquema mais simples que seja capaz de satisfazer os critrios de velocidade, sensibilidade, seletividade e confiabilidade. Dever tambm ser levado em

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conta, que os esquemas de protees mais complexos, somente so justificveis de serem aplicados onde seja constatado, que os mais simples no atendem aos critrios de procedimentos de rede, estabelecidos pelo ONS.

Como tendncia, devido ao uso da tecnologia digital, verificamos que uma nova, inovadora abordagem tem sido desenvolvida para compartilhar estado lgico de rel entre rels. Esta nova abordagem usa a vantagem da capacidade de comunicao interna e da capacidade de processamento lgico-digital inerente do rel microprocessado. Efetivamente todo rel baseado a microprocessador tem uma porta de comunicao que capaz de enviar e receber mensagens digitais. E o rel baseado a microprocessador processa dados digitais representando o estado de elementos de medida do rel, entradas de controle e sadas de controle. apenas natural que estas duas capacidades sejam combinadas para permitir comunicao lgico-digital rel-a-rel direta. A nova tcnica de comunicao lgica rel-a-rel envia repetidamente os estados programveis internos do rel, codificados em uma mensagem digital, de um rel para outro atravs de uma porta de comunicao serial.

Tabela 2 Recomendaes do esquema para os diversos comprimentos de LTs

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O objetivo principal deste trabalho, teve por finalidade, alm de fazer um abordagem geral sobre os diversos tipos de esquemas de teleproteo e todos os aspectos tcnicos envolvidos, efetuar uma padronizao destes esquemas, de forma que os mesmos possam ser utilizados pela Eletronorte em seus novos empreendimentos e ampliaes de suas instalaes.

Como consequncia desta padronizao teremos uma agilizaao na definio do esquema de proteo a ser utilizado, bem como reduo dos custos.

A padronizao destes esquemas esto representados em vrios diagramas e esto includos nos Anexos, distribudos da seguinte forma:

Anexo 1 BLOCKING / DUTT Fibra Trip e Religam. 3P Anexo 2 BLOCKING / DUTT Trip 1P/3P e Religam. 1P Anexo 3 BLOCKING / DUTT Carrier Trip e Religam. 3P Anexo 4 UNBLOCKING / DUTT Fibra Trip e Relig 3P Anexo 5 UNBLOCKING / DUTT Trip 1P/3P e Religam. 1P Anexo 6 UNBLOCKING / DUTT Carrier Trip e Relig 3 Anexo 7 POTT-DUTT Fibra Trip e Relig 3P Anexo 8 POTT-DUTT Trip Mono-Tripolar e Religamento 1P Anexo 9 POTT / DUTT Carrier Trip e Relig 3P

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LISTA DE REFERNCIAS

C. Russel Mason, El Arte y la Ciencia de la Proteccion por Relevadores, Cia Editorial Continental S. A, 1971;

Gerhard Ziegler, Numerical Distance Protection, Siemens, 1999;

Walter A. Elmore, Protective Relaying Theory and Applications, ABB, 1994;

Protection Using Telecommunications, Cigre JWG 34/35.11, 2002;

Applied Protective Relaying, Westinghouse Electric;

Power Systems Protection for Transmission and Subtransmission Lines,General Eletric CO., Publicao GET 7206A;

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ANEXOS

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