proteção_Sist_Eletr1.ppt

PROTEÇÃO PROTEÇÃO

DE SISTEMAS DE SISTEMAS

ELÉTRICOSELÉTRICOS

INSTR. CRISTOVAM G. BARROSINSTR. CRISTOVAM G. BARROS

FILOSOFIA DA PROTEÇÃOFILOSOFIA DA PROTEÇÃO

FINALIDADE BÁSICA DOS FINALIDADE BÁSICA DOS

DISPOSITIVOS DE DISPOSITIVOS DE

PROTEÇÃO NUM SISTEMA PROTEÇÃO NUM SISTEMA

DE POTÊNCIA:DE POTÊNCIA:

• Remoção de serviço, total ou parcial de equipamentos ou circuitos, que estejam operando sob condições anormais;

•Retirar de serviço, apenas o equi-pamento ou circuito defeituoso de forma a não interferir desordena-damente na operação dos demais;

FINALIDADE BÁSICA DOS DISPOSITIVOS DE FINALIDADE BÁSICA DOS DISPOSITIVOS DE PROTEÇÃONUM SISTEMA DE POTÊNCIA:PROTEÇÃONUM SISTEMA DE POTÊNCIA:

• Supervisionar a operação de um sistema de forma a assegurar o melhor possível a continuidade de alimentação de seus usuários.

• Procurar proteger e/ou salvaguardar os equipamentos, acessórios etc. usados nas instalações, através de comandos, sinalizações, alertas e atuações devidamente coordenadas.

FINALIDADE BÁSICA DOS DISPOSITIVOS DE FINALIDADE BÁSICA DOS DISPOSITIVOS DE PROTEÇÃONUM SISTEMA DE POTÊNCIA:PROTEÇÃONUM SISTEMA DE POTÊNCIA:

Os dispositivos de proteção são complementados nessa tarefa por disjuntores,

que desconectam o elemento defeituoso e isolam completamente a área sob defeito

CONJUNTO RELÉ DISJUNTORCONJUNTO RELÉ DISJUNTOR

TC

CARACTERÍSTICAS GERAIS DE UM SISTEMA DE PROTEÇÃO:

• SENSIBILIDADESENSIBILIDADE

Um sistema de proteção sensível, é aquele capaz de detectar qualquer anormalidade nas grandezas supervisionadas.

Um sistema de proteção rápido é aquele que uma vez detectada a perturbação, deverá isolar o mais rápido possível o componente defeituoso, ou tomar as providências necessárias para corrigir a perturbação, reduzindo assim, as extensões dos danos nos equipamentos.

• VELOCIDADEVELOCIDADE

SELETIVIDADESELETIVIDADE

Um sistema de proteção seletivo deverá isolar tão somente o componente atingido, impedindo a desenergização de outros com-ponentes.

CONFIABILIDADECONFIABILIDADE:

Um sistema de proteção confiável, deverá detectar precisamente a perturbação, evitando um desligamento indevido. Isso quer dizer que se existir o defeito, o sistema de proteção deverá perceber exatamente a natureza dele, e a intensidade com que se manifesta.

CARACTERÍSTICAS GERAIS DE UM SISTEMA DE PROTEÇÃO:

Proteção Primária (Principal)

PRINCÍPIO FUNDAMENTAL DA APLICAÇÃO PRINCÍPIO FUNDAMENTAL DA APLICAÇÃO DE RELÉS DE PROTEÇÃO:DE RELÉS DE PROTEÇÃO:

É considerada a primeira linha de defesa para o sistema de potência. Deve atuar em alta velocidade, (dentro de alguns ciclos).

Cada equipamento do sistema de potência (Gerador, Transformador, Linha, Barra-mento), deve possuir proteção primária .

Os sistemas de proteção podem falhar em função de diversos fatores, tais como:

Alimentação de corrente proveniente do secundário dos TC’s;

alimentação de tensão proveniente do secundário dos TP’s;

alimentação de serviços auxiliares (DC); falha no disjuntor; erro nos ajustes; defeito no relé.

PROTEÇÃO DE RETAGUARDAPROTEÇÃO DE RETAGUARDA

Filosoficamente, a proteção de retaguarda é utilizada para o caso de falha da proteção primária.

CLASSIFICAÇÃO DOS RELÉSCLASSIFICAÇÃO DOS RELÉS

QUANTO À CONSTRUÇÃO:QUANTO À CONSTRUÇÃO:

• Armadura de atração axial;Armadura de atração axial;

• armadura em atração charneira;armadura em atração charneira;

• disco de indução;disco de indução;

• térmicos;térmicos;

• estáticos;estáticos;

• digitais, etc.digitais, etc.

QUANTO À NATUREZA DO PARÂMETRO AO QUANTO À NATUREZA DO PARÂMETRO AO QUAL O RELÉ RESPONDE:QUAL O RELÉ RESPONDE:sobrecorrente (50/51)sobretensão (59)subtensão (27)direcional de corrente (67)direcional de potência (32)diferencial (87)distância (21)frequência (81)sequência negativa (46) temperatura (49) etc.


QUANTO À FORMA DE CONEXÃO DO QUANTO À FORMA DE CONEXÃO DO ELEMENTO SENSITIVOELEMENTO SENSITIVO

Relés Primários: conectados diretamente ao circuito do ele-mento protegido.

Relés Secundários: conecta-dos ao circuito do elemento protegido, através de TC’s e/ou TP’s.


Relé de Atuação Indireta.


Relé de Atuação Direta.

QUANTO AO COMANDO DE ABERTURA QUANTO AO COMANDO DE ABERTURA DO DISJUNTORDO DISJUNTOR

Relés Principais: respondem di-retamente aos parâmetros elétricos de atuação (corrente, tensão ...)


- Auxiliares: servem para multiplicar o número de contatos.- Relés de Tempo: servem para introduzir retardamento na operação.

Relés Suplementares:

QUANTO AO GRAU DE IMPORTÂNCIAQUANTO AO GRAU DE IMPORTÂNCIA

Instantâneo: São considerados como tais, aqueles que possuírem o tempo de operação inferior a 5 ciclos.

- relé de tempo definido;- relé de tempo inverso;- relé de tempo muito inverso;- relé de tempo extremamente inverso.

Temporizados: são considerados como tais, aqueles que permitem um controle em seu tempo de operação. São divididos em:


QUANTO A TEMPORIZAÇÃOQUANTO A TEMPORIZAÇÃO

CARACTERÍSTICA TEMPO DEFINIDOGRANDEZAGRANDEZAGpKGpK

to

t

I.T.

V.I.T.E.I.T.

t

CARACTERISTICA DE TEMPO INVERSOCARACTERISTICA DE TEMPO INVERSOCARACTERISTICA INSTANTANEACARACTERISTICA INSTANTANEA

QUANTO A TEMPORIZAÇÃOQUANTO A TEMPORIZAÇÃO

Normalmente aberto:

Normalmente fechado:


QUANTO AO TIPO DE CONTATOQUANTO AO TIPO DE CONTATO

OPERAÇÃO E CONSTRUÇÃO DE RELÉS ELETROMAGNÉTICOS:

Armadura Axial: consiste de uma bobina que ao ser energizada, atrai para seu interior, um núcleo móvel de ferro. O movimento do núcleo faz fechar um contato elétrico, enviando uma ordem para abertura de um disjuntor.

RELÉS QUE OPERAM POR ATRAÇÃO:

Fundamentalmente existem dois princípios de operação dos relés eletromagnéticos:

Armadura em Charneira : consiste de uma bobina que ao ser energizada, atrai uma armadura que pode girar em torno de uma charneira, fechando um contato

ARMADURA AXIALARMADURA AXIAL

ARMADURA EM CHARNEIRAARMADURA EM CHARNEIRA

CONTATOFIXO

CONTATOMÓVEL

BOBINA

ARMADURA

BOBINA

ARMADURA

CONTATOMÓVEL

DOBRADIÇACOM CHARNEIRA

RELÉS QUE OPERAM POR INDUÇÃO:

Disco de Indução:Disco de Indução: Consiste de um disco condutor, geralmente de alumínio que se movimenta dentro do entreferro de um núcleo magnético. A força que faz o disco girar, é decorrente da indução do fluxo magnético, que por sua vez é originada pela corrente que circula na bobina do relé. Em geral, solidário com o disco, existe a face móvel do contato. Quando o disco gira, fecha-se o contato, desencadeando a ordem de abertura do disjuntor. Variando-se a posição da face móvel, regula-se o tempo de atuação do relé.

DISCO

BOBINA

EIXO

CONTATO MÓVEL

CONTATO FIXO

NÚCLEO

ANEL DE CURTO

•Tambor de Indução:Tambor de Indução: é uma evolução do disco de indução. Consiste de um tambor de alumínio que se movimenta no entreferro de um circuito magnético. Possui menor inércia que o disco, sendo aplicado, onde uma atuação praticamente instantânea é requerida. Este tipo é usado geralmente, para relés com circuitos múltiplos, ou seja, que supervisionam mais de uma grandeza.

RELÉS QUE OPERAM POR INDUÇÃO:

ROTOR CILINDRICO DE INDUÇÃO

NÚCLEO

a) Valor de “PICK-UP”: O valor de pick-up ou acionamento, corresponde ao valor da grandeza que faz com que o relé seja atuado, ainda que lentamente, porém produza comutação na posição de seus contatos.

CONCEITUAÇÃO DOS VALORES DAS GRANDEZAS DE ACIONAMENTO E REARME NA OPERAÇÃO DOS RELÉS:

b) Valor de “DROP-OUT”: O valor de drop-out ou de restabelecimento, corresponde ao valor da grandeza que libera o relé para uma nova operação ou seja, que restitua a posição inicial dos seus contatos.

c) Relação de Rearme: O valor da relação de rearme corresponde a grandeza que mede a capacidade de recomposição do relé. É dada por:

CARACTERÍSTICAS CONSTRUTIVASCARACTERÍSTICAS CONSTRUTIVAS COMUNS NOS RELÉS:COMUNS NOS RELÉS:

é uma unidade do relé, capaz de sinalizar ou identificar a sua atuação. Nor-malmente é operada por um sinal DC.

Esta tem a finalidade de manter atuado o

relé, quando seus contatos principais

caracterizam uma atuação; esta unidade

evita o efeito de recocheteamento dos

contatos principais do relé.

SI - “Seal - in - unit” p/ex. para relé GE

ICS - “Indicador contact switch” p/ex. para relés Westinghouse.

Bandeirola

Unidade de Selo e Sinalização

CARACTERÍSTICAS CONSTRUTIVAS COMUNS NOS CARACTERÍSTICAS CONSTRUTIVAS COMUNS NOS RELÉS:RELÉS:

CONTATO DO RELÉ CONTATO DO RELÉ DE PROTEÇÃODE PROTEÇÃO

CONTATO DO RELÉ CONTATO DO RELÉ AUXILIAR DE AUXILIAR DE

SELAGEMSELAGEM

BOBINA DO RELÉ BOBINA DO RELÉ AUXILIAR DE AUXILIAR DE

SELAGEMSELAGEM

BOBINA DE ABERTURA BOBINA DE ABERTURA DO DISJUNTORDO DISJUNTOR

CONTATO AUXILIAR CONTATO AUXILIAR DO DISJUNTORDO DISJUNTOR

RELÉS ESTÁTICOS:

Alta velocidade de operação, in-dependente da magnitude e localização da falta;

Carga consideravelmente menor, para os transformadores de instrumentos;

Menor manutenção, pela ausência de partes móveis, etc.

Os relés estáticos apresentam as seguintes vantagens básicas em relação aos relés

eletromecânicos:

Os relés estáticos consistem em circuitos transistorizados que desempenham funções lógicas e de temporização.As funções lógicas que são usadas nas unidades de medidas, (tipo distância, direcional e detetor de falta), são as funções E (AND) e OU (OR), basicamente como são representadas abaixo:

RELÉS ESTÁTICOS:

•Neste tipo de temporizador, haverá saída desde que o sinal de entrada permaneça por um certo tempo (t).

•No exemplo ao lado, haverá saída se o sinal de entrada, permanecer pelo menos 12ms. Se o sinal permanecer após 12ms, terá sempre um sinal na saída do temporizador. Se o sinal de entrada não permanecer até os 12 ms, não terá sinal na saída.

RELÉS ESTÁTICOSFUNÇÃO DE TEMPORIZAÇÃO:

TEMPORIZADOR IDATEMPORIZADOR IDA

•Nesse temporizador haverá saída desde que se tenha um sinal de entrada. Desa-parecendo esse sinal de entrada, a saída per-manecerá ainda por um tempo (t). No exemplo ao lado, desaparecendo o sinal de entrada, permanecerá um sinal de saída durante 25ms.

FUNÇÃO DE TEMPORIZAÇÃO:

TEMPORIZADOR VOLTATEMPORIZADOR VOLTA

unidade conversora;

unidade de medição;

unidade de saída;

fonte de alimentação.

RELÉS ESTÁTICOS:

Estrutura Básica

RELÉS ESTÁTICOS:

Estrutura Básica

RELÉS DIGITAIS

São relés eletrônicos gerenciados por microprocessadores. São microcomputadores

específicos a este fim, controlados por um software, onde os dados, registros e calibrações

são digitados.A tecnologia digital tem se tornado a base da maioria dos sistemas em

usinas e subestações, atuando nas funções de Medição, comunicação,

proteção e controle

Auto-diagnóstico - O relé realiza uma supervisão contínua do seu hardware e software, detectando qualquer anormalidade

que surja e que possa ser reparada antes que o relé opere incorretamente ou deixe de fazê-lo na ocasião certa.

RELÉS DIGITAIS

Nos relés Digitais, além das funções de proteção, estão incluídas funções complementares para auxiliar o diagnóstico de sistemas elétricos e análise de faltas, as quais podem ser acessadas remotamente por meio das das opções de comunicação dos relés.

Relés de distancia da ALSTOM

Os relés de distancia microprocessador da linha MICOM série P441 (trip tripolar ) e P442(trip mono e tripolar) da ALSTOM, possuem as seguintes funções de proteção:

Proteção de distancia para faltas entre fase-fase e fase-terra, cada uma com 5 zonas de medição independentes.

Proteção de sobrecorrente instantânea e temporizada com controle direcional independente.

Proteção direcional para falta a terra. Proteção de subtensão. Proteção de sobretensão.

Proteção de sobrecorrente de seqüência negativa direcional ou não, de tempo definido.

Proteção de fechamento sob falta. Proteção de religamento automático sobre falta. Bloqueio e trip por oscilação de potência. Supervisão de perda de tensão secundária do TP. Supervisão transformador de corrente(alarme). Detecção de interrupção de condutor. Proteção de falha de disjuntor.

Relés de distancia da ALSTOM

FUNÇÕES ADICIONAIS

Religamento automático com verificação de sincronismo

Registro de perturbações, faltas e eventos Localizador de faltas – em Km, milhas ou em

porcentagem do comprimento da LT Quatro grupos de ajustes Comunicação serial remota, através de protocolos

DNP3, Courier, Modbus e IEC60870-5/103 Auto monitoramento do disjuntor

Modelo P441 possui:

8 entradas lógicas definidas no projeto 14 relés de saída para trip, alarme, indicação

e controle remoto

Modelo P442 possui:

Religamento mono e tripolar Entrada IRIG-B(opcional) para sincronização

de tempo Conversor fibra óptica para IEC60870-

5/103(opcional) 16 entradas lógicas 21 relés de saída

PROTEÇÃO DE GERADORESPROTEÇÃO DE GERADORES

Os relés de proteção aplicados a geradores têm três objetivos:

Limitar danos no gerador devido a faltas

internas; Minimizar distúrbios ao sistema, devido a faltas internas do gerador, pelo rápido desligamento da má-quina.

• Prevenir o gerador contra o

efeito causado por faltas

sustentadas, (externas), e com-

dições anormais de serviço, que

possam ocorrer no sistema.

CURTO-CIRCUITO NOS ENROLAMENTOS DO ESTATOR:

O releamento é aplicado para detectar basicamente, quatro tipos de falhas no enrolamento do estator, isto é, faltas de fase a fase, faltas à terra, faltas de

espira a espira e circuito aberto no enrolamento.

PROTEÇÃO PARA CURTO-CIRCUITO ENTRE FASESPROTEÇÃO PARA CURTO-CIRCUITO ENTRE FASES

Relé Diferencial de Gerador (87):Para proteger este tipo de falta no estator, emprega-se a proteção diferencial do gerador. Observa-se que o relé diferencial protege apenas a região situada entre seus transformadores de corrente, pois se acontecer algum curto externamente à região protegida, o mesmo não atuará.

CURTO-CIRCUITO NOS ENROLAMENTOS DO ESTATOR:CURTO-CIRCUITO NOS ENROLAMENTOS DO ESTATOR:

CURTO CIRCUITO BIFÁSICO EXTERNOCURTO CIRCUITO BIFÁSICO EXTERNO

IreléIrelé ~ ~ 00O Relé não operaO Relé não opera

CURTO CIRCUITO BIFÁSICO INTERNOCURTO CIRCUITO BIFÁSICO INTERNO

IreléIrelé 00O Relé vai operarO Relé vai operar

DIAGRAMA DE CONTROLEDIAGRAMA DE CONTROLE

RELÉ ESTATOR À TERRA (64-G): (Proteção Falhas Fase -Terra )

PROTEÇÃO DO ESTATOR DO GERADOR PARA CURTO PROTEÇÃO DO ESTATOR DO GERADOR PARA CURTO À TERRA:À TERRA:

Para proteger o gerador contra faltas para a terra, utiliza-se um sensível relé de

sobretensão ligado em paralelo com o resistor ao secundário do transformador de

distribuição.Neste esquema usamos um filtro de terceiro harmônico (FTH) para discriminar a tensão

de 180 Hz que circula pelo neutro em condições normais de funcionamento do

gerador da tensão de falha de 60 Hz.

A máxima tensão que poderá ser aplicada ao primário do transformador de distribuição é aquela causada por uma falha à terra no extremo do enrolamento do gerador, ou seja,

VMAX. = V 3

EG = Tensão entre fases do gerador.No secundário do transformador de distribuição, teremos:

VMAX. = V 3 N

Onde N é a relação de transformação do transformador de distribuição.

EG . 103 (V)

EG . 103 (V)

As causas deste sobreaquecimento são:

SOBREAQUECIMENTO NOS ENROLAMENTOS DO ESTATOR:SOBREAQUECIMENTO NOS ENROLAMENTOS DO ESTATOR:

Sobrecarga;Curto-circuito na laminação do estator;Falhas no sistema de refrigeração do estator.

MÉTODO DO R T D

O método mais eficaz para detectarmos sobre-temperatura, é através de RTD’s (RESISTANCE TEMPERATURE DETECTOR). Os RTD’s são colocados em ranhuras, nos

diversos pontos dos enrolamentos, onde se deseja detectar a temperatura, e formam um dos ramos da ponte de WHEATSTONE.

Quando a temperatura no enrolamento atinge valores pré-

fixados, o RTD desequilibra a ponte de WHEATSTONE,

causando a operação do relé de alarme.

PROTEÇÃO CONTRA SOBRETENSÃO:PROTEÇÃO CONTRA SOBRETENSÃO:

• Proteção importante em máquinas hidráulicas onde uma rejeição plena de carga pode atingir até 1,5 vezes a velocidade nominal.

• Funciona como proteção de retaguarda do regulador de tensão. Deve ser ligada em fonte diferente daquela que alimenta o regulador.

ELEMENTO TEMPORIZADOELEMENTO TEMPORIZADO

• Tensão de Pick-up = 115 a 120% da tensão nominal• Temporização = 1 a 3 segundos

ELEMENTO INSTANTÂNEOELEMENTO INSTANTÂNEO

• Tensão de Pick-up = 130 a 140% da tensão nominal

PERDA DE EXCITAÇÃO EM GERADORES:PERDA DE EXCITAÇÃO EM GERADORES:

PRINCIPAIS MOTIVOS DE PERDA DE EXCITAÇÃO:PRINCIPAIS MOTIVOS DE PERDA DE EXCITAÇÃO:

Perda no campo da excitatriz principal;Abertura acidental do disjuntor de campo;Curto-circuito no campo;Mau contato nas escovas da excitatriz;Falhas no disjuntor de campo;Erros de Operação.

CONSEQÜÊNCIAS DA PERDA DE EXCITAÇÃO:CONSEQÜÊNCIAS DA PERDA DE EXCITAÇÃO:

• O gerador passa a funcionar como gerador de indução, girando acima da velocidade síncrona. Existirá correntes induzidas no rotor, causando sobreaquecimento.

• As correntes do extator poderão atingir duas a quatro vezes a corrente nominal (sobreaquecimento). Teremos ainda:

• Queda de tensões no gerador;

• O gerador passa a receber energia reativa do sistema;

• O sistema poderá perder a estabilidade.

• Como sistema de proteção mais seletivo contra a perda de excitação, emprega-se um relé de distância direcional, do tipo circular, com seu centro situado no eixo negativo dos X do diagrama R - X. Independente das condições iniciais, quando se perde a excitação, a impedância medida nos bornes do gerador, segue uma trajetória desde o ponto situado no primeiro quadrante, (condição normal de operação), até uma região do quarto quadrante, que se alcança somente quando se perde a excitação.

PROTEÇÃO CONTRA MOTORIZAÇÃO:PROTEÇÃO CONTRA MOTORIZAÇÃO:

• A proteção contra motorização é utilizada em benefício da turbina ou do sistema de potência.

• A motorização ocorre quando a turbina não fornece a potência necessária para o gerador funcionar a vazio. Nessas condições, o gerador funciona como motor síncrono retirando potência do sistema.

• Em turbinas hidráulicas, esta proteção evita a cavitação.

• Em turbinas a diesel evita a explosão do combustível não queimado.

RELÉ DIRECIONAL DE POTÊNCIA (32)RELÉ DIRECIONAL DE POTÊNCIA (32)

• Genericamente a proteção é feita utilizando-se relés direcionais de potência, aplicados aos terminais do gerador, que poderão ser usados para alarmar ou disparar o disjuntor de banco da unidade geradora, quando a produção cai abaixo de um nível específico ou fica negativo. (FIGURA)

PROTEÇÃO CONTRA FALTAS PARA A TERRA NO CAMPO DO GERADOR:PROTEÇÃO CONTRA FALTAS PARA A TERRA NO CAMPO DO GERADOR:

• Embora um curto para terra no rotor não ocasione nenhum prejuízo, recomenda-se que que esta falta seja detectada. Um segundo curto poderia submeter o rotor a indesejáveis vibrações.

RELÉ ROTOR À TERRA (64F)RELÉ ROTOR À TERRA (64F)

SOBREVELOCIDADE:SOBREVELOCIDADE:

•A proteção contra sobrevelocidade, nos geradores movidos por turbinas hidráulicas, deve-se principalmente ao fato de que o gerador poderá atingir altas velocidades, devido a inércia dos reguladores de velocidade, no caso de interrupções bruscas de carga.

•Citaremos dois métodos para protegermos geradores, movidos por turbinas hidráulicas, contra sobrevelocidade:

1 - MÉTODO ELÉTRICO:1 - MÉTODO ELÉTRICO:

Este método não deve ser afetado pela tensão do gerador: um GERADOR DE IMÃ PERMANENTE (GIP), é colocado no eixo do gerador. Nos terminais de saída do GIP, está conectado um relé de sobre freqüência (81).Existindo sobre velocidade, o relé 81 opera e retira o gerador do sistema

2 - MÉTODO MECÂNICO :2 - MÉTODO MECÂNICO :

Neste método, um dispositivo mecânico centrífugo (12) é colocado no eixo do gerador, o qual quando da existência de sobrevelocidade, fecha um contato, retirando o gerador do sistemaEstes dois métodos podem ser aplicados juntos num mesmo gerador.

RELÉ 81 - Ajustado em 145% a 148% da velocidade nominal.

DISPOSITIVO MECÂNICO 12 - Ajustado em 152% da velocidade nominal.

Os fabricantes da turbina e gerador nos fornecem, geralmente, estes ajustes.

PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORPROTEÇÃO DE TRANSFORMADOR

• Os defeitos que afetam um transformador podem ser de natureza interna e de natureza externa.

• As avarias internas mais prováveis de acontecer são as seguintes:

Curto-circuito de um dos enrolamentos para terra. Curto-circuito entre dois enrolamentos. Curto-circuito entre grupos de espiras dos enrolamentos.

• Os defeitos externos que podem comprometer a integridade do transformador são basicamente os curto-circuitos e as sobretensões de origem atmosférica ou manobras de chaveamento.

Proteção diferencial do transformador: a proteção diferencial do transformador é capaz não só de eliminar todos os tipos de curto-circuitos internos do transformador, inclusive entre espiras.

I RELÉ = I1 - I2I RELÉ 0

CURTO-CIRCUITO EXTERNOCURTO-CIRCUITO EXTERNO

CURTO CIRCUITO INTERNOCURTO CIRCUITO INTERNO

I RELÉ = I1 + I2I RELÉ = I1 + I2I RELÉ ELEVADAI RELÉ ELEVADA

Razões do emprego do relé diferencial Percentual:

Não existência das relações dos TC’s desejados; Mudança nas relações de transformação do

transformador devido ao comutador sob carga (L.T.C.); Saturação dos TC’s quando de falhas externas.

Proteção de Sobrecorrente( 51): Proteção de Sobrecorrente( 51):

• Para transformadores de média e pequena potência, em que a importância econômica é menor, se utiliza para a proteção contra curto-circuitos, ou como proteção de retaguarda para faltas externas, relés de sobrecorrente, em vez de relés diferenciais.

RELÉ DE CARCAÇA (64)• Em sistemas com neutro aterrado, a proteção do transformador pode ser

feita isolando-se o tanque da terra, exceto por uma ligação através de um TC, em cujo secundário coloca-se um relé de sobrecorrente.

• Tal proteção é sensível a defeitos das buchas ou enrolamentos para carcaça.

• Oferece a vantagem de ser muito econômico, entretanto, sua aplicação se restringe a transformadores com potência abaixo de 40 MVA.

RELÉ DE GÁS (BUCHHOLZ) ( 63):

É um relé altamente sensível, destinado a proteger o transformador contra defeitos que possam ocorrer no interior do tanque.

Deverá atuar quando houver um curto-circuito:Entre duas ou mais espiras;Entre espiras e o núcleo e;Entre espiras e o tanque.

• A formação de gás na parte superior do relé (lentamente) devido ao arco produzido por um defeito interno, atuará a bóia superior fechando o contato de alarme.

• Quando houver expansão brusca do óleo, a bóia inferior reagirá ao fluxo do óleo, antes mesmo que os gases atinjam o relé, desligando o equipamento defeituoso.

RELÉ DE GÁS (BUCHHOLZ) ( 63):

FUNCIONAMENTO:FUNCIONAMENTO:

DESCRIÇÃO DOS DISPOSITIVOS DE ALARME:DESCRIÇÃO DOS DISPOSITIVOS DE ALARME:

• O termômetro para líquido isolante tem por objetivo detectar a temperatura do ponto mais quente do óleo, localizado numa superfície abaixo da tampa principal do transformador.

• Normalmente vem equipado com contatos auxiliares que podem ser usados para acionamento dos dispositivos de refrigeração (ventiladores) e de proteção.

Temperatura do óleo (26):

DIAGRAMA DE CONTROLE

O termômetro pode possuir 2 pares de contatos, como por exemplo:óleo a 85ºC soa alarme;

óleo a 100ºC Retira transformador de serviço.

IMAGEM TÉRMICA (49) :

• A temperatura do enrolamento varia mais rapidamente do que a temperatura do óleo.

• É mais segura e rápida a informação de temperatura dada pelo enrolamento.

• Como não é possível medir-se diretamente a temperatura do enrolamento, utiliza-se um método indireto, que é conhecido como “IMAGEM TÉRMICA”.

Descrição e Funcionamento:

O primário de um TC é ligado a uma fase do enrolamento, cuja temperatura se deseja medir. A corrente do secundário do TC, proporcional à corrente do enrolamento, alimenta uma resistência de aquecimento (elemento aquecedor), montada geralmente num dispositivo estanque cheio de óleo. Esta resistência aquece o óleo do depósito, no qual está também instalado um dispositivo sensor de temperatura que pode ser o bulbo de um termômetro, termostato ou uma sonda de resistência.

• O termômetro possui contatos para comandar estágios de refrigeração, dar alarme e desligamento, como por exemplo:

• 60ºC partida dos ventiladores (1º estágio);• 70ºC partida dos ventiladores (2º estágio);• 105ºC alarme;• 120ºC desligamento.

IMAGEM TÉRMICA (49) :

• Destina-se a indicação vi-sual e controle do nível de óleo no tanque conser-vador dos transforma-dores.

• Os transformadores de menor importância, em geral, são equipados com um simples tubo de vidro em comunicação direta com o tanque conservador de óleo.

INDICADOR DE NÍVEL DE ÓLEO (71):

• O indicador magnético de nível de óleo mostra externamente o nível de óleo do transformador (sem necessidade de furos em suas paredes para a passagem de partes móveis do indicador). Dispõe também de circuitos de alarmes que são acionados quando o nível de óleo atinge valores críticos para a operação do equipamento.

INDICADOR DE NÍVEL DE ÓLEO

PROTEÇÃO DE LINHAS DE TRANSMISSÃO:

PROTEÇÃO DE SOBRECORRENTE:Trata-se de uma proteção bastante simples aplicada em circuitos, cuja importância não justifica os custos da implantação de uma proteção sofisticada. É uma proteção que requer revisões freqüentes dos ajustes à medida que a configuração do sistema varia, com conseqüentes mudanças nos níveis de curto-circuito.

ESQUEMA COM DOIS RELÉS DE ESQUEMA COM DOIS RELÉS DE FASE E UM DE NEUTROFASE E UM DE NEUTRO

Operam RA e RC

Opera RA

Opera RC

Opera RN (mais sensível)

Curto bifásico AB

Curto bifásico BC

Curtos Fase-Terra

Curto trifásico

PROTEÇÃO DE LINHAS DE TRANSMISSÃO:

PROTEÇÃO DE SOBRECORRENTE:

Operam RA, RB e RC

Operam RA e RB

Operam RB e RC

Opera RN (mais sensível)

Curto bifásico AB

Curto bifásico BC

Curtos Fase-Terra

Curto trifásico

Esquema com 3 relés de fases e 1 de neutro

Os relés de fase possuem ajustes iguaisOs relés de fase possuem ajustes iguais• Mesma corrente de Pick-up (Tape)Mesma corrente de Pick-up (Tape)• Mesma temporização (curva)Mesma temporização (curva)

Características dos Relés: A faixa de atuação das unidades temporizadas deve permitir

ajustes superiores a maior corrente de carga prevista na linha, e ajustes inferiores ao menor nível de curto-circuito do ponto mais distante que se deseja proteger. Geralmente tenta-se ajustar esta unidade de forma a também proteger a linha remota, servindo como proteção de retaguarda à proteção daquela linha.

Quanto à unidade instantânea, a sua utilização só é eficiente em linhas onde o nível de curto-circuito no início da linha é bastante superior ao nível de curto-circuito no final da mesma

Necessidades de Relés Direcionais:

Quando o sistema é tal que circulam correntes nos relés para curtos na “frente” e “atrás” dos mesmos, isto é, curtos na direção de trip e na direção de não trip, começam a surgir dificuldades de coordenação.

CURTO NO PONTO “A”CURTO NO PONTO “A”

- T de R 3 < t de R4 para uma corrente I / 2- T de R 3 < t de R4 para uma corrente I / 2

CURTO NO PONTO “B”CURTO NO PONTO “B”

- T de R 3 > t de R4 para uma corrente I / 2- T de R 3 > t de R4 para uma corrente I / 2

CONCLUSÃOCONCLUSÃO: :

Impossível termos T R 3 < T R4 para Impossível termos T R 3 < T R4 para uma corrente I/2 e T R3 > T R4 para a uma corrente I/2 e T R3 > T R4 para a mesma corrente I/2mesma corrente I/2

SOLUÇÃO: R3 e R4 devem ser direcionaisSOLUÇÃO: R3 e R4 devem ser direcionais

PROTEÇÃO DE DISTÂNCIA:

• A utilização de relés de distância na proteção de linhas é recomendada para sistemas de extra alta tensão e em níveis de tensões inferiores, quando a utilização de relés de sobrecorrente conduzirem a altos tempos de eliminação de defeitos, ou mesmo a descoordenação.

• Os relés de distância têm seu desempenho pouco afetado pelas variações dos níveis de curto-circuito, sendo portanto bem mais imunes às mudanças de configuração do sistema, que os relés de sobrecorrente.

• Os relés de distância medem a relação entre a tensão e a corrente aplicada aos terminais, ou seja, medem uma impedância, e operam quando esta impedância se localiza dentro dos limites de atuação dos mesmos.

• a relação entre a tensão Vf e a Corrente If aplicados ao relé, representa a impedância Zf entre o ponto de instalação do relé e o local da falta, e como a impedância Zf é proporcional à distância entre estes pontos, pode-se dizer que o relé mede a distância de falta, daí vindo a denominação de relé de distância.

Princípio de Funcionamento


As características dos relés de distância são normal-mente representados no plano R - X, onde o centro deste representa o ponto de instalação dos relés. Po-deremos representar neste mesmo plano a caracte-rística do sistema para as diversas condições de operação, e termos então uma visão do desempenho dos relés para estas condições.


Plano R - X:

O relé terá torque positivo para impedâncias medidas que se localizem internamente ao círculo, e torque negativo para impedâncias medidas lo-calizadas externamente ao círculo. Observa-se que o relé possui característica não direcional.

PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS DOS RELÉS DE DISTÂNCIA:

RELÉ TIPO IMPEDÂNCIA

•O relé terá torque positivo para impedâncias medidas que se localizam internamente ao círculo, e torque negativo para as impedâncias medidas, loca-lizadas externamente ao círculo. Observa-se que o relé possui característica direcional.


RELÉ TIPO ADMITÂNCIA

O relé terá torque positivo para impedâncias medidas localizadas abaixo da reta característica e torque negativo para impedâncias medidas localizadas acima da reta característica. Observa-se que o relé possui característica não Direcional.


RELÉ DE REATÂNCIARELÉ DE REATÂNCIA

1ª zona: - ALCANCE: 80% A 90% DA LT PROTEGIDA.

- TEMPORIZAÇÃO: NSTANTÂNEA.

2ª zona: - ALCANCE: 120% A 130% DA LT PROTEGIDA.

- TEMPORIZAÇÃO: 0,3 A 0,4 SEGUNDOS.

3ª zona: - ALCANCE: 150% DA LT PROTEGIDA

- TEMPORIZAÇÃO: 0,6 SE-GUNDOS.

ESQUEMAS BÁSICOS DOS RELÉS DE DISTÂNCIA:

TELEPROTEÇÃO DAS LINHAS DE TRANSMISSÃO:

ESQUEMAS USANDO CANAL PILOTO E RELÉS DE DISTÂNCIA

• Neste esquema utiliza-se a primeira zona (zona de subalcance) do esquema básico de proteção de distância para acionar a transmissão de um sinal de alta frequência para o terminal remoto, cujo receptor comandará a abertura deste terminal.

• Como qualquer defeito interno à linha, estará dentro da primeira zona de pelo menos um dos terminais, teremos então a eliminação instantânea destes defeitos.

TRANSFERÊNCIA DE DISPARO DIRETO DE SUBALCANCE (DUTT)


• Neste esquema, a primeira zona também é utilizada para acionar a transmissão do sinal de alta frequência para o terminal remoto, porém a recepção deste sinal somente provocará a abertura instantânea do terminal, se a segunda zona deste também atuar.

• Este esquema também proporciona abertura instantânea dos disjuntores da linha para qualquer defeito interno à mesma.

TRANSFERÊNCIA DE DISPARO PERMISSIVO DE SUBALCANCE (PUTT)


• Este esquema difere do PUTT somente no fato de que a transmissão do sinal de alta frequência é feita pela atuação da segunda zona, ao invés da primeira zona, e sua atuação é mostrada na figura abaixo.

• Sua vantagem em relação ao PUTT é que, para todos os defeitos internos à linha, haverá a ordem de abertura instantânea dos terminais da mesma, pela atuação das segundas zonas, reforçando assim a atuação também instantânea da primeira zona de pelo menos um dos terminais.

TRANSFERÊNCIA DE DISPARO PERMISSIVO DE SOBREALCANCE (POTT)


• Este esquema deverá possuir em cada terminal uma unidade de distância “vendo”no sentido inverso ao da linha, conhecida como unidade de bloqueio. Esta unidade poderá ser acrescentada ao esquema básico dos relés de distância, ou poderá simplesmente ser retirada uma zona (1ª ou 3ª) do esquema básico, e utilizada como unidade de bloqueio.

• A lógica de atuação do esquema é feita usando as informações da segunda zona e da unidade de bloqueio de cada terminal.

COMPARAÇÃO DIRECIONAL

RELIGAMENTO AUTOMÁTICO

A melhoria da continuidade do serviço, baseia-se no fato de que a maioria dos defeitos em linhas, são de natureza transitória e são defeitos em um período muito pequeno de tempo de desenergização da ordem de 10 a 30 ciclos.

Com a instalação do religamento automático limita-se as interrupções da LT a menos de um segundo para a maioria dos defeitos.

A extinção do arco requer a desionização e dispersão ao vento do gás formado, para evitar a reincidência do defeito

RAZÕES PARA USO DO RELIGAMENTOAUTOMÁTICO

• Melhorar a continuidade do serviço

• Manutenção da estabilidade do sistema


A vantagem da manutenção da estabilidade acontece apenas quando o defeito é transitório. Para defeitos permanentes, esta fica comprometida e aumenta a instabilidade do sistema. Felizmente a maioria dos defeitos são de natureza transitória.

Em circuitos de distribuição são feitas várias tentativas de religamento automático.

Em circuitos de transmissão é feita apenas uma tentativa de religamento. Caso seja sem sucesso, ocorre o bloqueio dos disjuntores.


Religamento Monopolar: há a necessidade de disjuntores que tenham mecanismo de acionamento independentes para cada pólo, além de relés que distingam e selecionem a fase defeituosa.

Este tipo de religamento é comumente utilizado quando se tem apenas um circuito interligando os dois sistemas ou instalações.

Tem a vantagem de aumentar a estabilidade e não desenergizar as cargas.

TIPOS DE RELIGAMENTOS AUTOMÁTICO

• Religamento Monopolar

• Religamento Tripolar


Religamento Tripolar: Independente do tipo de defeito, abre os três polos do disjuntor, dispensando a releagem especifica do religamento monopolar e utiliza disjuntores com seus sistemas de acionamento menos complexos. Este religamento é comumente utilizado quando se tem mais de um circuito interligando os dois sistemas ou instalações. Tem que estipular qual dos terminais energizará linha e qual fechará o paralelo.

O sistema de religamento, para maior confiabilidade, deve operar com um sistema razoável de teleproteção com transferência de disparo ou aceleração de zona para o terminal remoto. Este fato é importante para garantir a desenergização da LT antes do início do ciclo de religamento

PROTEÇÃO DE BARRAMENTO

Um esquema de proteção num sistema elétrico de potência dever cobrir todos os aspectos possíveis para a deteção e eliminação de todos os defeitos ou anormalidades que possam ocorrer.No caso particular de barramentos, a anormalidade que deve ser detectada e isolada, são os curtos-circuitos no barramento:

Fase-terraBifásico-terraBifásicoTrifáscio


ORIGEM DOS CURTOS-CIRCUITOS NOS BARRAMENTOS

• Rompimento da isolação devido à prolongadas e excessivas sobretensões• Esquecimento de objetos acidentalmente no barramento

• Falha de bloqueio de eventuais manobras de aterramento, com energização de um barramento aterrado


MODO DE PROTEÇÃO DOS BARRAMENTOS:

Através das 2ª zonas dos relés de Distâcia das outras extremidades das LT’s conectadas no barramento em

questão, e através das proteções de retaguarda(sobrecorrente ou impedancia) dos

transformadores ou geradores conectado à barra.

É o modo de operação chamada “remota”

AA

BB1º ZONA1º ZONA

2º ZONA2º ZONA

2º ZONA2º ZONA

1º ZONA1º ZONA


MODO DE PROTEÇÃO DOS BARRAMENTOS:

Esquemas Diferenciais Percentuais: São esquemas de proteção bastante semelhantes ao esquema de

proteção percentual de Transformadores.

O

R R R

BARRACurto Externo: Relé não

opera. Pouca corrente na bobina de

operação(erro do Tc).

Curto Interno: Relé opera. A restrição torna-se pequena e a corrente de operação grande.

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