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PMS/UNIFEI/GQEE
Cap. 8
Proteção de Barramentos
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Proteção de Barramentos
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PMS/UNIFEI/GQEE
Proteção de Barramentos Introdução
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• Uma barra representa um nó elétrico.
• Sistemas trifásicos => barras trifásicas conectadas à
linhas, transformadores, banco de capacitores, etc..
• Conceito de bay (conj. de equips. que se conectam a barra).
• São equipamentos de alta capacidade de curto circuito
numa rede elétrica
• Devem ser bem protegidos com zona própria
• Antigamente não havia proteção principal de zona,
somente possuía retaguarda de um outro equipamento
(por exemplo: transformador), motivos:
– Baixa ocorrência de defeitos
– Poucos problemas de estabilidade
PMS/UNIFEI/GQEE
Proteção de Barramentos Introdução
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• Dependendo da sua importância a SE deve ser
constituída de diversas barras possibilitando
muitas monobras de modo a manter a
continuidade do sistema.
• Barra simples, simples seccionada, principal e
de transferência, dupla, anel, disjuntor e meio,
dupla e disjuntor duplo.
• Ar livre, abrigada, blindada (encapsulada)
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Proteção de Barramentos Instalações típicas
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• Correspondem a 5% daqueles ocorridos em um
sistema elétrico, porém são de alto risco.
– Corrente de curto fase-terra alta (malha de terra)
– Dentro da SE colocando em risco pessoal e
equipamentos
– Alta perda de continuidade
– A retirada de uma barra pode por em risco a
segurança do sistema elétrico
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Proteção de Barramentos Defeitos na Barra
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PMS/UNIFEI/GQEE
Proteção de Barramentos Defeitos na Barra
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Estatística de faltas
(IEE – 1995 – região da Inglaterra)
Proteção de Barramentos Defeitos na Barra
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• Proteção de retaguarda ou 2ª zona de relés 21
(temporizada) incluindo o barramento a jusante
• Proteção de distância local com zona reversa incluindo
o barramento
• Proteção diferencial da própria barra
– Proteção diferencial de barras com relés 50 e 51
– Proteção diferencial percentual de barramentos
– Proteção diferencial de alta impedância
– Proteção diferencial com relés direcionais de sobrecorrente
– Proteção diferencial de barras com acopladores lineares
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Proteção de Barramentos Esquemas de proteção
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• Primeira lei de Kirchhoff
• Operação normal Para defeitos na barra
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Proteção de Barramentos Proteção diferencial com relés de sobrecorrente
0barraI 0barraI Relé 50
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• Primeira lei de Kirchhoff
• Operação normal Para defeitos na barra
PMS/UNIFEI/GQEE
Proteção de Barramentos Proteção diferencial com relés de sobrecorrente
0barraI 0barraI Relé 50
relé defeito pick upI I I
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• Primeira lei de Kirchhoff
• Operação normal Para defeitos na barra
PMS/UNIFEI/GQEE
Proteção de Barramentos Proteção diferencial com relés de sobrecorrente
0barraI 0barraI Relé 50
Elevada corrente de falta para o TC
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• Aplicado a sistemas de pequeno porte;
• Barras com pouca conexão
• Níveis de curto pequenos
• Barra afastada de geração
• TCs bem dimensionados e de mesma relação
• Componente dc sempre será um problema.
Proteção de Barramentos Proteção diferencial com relés de sobrecorrente
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• A proteção deve ter entradas independentes de
corrente de cada TC
• Característica dotada de declividades (dupla)
Proteção de Barramentos Proteção diferencial percentual
Io
Ir
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Proteção de Barramentos Proteção diferencial percentual
1 2 3
1 2 3
1 2 3
0
3
O
R
I I I
I I I I
I I II
I1
I2
I3
15
Proteção de Barramentos Proteção diferencial percentual
1 2 3
1 2 3
0
3
O
R
I I I I elevado
I I II pequeno
I1
I2
I3
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Proteção de Barramentos Proteção diferencial percentual estabilizado
• Possuem até 6 bobinas de restrição
• Os TC’s devem possuir a mesma RTC
• Declividade baixa (normalmente 5%) mas variável
• Praticamente não requer ajuste
• Cablagem complexa
• Tempo de atuação fica entre o relé de tempo curto e o de
alta impedância
• Relé tipo disco de indução (EM) ou integração numérica
(digital)
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Proteção de Barramentos Proteção diferencial percentual estabilizado
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Proteção de Barramentos Proteção diferencial de alta impedância
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• Defeitos fora da zona da barra pode levar TC’s à saturação
porém o somatório de correntes no relé é pequeno fazendo
com que a tensão na bobina fique também pequena. O relé
de tensão não atua porque está ajustado com um pick-up
maior (dobro) para a mais severa falta externa ao
barramento.
• Defeitos moderados dentro da zona de proteção leva ao
desenvolvimento de uma tensão moderada, acima do valor
de pick-up, fazendo-o atuar. O relé de tensão porém é de
atuação lenta (3 a 6 ciclos) adequada a esse tipo de falta.
• Defeitos intensos dentro da zona de proteção leva ao
desenvolvimento de uma elevada tensão no relé
provocando a atuação do Thyrite (diac-limitador de tensão)
fazendo com que a unidade de corrente atue. Esta unidade
é rápida e normalmente opera dentro de um ciclo.
Proteção de Barramentos Proteção diferencial de alta impedância
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• Em um sistema anel quando ocorre um defeito na
barra todas as correntes convergem para a barra.
Portanto, pode-se usar rele 67 direcionados para a
barra.
Proteção de Barramentos Proteção diferencial com relés direcionais
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• Para local com poucas conexões de barra
• Saturação de TC não é problema
• Inconvenientes: muitos contatos em série (pouca
confiabilidade)
• Faltas na barra => tensão da barra cair a zero uso
da polarização em quadratura (90º)
• Curto trifásico => polarização por memória
• Cuidado: quando a barra tiver uma saída radial e
outras em anel.
Proteção de Barramentos Proteção diferencial com relés direcionais
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• Acopladores lineares são
similares às bobinas de
Rogovisk. A tensão
secundária é
proporcional à corrente.
É um acoplador linear.
• Evita a saturação
• É uma proteção
diferencial de tensão
Proteção de Barramentos Proteção diferencial com acopladores lineares
exemplos 23
• Vantagens:
– ausência de saturação;
– Fácil ajuste
– Fácil manutenção
– A acoplador não se danifica com abertura do secundário
– Rapidez na resposta
– Alta confiabilidade
• Desvantagens
– Todos devem ser iguais
– A empresa deve adquirir e instalar em todas as conexões de
barra
– Não podem ser compartilhados
• OBS: Transdutores lineares produzem 5mV/A (Westinghouse)
• Uso de bobinas de Rogovisk e MOCTs
Proteção de Barramentos Proteção diferencial com acopladores lineares
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Proteção de Barramentos Proteção diferencial com acopladores lineares
25a
Proteção de Barramentos Arranjos – Barra simples
26
1
2 3 4
Barra simples
1
Barra simples
3 2 4
Proteção de Barramentos Arranjos – Barra simples
27
1
Barra simples
3 2 4
87
Barra simples
L1
L2 L3 L4
1
4 3 1
Proteção de Barramentos Arranjos – Barra simples seccionada
28
1
3 4 5
Barra A
2
6 7 48
Barra B Tie
Proteção de Barramentos Arranjos - Barra simples seccionada
29
1
3 4 5
Barra A
2
6 7 48
Barra B Tie
87 87
Proteção de Barramentos Arranjos - Barra simples seccionada
30 Fonte: Prot. Sistemas Elétricos Vol . 3 – Geraldo Kindermann
1
3 4 5
Barra A
2
6 7 48
Barra B
Disj. de seccionamento
Tie
Proteção de Barramentos Arranjos - Barra simples seccionada
31 Fonte: Prot. Sistemas Elétricos Vol . 3 – Geraldo Kindermann
Proteção de Barramentos Arranjos – Barra em anel seccionada
32 Fonte: Prot. Sistemas Elétricos Vol . 3 – Geraldo Kindermann
Proteção de Barramentos Arranjos – Barra em anel seccionada
33 Fonte: Prot. Sistemas Elétricos Vol . 3 – Geraldo Kindermann
Proteção de Barramentos Arranjos – Barra em anel seccionada
34 Fonte: Prot. Sistemas Elétricos Vol . 3 – Geraldo Kindermann
Proteção de Barramentos Arranjos – Barra principal e de transferência
35 Fonte: Prot. Sistemas Elétricos Vol . 3 – Geraldo Kindermann
Proteção de Barramentos Arranjos - – Barra principal e de transferência
36 Fonte: Prot. Sistemas Elétricos Vol . 3 – Geraldo Kindermann
Proteção de Barramentos Arranjos – Barra dupla a 4 chaves
37 Fonte: Prot. Sistemas Elétricos Vol . 3 – Geraldo Kindermann
Proteção de Barramentos Arranjos – Barra dupla a 5 chaves
38 Fonte: Prot. Sistemas Elétricos Vol . 3 – Geraldo Kindermann
Proteção de Barramentos Arranjos - – Barra dupla a 5 chaves
39 Fonte: Prot. Sistemas Elétricos Vol . 3 – Geraldo Kindermann
Proteção de Barramentos Arranjos – Disjuntor e meio
40 Fonte: Prot. Sistemas Elétricos Vol . 3 – Geraldo Kindermann
Proteção de Barramentos Arranjos – Disjuntor e meio
41 Fonte: Prot. Sistemas Elétricos Vol . 3 – Geraldo Kindermann
Proteção de Barramentos Arranjos – Disjuntor e meio
42 Fonte: Prot. Sistemas Elétricos Vol . 3 – Geraldo Kindermann
Proteção de Barramentos Arranjos – Barra dupla e disjuntor duplo
43 Fonte: Prot. Sistemas Elétricos Vol . 3 – Geraldo Kindermann
Proteção de Barramentos Arranjos – Barra dupla e disjuntor duplo
44 Fonte: Prot. Sistemas Elétricos Vol . 3 – Geraldo Kindermann
Proteção de Barramentos Arranjos – Disjuntor e um terço
45 Fonte: Prot. Sistemas Elétricos Vol . 3 – Geraldo Kindermann
Proteção de Barramentos Arranjos – Disjuntor e um terço
46 Fonte: Prot. Sistemas Elétricos Vol . 3 – Geraldo Kindermann