Cap8_Barramentos

PMS/UNIFEI/GQEE

Cap. 8

Proteção de Barramentos

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Proteção de Barramentos

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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

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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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Estatística de faltas

(IEE – 1995 – região da Inglaterra)


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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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relé defeito pick upI I I

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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.


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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

14


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


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)

17

Proteção de Barramentos Proteção diferencial percentual estabilizado

18

Proteção de Barramentos Proteção diferencial de alta impedância

19

• 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

20

• 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

21

• 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


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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


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 em anel seccionada


Proteção de Barramentos Arranjos – Barra principal e de transferência


Proteção de Barramentos Arranjos - – Barra principal e de transferência


Proteção de Barramentos Arranjos – Barra dupla a 4 chaves


Proteção de Barramentos Arranjos – Barra dupla a 5 chaves


Proteção de Barramentos Arranjos - – Barra dupla a 5 chaves


Proteção de Barramentos Arranjos – Disjuntor e meio


Proteção de Barramentos Arranjos – Barra dupla e disjuntor duplo


Proteção de Barramentos Arranjos – Disjuntor e um terço


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