Reles de Protecao

INTRODUO PROTEO DE SISTEMAS ELTRICOS

CAP. VI -

1

CAPITULO

VI


VI.1 FILOSOFIA GERALEm linhas gerais, podemos dizer que essa rea de Proteo, se constitui num campo especfico de estudos e que pode ser considerado como uma extenso da Anlise de Sistemas de Potncia, podendo ainda, ser analisada segundo dois grandes aspectos de pertinncia, a saber: o primeiro, diz respeito s funes de proteo; essas funes tm ao longo dos tempos, se mantido de formas relativamente coerentes, ou seja, suas caractersticas de respostas operacionais, relaes grficas, critrios de aplicaes, limitaes, performances e outras mais, no sofreram expressivas alteraes ao longo desses ltimos anos...! Observemos que para muitas dessas funes de proteo, por exemplo, a de sobrecorrente instantnea e temporizada No. (50/51), a diferencial No. (87), a de distncia No.(21), a de sub- e sobretenso No. (27/59) e outras mais, elas mantm ainda hoje, suas caractersticas operacionais, de forma bem semelhante s utilizadas duas ou trs dcadas atrs. Dessa forma, as literaturas clssicas (com 10 a 20 anos de edio) [1,2,3,4,5,6], que analisam a sistemtica operacional dessas Protees aplicadas em Sistemas Eltricos, continuam em suas linhas gerais, vlidas at hoje, em sua maioria, com 90% ou mais de contedo ainda salutar em nossos dias !!! Entretanto, um segundo aspecto de pertinncia rea de Proteo, diz respeito aos equipamentos e dispositivos afins. Aqui, as consideraes so completamente diferentes. Observemos por exemplo, que na rea de equipamentos, a tecnologia de disjuntores de 30 anos atrs, era predominantemente, os clssicos disjuntores a leo, enquanto que hoje, predomina os disjuntores a gs SF6 em MT/AT/EAT e a vcuo na MT. Alm disso, a utilizao de sistemas eletrnicos de monitorao de seus circuitos de comando acrescido de uma melhoria em tecnologia de componentes, os tornaram muito mais seguros, confiveis e rpidos.Ronaldo Rossi


CAP. VI -

2

De forma anloga, para os dispositivos convencionais de proteo, os chamados Rels de Proteo, a situao no diferente. Vejamos que 30 a 40 anos atrs, somente dispnhamos no mercado de unidades eletromecnicas, eventualmente, um modelo ou outro, com componentes eletrnicos, ou os mais recentes (dcada de 80), fabricados com tecnologia analgica ou de estado slido. Essa tecnologia eletrnica, evoluiu de forma fantstica nessas ltimas dcadas, observadas sob os diferentes aspectos tecnolgicos e numa velocidade que dispensa maiores comentrios. Observemos que a evoluo da tecnologia eletrnica aplicada a Rels de Proteo, iniciou em meados dos anos 60, com o uso de componentes de estado slido, evoluindo das condies de uso de componentes discretos para os integrados em meados dos anos 70 e o incio das lgicas digitais combinadas com as analgicas integradas entre os anos 70 e 80. A partir dos anos 90, consolidou-se a era digital microprocessada, ou seja, rels numricos, que hoje a tecnologia predominante de fabricao de tais componentes. Entretanto, cabe aqui salientar, a despeito dessa realidade, que cerca de 60 a 70% (ou mais) dos rels instalados nos sistemas eltricos no Brasil, ainda so pertinentes s tecnologias de 20 ou 30 anos atrs, o que necessariamente, ainda exige recursos e atenes provenientes de tcnicos para atendimentos, manutenes, peas sobressalentes, caixas de aferies, etc. Dessa forma, olhando sob esses dois aspectos, a proposta desse nosso trabalho, de se fazer uma avaliao geral nas aplicaes desses dispositivos, sem no entanto, preocuparmos excessivamente com os aspectos tecnolgicos de suas fabricaes, ou seja, voltar as atenes mais para os aspectos tcnicos de suas funes e das aplicaes correspondentes.

VI.2 FINALIDADES DA PROTEOOs dispositivos de proteo usados em sistemas eltricos, em geral, devem ser aplicados visando os seguintes aspectos: a) b) c) Monitorao geral do sistema supervisionado. Remoo de servio de equipamentos e sistemas faltosos Prover interrupes no suprimento, total ou parcial, respeitando os critrios operacionais que lhe foram destinados.Ronaldo Rossi


CAP. VI -

3

d) e)

Prover as devidas sinalizaes e alarmes advindas de uma dada operao no sistema, por ele supervisionada. Predies e mutaes adaptativas em funo do comportamento do sistema monitorado e da programao que lhe fora imposta. ( apenas para os rels numricos ou microprocessados )

f)

outras...

VI.3 FATORES BALIZADORES DA FILOSOFIA DA PROTEOPara que as finalidades de aplicao dos dispositivos de proteo possam ser alcanadas com o xito desejado, necessrio o cumprimento e a observncia de uma srie de condies, que em linhas gerais, pode ser resumida da seguinte forma: a) b) Confiabilidade Sensibilidade desempenho seguro e de acordo com o programado. capacidade de operao para pequenos sinais de desvio da grandeza monitorada c) capacidade de resposta compatvel com a intensidade da perturbao e segurana operacional do sistema d) capacidade de discernimento do local da falta e coordenao temporizada da operao do sistema global de proteo e) f) Custos / Economia / Fatores de Risco so diretrizes da ordem do dia.!! Mantenabilidade - flexibilidade para a realizao das manutenes diversas, isto : g)Ronaldo Rossi

Velocidade -

Seletividade -

Simplicidade e facilidade de acesso Peas sobressalentes reposies imediatas Instrues operativas Manuais atualizados Suporte tcnico dos fabricantes.....!!!!

Capacitao Pessoal/Recursos Humanos- funo auto-esclarecedora !!


CAP. VI -

4

VI.4 ZONAS DE ATUAO DA PROTEOPara um bom planejamento da operao da proteo, usual recorrermos aos critrios de distribuio de atribuies por zonas, da seguinte forma: a) b) c) d) Definio da Filosofia operacional da Proteo a ser aplicada Posicionamentos de TC's TP's e Disjuntores envolvidos Configuraes do sistema protegido arranjo de barras, intertravamentos. Zonas de Proteo: Gerao / Unitria ou em Bloco Transformao Barramentos Transmisso / Distribuio Equipamentos terminais: cargas ( motores, fornos, circuitos, instalaes, etc ) compensadores ( bancos de capacitores, de reatores )

VI.5 CRITRIOS E PRIORIDADES OPERACIONAIS DA PROTEOEste item diz respeito s configuraes operacionais envolvendo dois ou mais sistemas de proteo atuantes sobre um mesmo componente. Para tais configuraes, so usuais as seguintes terminologias e critrios operacionais: a) b) Proteo Principal - Primria Proteo de Retaguarda ( "back up" ) Secundria c) Ronaldo Rossi

Local / Remota Pontos de atuao Conexes Concessionrias de EE Sistemas Eltricos Industriais Sistemas Prediais, outros...

Natureza do Sistema Protegido


CAP. VI -

5

VI.6 VI.6.1

RELS DE PROTEO INTRODUO

Os rels de proteo so dispositivos destinados a monitorar a operao de um ou mais equipamentos e/ ou circuitos em uma dada instalao eltrica, tal que, quando uma ou mais grandeza(s) por ele supervisionada(s), exceder(em) aos valores prestabelecidos, (ajustados) de operao, tais rels operam e emitem uma ordem de comando e/ ou controle e/ou alarme, a qual se destina a um ou mais equipamento(s) receptor(es) especfico(s), que prover(o) as tomadas de decises, seguindo rigorosamente os critrios que lhe foram previamente determinados, tentanto assim, minimizar danos e/ ou prejuzos maiores impostos aos equipamentos e circuitos por ele supervisionados. Para que essas providncias possam ser executadas, necessrio que os rels possuam unidades operativas, compatveis com as funes que lhe so debitadas. Assim, em geral esses dispositivos so basicamente constitudos de duas unidades distintas, a saber: uma primeira, denominada de Unidade de Medio (UM), onde so processadas as devidas comparaes de nveis entre a(s) grandeza(s) supervisionada(s) e as suas referncias ajustadas ("setting point"), bem como, uma unidade auxiliar de temporizao e sinalizao, (quando aplicvel), e a segunda, denominada de Unidade de Sada (US) do rel, a qual permitir o interfaceamento deste rel com a sua unidade receptora de comando e ou controle, como por exemplo, bobinas de abertura ou de fechamento de disjuntores, ou rels auxiliares de controle, sinalizao, alarmes, etc. Conforme j fora mencionado anteriormente, esses dispositivos sofreram ao longo desses ltimos anos, alteraes significativas quanto s tecnologias utilizadas em suas fabricaes, as quais evoluram a partir das antigas unidades eletromecnicas (dcadas: 1930/40/50/60/70....) para as atuais digitais numricas (a partir dos anos 90) passando por estgios intermedirios, de tecnologia rapidamente obsoletada, como foram por exemplo, os rels estticos solid state, (dcadas de 1970/80), e que se encontra atualmente em fase de extino !!! Todavia, importante salientar mais uma vez, que a tecnologia mudou e muito, levando consigo muitos de seus usurios e fabricantes, porm a maioria das funes de proteo por eles utilizadas e desenvolvidas, permanece ainda hoje em uso corrente, disponveis e aprimoradas com provimentos e implementaes de mais recursosRonaldo Rossi


CAP. VI -

6

operacionais, acomando mltiplas funes simultaneamente realizadas, possibilitadas pela nova tecnologia de integrao digital existente nos modernos dispositivos de proteo digital. Apenas para dar uma idia geral da evoluo dessa tecnologia e apresentar algumas dessas caractersticas construtivas e operacionais de alguns desses tipos de rels, mostraremos a seguir um conjunto de figuras que acreditamos possam auxiliar o leitor a fazer tais interpretaes.

VI.6.2

ASPECTOS CONSTRUTIVOS

-

TECNOLOGIA

Definio Normas ANSI C37.90-1978/ ABNTRel um dispositivo por meio do qual um equipamento eltrico operado quando se produzem variao nas condies deste equipamento ou do circuito em que ele est ligado e/ou em outro(s) equipamento(s) ou circuito(s) associado(s).

Classificao dos Rels:Os rels podem ser classificados em cinco categorias, auto explicativa, a saber: I) II) III) IV) V) Rels de Proteo Rels de monitorao ou superviso Rels de programao Rels de regulao Rels auxiliares

Para essas cinco categorias podemos ainda acrescentar outras sub-classificaes, como segue: a) Quanto s grandezas fsicas de atuao: Eltricas Mecnicas Trmicas ticas Etc.

b) Quanto natureza das grandezas a que respondem: Corrente Tenso Potncia Freqncia Presso Temperatura , etc....Ronaldo Rossi


CAP. VI -

7

c) Quanto construo: Eletromecnicos Mecnicos Eletrnicos Estticos Trmicos Etc.

d) Quanto s funes a que respondem: Sobrecorrente Sobretenso Subtenso Direcional Diferencial Distncia Seqncia Negativa Freqncia Etc.

e) Quanto natureza de alimentao: C.A (AC) C.C.(DC)

f) Quanto ao grau de importncia: Principal (Primria) Intermedirio ou Retaguarda (Back-up): (Secundria)

g) Quanto posio dos Contatos: Normalmente Aberto - (NA/NO) Normalmente Fechado - (NF/NC)

h) Quanto forma de conexo ao elemento sensor: Rels Primrios conectados diretamente ao circuito primrio Rels Secundrios conectados atravs de redutores de medida como TCs e/ou TPs

i) Quanto s aplicaes: Mquinas Rotativas Mquinas Estticas Motores Geradores Compensadores Sncronos Transformadores Capacitores Reatores Conversores

Ronaldo Rossi


CAP. VI -

8

Linhas de transmisso e de distribuio, etc...

j) Quanto temporizao: Instantneas Sero considerados como tais, aqueles que possurem o tempo de operao inferior a 20 (mseg). OBS.: 1 Hoje j existem rels, comercialmente difundidos que operam em tempo extremamente curto, por exemplo: Rels digitais instantneos que apresentam top < 10 mseg. So considerados rels de alta velocidade aqueles que possuem um tempo de operao, compreendido entre 10 e 30 mseg.

2

Temporizados: Sero considerados como tais, aqueles que permitirem um controle em seu tempo de operao. A temporizao pode ser considerada mecnica ou eltrica e eles se classificam da seguinte forma: Tempo definido D.T. Tempo inverso I.T. Tempo muito inverso V.I.T. Tempo extremamente inverso E.I.T. Tempo moderadamente inverso M.I.T. Tempo associado: definido e inverso I.D.M.T.

Observao: Para rels de sobrecorrente, esta classificao amplamente usada, acrescentando-se ainda, as caractersticas de tempo curto(TC) e tempo longo(TL) os quais possuem caractersticas de aplicao bem especficas. As varias famlias de curvas originadas para cada uma dessas caractersticas, so geradas a partir de equaes previstas em Normas, tais como a ANSI C37.90 para rels Americanos e normas equivalentes BS-142 - IEC 255 - NBR-7099 para rels Europeus e Brasileiros respectivamente. Fazendo-se uma comparao mais direta entre essas duas normas, verifica-se pequena discrepncia entre as correspondentes caractersticas de operao desses rels. Esse fato pode assumir uma ligeira importncia apenas em termos de estudos de coordenao e seletividade da proteo. Essas caractersticas podem ser graficamente interpretadas conforme mostram as figuras a seguir:

Ronaldo Rossi


CAP. VI -

9

Fig. VI.1 Caracterstica Tempo Definido.

Fig. VI.2 Caracterstica Instantneo

Fig. VI.3 Caractersticas de Tempo Inverso

Ronaldo Rossi


CAP. VI -

10

Condies operativasAinda de acordo com a norma ANSI C37.90, a operao dos rels, devem obedecer alguns parmetros, conforme mencionado abaixo: a) Temperatura ambiente: 20C a +55C b) Altitude: 95%.

Caractersticas construtivas comuns nos relsa) Bandeira ou Target uma unidade auxiliar existente em rels eletromecnicos e que capaz de sinalizar ou identificar a atuao do mesmo . Normalmente operada por um sinal DC. b) Unidade de Selo (e sinalizao) Esta unidade tem a finalidade de manter atuado o rel, quando seus contatos principais caracterizam uma atuao; esta unidade evita o efeito de recocheteamento dos contatos principais do rel. identificaes abaixo: SI seal-in unit por exemplo, para rels eletromecnicos da GE Em rels eletromecnicos, usual se encontrar as

ICS indicator contact switch por exemplo, para os antigos rels EM da Westinghouse, hoje incorporada pela ABB, etc. Normalmente a operao desta unidade feita por sinal DC e usualmente encontramos valores tpicos de tapes de corrente de 0,2 (1,0) 2,0 A para sua atuao.

VI. 4 Princpios de Funcionamento de Relsa. Principio de Induo Eletromagntica Conceitual e construtivamente, este um dos tipos mais simples de rels de proteo. Baseia-se no principio de funcionamento de um motor de induo, que recebendo uma tenso (ou corrente) em seu enrolamento primrio (bobina do rel) cria um fluxo que se fecha pelo ncleo, induzindo um torque eletromagntico em seu secundrio, que usualmente um rotor, na forma de um disco, ou um tambor cilndrico. Existem dois tipos bsicos de rels que utilizam este principio: Tipo Disco e Tipo Copo de Induo. a.1) Rels Eletromecnicos _ Tipo Disco de Induo Consistem fundamentalmente de uma bobina, que apresenta varias derivaes ou TAPES e que est montada sobre um ncleo ferromagntico, o qual possui um pequenoRonaldo Rossi


CAP. VI -

12

entreferro (GAP), por onde passa um disco, normalmente de alumnio, o qual recebe o fluxo concatenado no ncleo, conforme se pode observar na figura VI.4.

e = d

dt

Fig. VI.4 Rel tipo disco de induo Conforme se pode ver, o disco est solitrio a um eixo apoiado sobre um sistema de baixo atrito; a este eixo est presa uma mola espiral, que desenvolve uma ao de restrio ao movimento do disco (conjugado antagnico), permitindo assim estabelecer uma condio de controle para a operao do rel; isto , se a ao magntica for maior que a fora mecnica da mola, o disco gira e o eixo deslocar um contato mvel (-) montado sobre si, at se encontrar com um outro fixo (+), caracterizando a completa operao do rel. Encontra-se ainda montado sobre o eixo, um dispositivo em forma de um dial que regula a distncia entre as posies dos contatos mvel e fixo. Evidentemente, para um mesmo pulso de corrente de tenso, o tempo de fechamento dos contatos ser maior ou menor, dependendo da distncia relativa entre eles; assim, esse dispositivo atuar como um controlador do tempo de operao desses rels e chamado de Seletor ou DIAL DE TEMPO (DT) ou ainda, de Alavanca de temporizao do rel (Rels EM). Um im permanente em forma de U, normalmente envolve parte do disco a atua sobre o mesmo como se fosse um freio magntico permitindo um aumento ou uma reduo na ao de restrio (frenagem) ao seu movimento. um recurso auxiliar utilizado na regulagem e calibrao de Rels Eletromecnicos. A fora magntica desenvolvida nessa induo ser a responsvel pelo torque magntico imposto ao disco (torque motor) que contrabalanado com a ao do torque

Ronaldo Rossi


CAP. VI -

13

mecnico (Km) da mola de restrio e da frenagem magntica, permite escrever a equao de operao do rel:

T = K ' M 1 M 2 sen K M

M 1 = M 2 = Mmagntico induzido e a equao ficar reduzida a:

= 90tem-se o mximo conjugado

se por construo, for usado o ngulo 90., ento,

T = K 1|M 2 KMAssim, se o rel considerado for de corrente, tem-se uma bobina de baixa impedncia, possuindo vrios TAPES e que ser conectada ao secundrio de um TC, que a alimentar com uma corrente Is, imagem do valor primrio Ip, a qual ser responsvel pela induo do fluxo (m) e portanto, gerando assim, uma equao de operao do rel de corrente, dada por:

T = K1 I s

2

KMno circuito

e analogamente, se o rel for de tenso, teremos uma bobina de alta impedncia conectada ao secundrio de um TP, cuja tenso aplicada induzir o fluxo anterior, ou sejam

magntico do rele e portanto, obtendo-se assim uma equao de operao similar a

T = K 2V 2 KMImportante observar que em ambas equaes, a grandeza de operao derivada do fluxo m existente no ncleo e varivel com o quadro de seu valor.

a.2)

Rels Eletromecnicos Tipo Copo de Induo.

Esse tipo construtivo de rels uma variao aprimorada em relao ao tipo Disco de Induo. O princpio o mesmo e constitudo de um ncleo, sobre o qual existem normalmente 4 ou 8 bobinas distribudas conforme mostrado na figura VI.5. caso anterior. Neste caso, o rotor um cilindro oco, normalmente de alumnio, substituindo ento o disco do

Ronaldo Rossi


CAP. VI -

14

Fig. VI.5 - Rel Tipo Copo de Induo. A pequena inrcia apresentada pelo cilindro no sistema, permite uma velocidade maior de atuao do rel, o que justifica sua larga aplicao como Unidades Instantneas, considerando que se conseguem tempos de atuao desse rel, na ordem de 10 a 20 mseg, constituindo-se assim, como sendo os mais rpidos para a tecnologia eletromecnica !!! Esta ao magntica motora ento desenvolvida (torque motor) dever ser maior que uma ao eltrica e/ou mecnica de restrio, obtidas por ex., atravs de molas e/ou torques eltricos antagnicos (torques de frenagens), permitindo-se assim, que o rel realize uma determinada atuao, que poder ser p/ex., o fechamento de seus contatos. Matematicamente, recorrendo s mesmas equaes apresentadas no item anterior, pode-se escrever: Admita por exemplo, que na figura VI.5 exista a metade das bobinas percorridas pela corrente I1, responsvel pela gerao do fluxo m1 e a outra metade, alimentada por umaa tenso V responsvel pelo fluxo m2 e seja o ngulo entre esses fluxos; as relaes fasoriais entre essas grandezas esto mostradas na figura VI.6 abaixo.

T = K ' M 1 M 2 sen K M

Fig. VI.6 - Diagrama Vetorial Relaes angulares entre V, I; .

Ronaldo Rossi


CAP. VI -

15

Observar que os fluxos esto em fase com as correntes que lhes do origem . Assim, na bobina de corrente teremos I com i e na bobina de tenso teremos Iv com v. Neste caso, considerando as convenes de sinais para os ngulos envolvidos, pode-se escrever para o conjugado total a equao abaixo:

T = K 1VI sen( ) K M T = K 1VI cos( ) K MUma aplicao extremamente importante de tal caracterstica construtiva ser analisada com mais detalhes, nas consideraes sobre Rels Direcionais. a.3) Rels Eletromecnicos Tipo Atrao Eletromagntica

Tais rels apresentam construo e princpio de operao extremamente simples. Existem dois tipos preferenciais industrialmente comercializados e que so denominados:

Tipo atrao axial ou PLUNGER Tipo armadura articulada ou HINGED

Atravs dos fundamentos do eletromagnetismo, pode-se afirmar que a fora eltrica desenvolvida na bobina proporcional ao quadrado do fluxo geradp e este proporcional corrente que lhe d origem; assim:

F 2

e tambm que

I

.

Se for considerado que a bobina possui N espiras, percorridas pela corrente I e sendo S a rea da face polar no entreferro do circuito magntico e ainda, X a espessura desse entreferro e desprezando a relutncia Ro do ferro, a fora eltrica desenvolvida ser ento dada por:

2 (NI ) 2 S F = X2Essa expresso mostra que para uma dada corrente, a fora cresce com a reduo do entreferro e aumenta com os amperes-espiras desenvolvidos na bobina. A figura VI.7 mostra simplificadamente estes dois tipos de rels, largamente usados em nossos sistemas.

Ronaldo Rossi


CAP. VI -

16

Evidentemente, dada a simplicidade construtiva e operativa desses rels de se esperar algumas limitaes quanto as suas aplicaes, notadamente no que se refere s sensibilidades, preciso e constncia nos parmetros de suas respostas.

Fig. VI.7 Rels EM Tipo atrao eletromagntica

Esses tipos de rels so amplamente utilizados como unidades instantneas de sobrecorrente (R-50) e vm incorporadas juntamente com a unidade temporizada de rels EM de sobrecorrente (R-51), uma vez que para elas, no h controle de tempo de sua atuao. ( bateu....levou !!! ).

a.4)

Rels Eletromecnicos - Tipo Wattimtrico Essas estruturas constituem uma variante do tipo disco de induo e so

basicamente construdos com dois conjuntos de bobinas, um para corrente e outro para tenso, de tal forma que, os fluxos induzidos nestas bobinas incidem sobre um disco, interagem entre si conforme mostrado anteriormente, resultando num torque magntico que impulsiona o disco, possibilitando ento a operao ou bloqueio do rel. Conforme j foi mostrado na anlise fasorial V x I, da figura VI.5, a operao de tais rels dependem das relaes vetoriais (sentidos) entre a tenso e a corrente que so aplicadas s bobinas do rel, bem como, evidentemente, de suas intensidades. As conexes de tais rels devem portanto, serem efetuadas respeitando os sentidos permitidos aos fluxos de corrente ou de potncia, que devero produzir ou no, a sua atuao.

Ronaldo Rossi


CAP. VI -

17

Fig. VI.8 - Rel de Induo - Tipo Wattimtrico. Conforme se pode observar na figura VI.8, a construo e a operao desses rels, se comportam de forma exatamente anloga dos wattmetros, considerando evidentemente, a substituio dos ponteiros indicadores de leituras, por contatos que permitiro caracterizar a sua atuao. Assim de um modo geral, as maiores aplicaes deste tipo construtivo de rels so encontrados como Rels Direcionais de Potncia, funo ANSI n 32, onde o sentido do fluxo de potncia Ativa ou a Reativa so ento controlados. Deve-se em cada caso, analisar as conexes do rel ao sistema, no sentido de se conseguir o desenvolvimento do mximo torque para aquela condio supervisionada. Ainda, com base nesta mesma estrutura construtiva, podem ser encontrados rels que apresentam uma caracterstica operativa, dependente da tenso aplicada ao mesmo. o caso, por exemplo, dos Rels de Sobrecorrente com Restrio por Tenso, funo ANSI - 51V, largamente aplicada na proteo contra faltas externas zona de geradores. Neste caso, a unidade operativa o torque desenvolvido na bobina de corrente, enquanto que a restrio o torque desenvolvido na bobina de tenso e na mola associada ao eixo do disco. Este tipo de rel muito utilizado em Proteo de geradores, de pequeno e mdio porte, como proteo de retaguarda contra faltas no eliminadas pelas outras protees do sistema. Isto ser visto com mais detalhes no capitulo de Proteo de Geradores. Essa funo uma alternativa funo ANSI - 21Z, onde se realiza a monitorao da mquina contra faltas externas sua zona de proteo, atravs da aplicao de um rel de distncia, operando com caracterstica de medio do tipo sub-impedncia.

Ronaldo Rossi


CAP. VI -

18

Tabela de Cargas para RELS ELETROMECNICOS - Cortesia GEBURDENS OF OVERCURRENT UNITS (TIME AND INSTATANEOUS) AT 60 CYCLES.

Range Time characteristic TOC Unit IOC Unit IOC connections Unit 2-16 10-80 2-16 2-16 10-80 2-16 0.5-4 Very Inverse 1.5-12 10-80 2-16 10-80 series 2-8 parallel 4-16 series 10-40 parallel 20-80 series 4-8 parallel 4-16 series 10-40 parallel 20-80 series 2-8 parallel 4-16 series 10-40 parallel 20-80 series 2-8 parallel 4-16 series 2-8 parallel 4-16

Burdens at Min. Pickup R Jx **Z VA P.F.

Burden Ohms (Z) 3 Times 10 Min. Times P.U. Min P.U 11.38 10.88 10.93 10.78 1.27 0.76 0.81 0.67 4.83 4.31 4.36 4.21 1.20 0.69 0.74 0.59 6.90 5.11 5.16 5.02 0.85 0.43 0.48 0.34 3.43 3.01 3.06 2.92 0.53 0.47 0.52 0.38

0.5-4 Inverse

5.84 5.65 5.68 5.61 0.61 0.42 0.45 0.38 1.64 1.45 1.48 1.41 0.47 0.28 0.31 0.24

21.57 21.10 21.14 21.01 2.01 1.54 1.58 1.45 4.47 4.00 4.04 3.91 1.10 0.63 0.67 0.54

22.3 21.8 21.9 21.7 2.10 1.60 1.65 1.50 4.76 4.25 4.31 4.15 1.20 0.69 0.74 0.59

5.6 5.5 5.5 5.4 8.4 6.4 6.6 6.0 1.2 1.1 1.1 1.0 2.7 1.6 1.7 1.3

0.26 0.26 0.26 0.26 0.29 0.26 0.27 0.25 0.35 0.34 0.34 0.34 0.39 0.41 0.42 0.41

A impedncia da bobina do Rel no constante para determinadas correntes (Corrente X Impedncia) isto , a relao no linear.

DIRECTIONAL UNIT CURRENT CIRCUIT BURDENS AT 60 CYCLES AND 5 AMPERES.

Circuit Operating Polarizing

Z (Ohms) 0.46 0.24

VA 12.0 6.0

P.F. 0.52 0.95

Watts 6.24 5.7

SEAL-IN UNIT RATINGS

DC RESISTANCE + 10% (OHMS) MIN. OPERATING (AMPERES)+0-25% CARRY CONT.(AMPERES) CARRY 30 AMPS FOR (SEC.) CARRY 10 AMPS FOR (SEC.) 60 HZ IMPEDANCE (OHMS) a.5) Rels Trmicos.

0.2 7 0.2 0.3 0.03 0.25 52.0

2.0 0.13 2.0 3.0 4.0 30.0 0.53

Ronaldo Rossi


CAP. VI -

19

RELS TRMICOS ou de SOBRECARGAS - No. ANSI - 49Os primeiros rels trmicos universalmente difundidos foram construdos com base no sistema de PARES ou LMINAS BIMETALICAS, que basicamente funcionam da seguinte forma: as lminas so construdas de materiais de diferentes coeficientes de dilatao trmica; essas lminas estaro expostas a um aquecimento proveniente da passagem da corrente eltrica atravs do rel. Em uma das extremidades dessas lminas colocado um contato mvel, que se deslocar sobre um fixo existente na outra lmina, isso como uma ao resultante dos diferentes comportamentos trmicos e das diferentes dilataes das lminas, quando sobre um resistor estiver circulando uma corrente eltrica que venha exceder aos valores pr-estabelecidos e ajustados nesse rel. A variao de temperatura ser ento controlada pelo correspondente aquecimento e conseqente dilatao das lminas. A figura VI.8 nos mostra esquematicamente tal configurao.

Fig. VI.8 - Rel Trmico com Lminas Bimetlicas. Entretanto, este sistema considerado primrio, porm muito usado na proteo contra sobrecargas em motores de baixa tenso. conceito de imagem trmica. A imagem trmica uma caracterstica construtiva muito utilizada, conseguida atravs de medies indiretas de corrente que alimentam um dado equipamento a ser protegido. Em geral, tais rels trabalham com sensores especiais de temperatura, que so colocados junto aos pontos crticos de temperaturas a serem supervisionadas nos equipamentos a serem protegidos. Tais sensores so base de resistores detectores deRonaldo Rossi

Todavia, para aplicaes mais

especificas , essa teconologia j foi substituda por outras mais aprimoradas envolvendo o


CAP. VI -

20

temperatura, por exemplo RTD (RTD = Resistence Temperatura Detector) que em geral so construdos de platina, ou outros sensores, tais como, os termo-pares, etc.

RELS ESTTICOS.Os principios construtivos usados em rels estticos so muito especificos, sendo evidentemente uma funo da finalidade a que se destinam esses rels. Em geral, existem trs grupos bsicos de rels estticos, a saber: 1. 2. 3. Rels Estticos Analgicos ( tecnologia - amplificadores operacionais ) Rels Estticos Digitais ( tecnologia - portas lgicas ) Rels Estticos Microprocessados (tecnologia - processadores numricos)

RELS DE PROTEO ESTTICOS. Caractersticas: Os primeiros modelos comercialmente divulgados pelos fabricantes surgiram por volta de 1970 e foram basicamente do tipo analgico, estrutura eletrnica baseada em componentes de estado slido (OP-AMP) e mais recentemente, por volta dos anos 80 que surgiram algumas funes de proteo executadas atravs de rels digitais, como por exemplo, Rels de corrente, tenso, freqncia e alguns Rels de Distncia. Para os rels estticos de estado slido, em geral, cada funo de proteo possui ento uma plataforma construtiva, a qual depender muito de sua aplicao e da finalidade a que se destina. Assim sendo, os fabricantes apresentavam suas caractersticas operacionais atravs de lgicas funcionais, como por exemplo, as indicadas na figura IV.10 observando-se sempre, que tais lgicas eram apresentadas na forma de diagramas em blocos. Essa observao tambm valida para os atuais rels digitais, onde os blocos so identificados atravs de terminologias da informtica. As anlises de HARDWARE e de SOFTWARE destes rels representados por blocos mostrando as geraes de suas funes especificas, no faro parte deste texto, considerando que o mesmo, tem como objetivo principal, a anlise de aplicaes desses rels e no de suas caractersticas de fabricao.

Ronaldo Rossi


CAP. VI -

21

Fig. VI.9 - Diagrama em blocos para rels estticos.

Esses rels estticos so em geral apresentados sob duas formas distintas: 1. Execuo em sistemas modular, acomodaes em RACKS. 2. Idem, com acomodaes em caixas convencionais, tipo SEMI FLUSH MOUTING. 3. Nos sistemas modulares, tipo RACK, os mdulos que constituem o rel so encaixados sob trilhos e adaptados aos conectores posteriores na forma PLUGIN. Esses conectores recebem as alimentaes de tenses e correntes a serem enviadas para as unidades de medio do rel e suportam a distribuio da fiao eletrnica (Wire-Wrapp) para os vrios mdulos existentes no rel. Independentemente do tipo de acomodao, importante lembrar que, alm de sinais AC e/ou DC que alimentam a lgica de medio e de sada dos contatos do rel, necessrio ainda a existncia de uma fonte DC de tenso (POWER SUPPLY) para a alimentao de suas cartas, placas e componentes eletrnicos internos ao rel.

VI.5VI. 5.1

FUNES DE PROTEOANLISE E APLICAO DOS RELS

1 RELS DE SOBRECORRENTE N ANSI: 50/51Este tipo de rel de proteo, em geral utilizado como dispositivo de superviso dos valores de corrente que circulam em um determinado ponto de um circuito eltrico.Ronaldo Rossi


CAP. VI -

22

Sua maior aplicao, como rel de proteo detetor de curto circuito em sistemas eltricos (AC). Tais rels normalmente so alimentados atravs de TCs, que podem estar conectados segundo varias formas, conforme veremos posteriormente. A corrente secundaria vinda do TC dever alimentar uma ou mais unidades de medida do rel; se o valor medido for maior que o valor referncia pr-determinado (ajustado), o rel atuar e permitir normalmente o fechamento de um ou mais contatos que daro inicio a uma funo programada, que poder ser, por exemplo, a abertura de um disjuntor, o disparo de um alarme ou de uma sinalizao, etc. Para rels eletromecnicos, a verificao da medida, usualmente feita atravs da comparao entre conjugados eltricos e/ou mecnico. Se a ao motora for maior que a de restrio, haver atuao do rel; esta atuao caracterizada externamente, atravs do fechamento dos contatos do rel, que em geral esto conectados a um sistema, onde h uma lgica ento a ser executada. Em geral os contatos esto alimentados por uma tenso DC, sendo muito usual encontrarmos os seguintes valores: Tenso de comando: 125 ou 250 VDC Tenso de controle e/ou sinalizao: 24 48 60VDC. Para rels estticos o procedimento semelhante; a corrente secundaria do TC alimentar um carto onde h um circuito impresso, detetor de nvel, que dar disparo ou no para sua sada, dependendo da comparao efetuada. As informaes de sadas de rels estticos, podem ser seguidas de duas formas: a) contatos; b) Atravs de disparos com tiristores SCR. Atravs de mini-rels EM, tipo telefnicos, os quais chavearo os seus

importante observar aqui, que alm da tenso DC para os contatos do rel auxiliar de sada, deveremos ter ainda, outro nvel de tenso DC, independente, para a alimentao dos circuitos eltricos dos rels.

Ronaldo Rossi


CAP. VI -

23

Independente de ser rel ELETROMECNICO (EM) ou ESTTICO (ST), os rels de sobrecorrente podem ser instantneos (50) ou temporizados (51) e estas unidades podero estar juntas no mesmo equipamento ou no, dependendo evidentemente de cada aplicao. A figura VI.10 d uma idia das caractersticas de operao dos rels de sobrecorrente instantneos enquanto que a figura V.12 seguinte nos mostra as correspondentes caractersticas para rels de sobrecorrente temporizados.

Fig. VI.10 - Caractersticas Tempo x Corrente para rels de sobrecorrente instantneo (EM).

Ronaldo Rossi


CAP. VI -

24

Fig. VI.11 - Caractersticas Tempo x Corrente para rels de sobrecorrente temporizadas.

VI.5 CONEXES DOS RELS DE SOBRECORRENTES.1) RELS DE FASE (50/51)

Esses rels so utilizados para proteger equipamentos e sistemas eltricos em geral contra curto-circuito, ou seja, em outras palavras, eles exercem uma ao de controle de tempo que tais sistemas ou equipamentos, podem ficar submetidos ao desses valores de correntes de curtos circuitos. Isto conseguido, observando os limites trmicos admissveis e respeitando a coordenao seletiva entre os demais dispositivos de proteo. Assim, a escolha do tipo de rel instantneo ou temporizado, demanda uma analise criteriosa, que deve ser feita para cada caso. Conforme j mencionamos, Classificao de rels quanto a temporizao, existem vrios tipos de caractersticas, NI, VIT, EIT, etc., as quais devero ser escolhidas, em funo do tipo de aplicao e em particular, respeitando a coordenao com outros dispositivos de proteo instalados no mesmo circuito do sistema; por exemplo, fusveis, religadores, disjuntores, etc. Ao instalarmos um rel de sobrecorrente, deveremos observar a compatibilidade de valores existentes principalmente entre as grandezas impedncia e corrente em relao ao TC que o alimenta, isto , analisar o comportamento do rel sob condies normais e anormais de operao do sistema. Verificar se o TC est convenientemente especificado e instalado, a fim de se evitar instalaes indesejadas, causadas por atuaes incorretas dos TCs; por exemplo saturao; conexes inadequadas, etc.

Ronaldo Rossi


CAP. VI -

25

As anlises completas dos detalhes necessrios a uma boa especificao de TCs e TPs esto todas desenvolvidas. Entretanto, entre elas merece especial ateno, a que diz respeito, ao efeito de saturao. Conforme pode ser observado nas figuras abaixo, a anlise dos valores impedncias a serem conectadas ao TC de importncia fundamental, pois esta dever estar dentro dos limites da carga admissvel pelo TC, para que este possa operar dentro de sua classe de exatido. A impedncia secundria total, que constitui a carga para um TC, pode ser considerada como a somatria das impedncias especificas dos equipamentos (ZR) conectados ao TC, com o valor da impedncia total dos cabos condutores (ZC) de conexes (ida e volta), bem como a prpria impedncia secundria (ZS) equivalente do TC; matematicamente, a FEM desenvolvida, E, em funo da corrente de circulao secundria Is, ser ento dada por: E = (Zs + Zc = ZR). Is De posse deste valor, deveremos recorrer s curvas de excitao E x I0 do TC, determinar Io, e verificar se o erro de operao desenvolvido est compatvel com a aplicao desejada. A alimentao destes rels feita normalmente atravs de uma conexo estrela aterrada dos TCs, cujas correntes secundrias de cada fase, alimentamos correspondentes rels desta fase. A figura VI.12 nos mostra esta conexo. Em algumas instalaes industriais mais simples, usual encontrarmos apenas dois rels de fase e um de neutro, conforme mostrado na figura VI.12. Esta conexo no muito recomendada, devido confiabilidade oferecida para curtos 2 envolvendo a fase sem rel de proteo e tambm, devido ao desequilbrio originado pelas diferentes cargas impostas aos TCs, cuja corrente de neutro fluir ento para o rel de neutro 51N, exigindo uma reduo na sensibilidade da corrente de ajuste do mesmo.

Ronaldo Rossi


CAP. VI -

26

Fig. VI.12 - Conexo dos Rels de Sobrecorrente de fase.

Fig. VI.13 - Conexo de Rels de Sobrecorrente (2 + IN) Observar que para um curto bifsico B - C sem contato a terra, se o rel da C por um motivo qualquer NO ATUAR (manuteno inadequada, bobina aberta, contato selado, carto com componente danificado, circuito de comando interrompido, etc.) ento, o sistema todo ter que suportar a corrente de defeito, 86,6% x I3, at que a proteo de retaguarda (Back-up) atue em elevao de temperatura seu devido tempo. Este tempo poder ser tal que, uma desnecessariamente, nos enrolamentos dos ocorrer

equipamentos e cabos envolvidos neste curto-circuito.

RELS DE NEUTRO (50/51 - N)Estes rels so destinados a proteger o sistema contra faltas a terra, em geral curto-circuito 1 e 2 - T. Estes valores de curtos podem ser controlados atravs das resistncias de aterramento instalados no sistema, de forma que, em geral, tais correntes so relativamente baixas, impondo portanto, menor solicitao trmica dos equipamentos envolvidos. Existem pelo menos trs conexes amplas utilizadas, para a proteo de sobrecorrente de faltas a terra.Ronaldo Rossi


CAP. VI -

27

a.

A primeira chamada conexo residual aquela obtida atravs da insero

do rel de neutro no secundrio dos trs TCs, conforme mostrado na figura V.13. b. A segunda obtida instalando-se o rel de neutro atravs de um TC

conectado no condutor neutro de aterramento de um transformador de fora conforme mostrado na figura VI.14. Nestas conexes importante verificar que relao de transformao do TC deve ser escolhida em funo do nvel de curto-circuito T esperado e em conseqncia disto, a sensibilidade da proteo da terra, fica praticamente definida por tal.

Fig. VI.14 - Conexo Residual do Rel de Sobrecorrente de Neutro.

Fig. VI.14 - Conexo de Rel de Sobrecorrente no neutroRonaldo Rossi


CAP. VI -

28

c.

A terceira alternativa, instalar o rel de neutro, aqui tambm chamado

Rel de Terra ou Sensor de Terra 50 GS (GS= ground sensor), atravs de um TC, tipo janela, o que conseguido freqentemente em sistemas que utilizam condutores tipo CABO, conforme mostrado na figura VI.15.

Fig. VI.15

- Conexo de Rel de Sobrecorrente de Terra - Sensor de Terra (GS).

A escolha de uma ou outra conexo, funo da sensibilidade exigida, do tipo de equipamento protegido, do custo envolvido, dos nveis de corrente circulares, etc. Por exemplo, na conexo residual do rel 51N importante observar que durante um curto T no sistema, a corrente secundria do TC que alimenta este rel, no corresponde diretamente Iprim/RTC conforme era de seu esperar; isto ocorre, devido parcela desviada para a magnetizao dos TCs das outras 2 fases no envolvidas pelo curto-circuito, conforme mostra a figura VI.16.

Ronaldo Rossi


CAP. VI -

29

Fig. VI.16 - Distribuio de corrente na conexo residual durante uma falta fase-terra.

Podemos ento observar que tal distribuio dessensibiliza parcialmente o rel 51N, comparativamente com a outra alternativa que seria conecta-lo ao neutro de aterramento do transformador de fora. J a conexo sensor de terra 50 GS mais limitadas em suas aplicaes e normalmente exige uma delicada analise dos valores de corrente e impedncias entre o rel e o TC que o alimenta. freqentemente encontrado na prtica, TC com relao de transformao (RTC) de 50/5, para um carregamento C = 12,5 VA alimentando rels instantneos com Ipk = 0,5 (A), Z = 4 impondo uma sensibilidade primaria para correntes de faltas de 5 Sugerimos ao leitor fazer uma anlise comparativa numrica entre os trs critrios apresentados, e determinar para este caso, qual a conexo que apresentou maior sensibilidade de corrente para o rel de terra.

1.b) Diagrama de Comando com Rels de Sobrecorrentes. Nos diagramas de comando principalmente de disjuntores, os rels de sobrecorrente marcam sua presena em quase todos tipos de instalao, industriais ou de potncia. Normalmente, esses diagramas de comando, devem executar uma lgica, onde os contatos dos rels, bobinas, contatos auxiliares de disjuntores, rels auxiliares, sinalizaes, etc., so os meios convencionalmente utilizados para sua elaborao; lembramos tambm que usual desenvolv-la em um dos nveis de tenso de comando DC, diferentes entre si, dependendo do grau de confiabilidade exigida pelo sistema.

Ronaldo Rossi


CAP. VI -

30

Simplificadamente podemos apresentar um diagrama de comando, como na figura 2.33, onde est sendo mostrado a ao dos rels 51 e 51N sobre a bobina de abertura (BA) do disjuntor 52. Deve-se observar que a corrente DC atravs da bobina do disjuntor a mesma que circular atravs da bobina da unidade de selo e sinalizao do rel, o que exige tambm uma analise de compatibilidade dos valores de tais correntes, a fim de no danifica-lo. Outra observao importante, verificar se os rels auxiliares inseridos entre o contato do rel principal e a bobina do disjuntor, no causam uma queda de tenso, capaz de comprometer o valor mnimo necessrio operao de tal bobina. Quando isso ocorrer usual recorrer a funes auxiliares para produzir a abertura do disjuntor. Ao ser feita tal aplicao, deve-se verificar nos catlogos dos equipamentos considerados aos valores de seus parmetros tpicos de operao.

Fig. VI .17 - Diagrama de comando simplificado ( Cortesia Westinghouse)

VI.6

REL AUXILIAR DE BLOQUEIO.

freqentemente encontrado pelas razes mencionadas no item anterior, a utilizao de Rels Auxiliares de Bloqueio, n ANSI 86, que alm de executar tal funo, mantm bloqueado o religamento do disjuntor, at que seja efetuado seu rearme, manual ou eletricamente (Rel de LOCKOUT). Esses rels so de construo relativamente simples e basicamente constam de um eixo, sobre o qual se encontram montadas as cmaras de contato e uma bobinaRonaldo Rossi


CAP. VI -

31

(solenide) que opera dentro de uma faixa de tenso, AC ou DC, perfeitamente definida dentro de certos limites, conforme mostrado na tabela abaixo, a qual correspondente ao rel-modelo HSA de fabricao GE. Faixa de Operao (Volts) DC AC 32 - 55 45 - 80 70 - 145 70 - 140 70 - 145 70 - 140 140 - 290 140 - 280 140 - 290 140 - 280

Tenso Nominal (Volts) 48 DC/ 69 AC 110 DC/ 110 AC 125 DC/ 120 AC 220 DC/ 220 AC 250 DC/ 240 AC

Ao ser energizada esta bobina a fora magntica desenvolvida produz uma liberao de uma trova (LOCK OUT) e conseqentemente a energia mecnica armazenada em uma mola, que faz com que o eixo gire e produza uma comutao nas posies de todos os contatos, existentes nas varias cmaras ao longo do eixo. Nessas condies o Rel se encontra operando (atuando) e a sua recomposio, ou rearme (RESET) dever ocorrer conscientemente de tal forma que na maioria das vezes ele feito MANUAL, atravs de um giro do punho externo, que carrega novamente a presso da mola at a fixao da trava. A aplicao destes Rels Auxiliar de bloqueio, geralmente exige uma analise da qualidade de contatos que mesmo possui em relao ao nmero exigido pelo detalhamento do projeto eltrico bem como dos nveis mximo e mnimo de tenso. AC ou DC, a serem aplicadas em sua bobina. A figura Vi.18 nos mostra esquematicamente um de tais rels, (HSA - GE).

Ronaldo Rossi


CAP. VI -

32

Fig. VI.18 - Rel auxiliar de bloqueio - N ANSI: 86 ( Cortesia GE) 1.d) Tenso de comando - Alimentao DC Os nveis de tenso de comando mais usualmente encontrados so: Comando: 125 ou 250 VDC Controle de Sinalizao: 24, 48, 60 VDC Essas tenses so conseguidas a partir de sistemas de retificao de tenses secundarias AC obtidas em transformadores de servios auxiliares, em estaes transformadoras, que ainda operam em paralelo com um banco de baterias, cuja tenso est em flutuao com aquela obtida na retificao. Observamos ainda que, determinadas instalaes, mais simples, podem no apresentar tais configuraes descritas acima, considerando que o conjunto de bateria e/ou o banco de retificao de tenso exigidos so economicamente inviveis. Neste caso, o barramento DC substitudo por uma configurao que permite conseguir a operao dos contatos do rel sobre a bobina de abertura do disjuntor (BA), atravs de uma tenso auxiliar, obtida pelo descarregamento de um capacitador sobre a bobina aps a operao do rel.

VI.7

RELS DE TENSO

So rels utilizados na proteo contra variaes de tenso em circuitos eltricos, podendo supervisiona-los contra SOBRETENSES e/ou SUBTENSES, em sua freqncia nominal (60 Hz). Analogamente ao que se apresentou para os rels de corrente, os rels de tenso podem ser INSTNTANEOS ou TEMPORIZADOS, independentemente de serem Eletromecnicos ou Estticos.Ronaldo Rossi


CAP. VI -

33

VI.7.1

RELS DE SOBRETENSO N ANSI: 59

Conforme o prprio nome diz, so rels designados proteo ou controle contra sobretenses em circuito eltricos, operando em sua freqncia nominal, as quais podem ser originadas atravs de vrios fatores, tais como, perdas de carga, aberturas monopolares, queima de fusveis em uma s fase, geradores com excitao excessiva, etc. 1-) Princpios de Funcionamento. Os rels de sobretenso, em geral so apresentados em duas verses construtivas: a) b) c) Rels de sobretenso instantneos (59 I) Rels de Sobretenso temporizados (59 T) As unidades INSTANTANEAS mais antigas de rels de sobretenso, foram

construdas baseadas no principio da ATRAO ELETROMAGNTICA, tipos Plunger ou Hinged, conforme foram apresentados anteriormente. Neste caso, os valores das faixas de tenses de utilizao, bem como de atuao descontados de rels, devem ser cuidadosamente analisados, considerando que em tais tipos, os ajustes so efetuados atravs das regulagens de distancia entre o ncleo e a armadura mvel, e que correspondem aos valores de equilbrio desenvolvidos entre as aes MOTORA da fora magntica contra a OPOSITORA da fora mecnica. Atualmente, existe uma tendncia crescente em substituir tais tipos de rels EM pelos modelos estticos, cada vez mais presentes em sistemas eltricos. Tal iniciativa de justifica, considerando que alm destes serem bem mais rpidos do que aqueles, (por exemplo tST = 8 mseg e tEM = 15 mseg), comea a existir tambm pequenas vantagens econmicas de custo e de manuteno (reposio de peas importadas) alm do grande incentivo do programa de nacionalizao contribuindo com o desenvolvimento tecnolgico moderno para fabricao de componentes de estado slido em detrimento da tecnologia eletromecnica. Finalmente o que merece especial ateno ainda, diz respeito aos baixos valores de carga (VA) que os rels estticos impem aos TPs comparados com os equivalentes EM. (ver tabela fornecida em catlogos de fabricantes de tais rels). d) Os rels de sobretenso temporizados so em sua maioria construdos

baseados no principio da INDUO ELETROMAGNETICA, atravs principalmente do tipo disco de induo.

Ronaldo Rossi


CAP. VI -

34

Construtivamente, tais tipos de rels so anlogos aos de corrente, exceto que, suas bobinas so caracterizadas, por elevados valores de impedncias enquanto que nos rels de corrente, deve-se ter pelo contrario, baixos valores. Estas imposies so imprescindveis, considerando os efeitos, sempre que possvel, de baixo carregamento (VA) para os TCs e TPs. Da mesma forma que foi apresentado para rels de corrente, esta bobina de tenso apresenta TAPES de entrada que em geral varia na faixa de:

Tapes de 55 a 140 V para tenso nominal de 115 V. Tapes de 110 a 280 V para tenso nominal de 230 V.

Alm do TAPE a ser escolhido, para se ajustar um rel se sobretenso temporizado, necessrio tambm estabelecer uma relao entre o tempo de desligamento do rel em funo do valor de sobretenso ocorrido no sistema; tal relao conseguida atravs das curvas caractersticas de operao destes rels as quais podem ser escolhidas no mesmo. A figura VI.19 nos mostra um exemplo de tais caractersticas.

Fig. VI.19

Caractersticas de Operao tempo x tenso para um rel de sobretenso Temporizado.

Observao: em rels EM de sobretenso tipo disco de induo, normalmente, existe um anel para tensionamento da mola, a qual permite ajustar o rel para operar em valores intermedirios aqueles definidos pelos pontos representativos das varias curvas do DT. Em geral, estes ajustes de fabrica, so tais que, o rel dever fechar seus contatos em qualquer curva DT na tenso do TAPE e reabri-los quando a tenso variar de + 5% daquele valor.Ronaldo Rossi


CAP. VI -

35

2-) Diagrama de Comando com Rels de Sobretenses. Analogamente ao que foi visto para rels de sobrecorrentes, os rels de sobretenso podem possuir seus contatos conectados ao barramento DC de comando, programados para executarem as funes de desligamento de um disjuntor e/ou dar um alarme quando ocorrer atuao do rel.

Fig. VI.20 - Diagrama de comando com rels de sobretenso temporizados.

No caso de rels de sobretenso serem programados tambm para atuar sobre um alarme, o que poder ser feito simultaneamente ao desligamento de um disjuntor, ento deve-se recorrer a rels com pelo menos dois contatos de sada, ou ento utilizar rels auxiliares, comandados pelo contato do rel de sobretenso.

VI.7.2

RELS DE SUB-TENSO N ANSI: 27

Os rels de sub-tenso, tambm chamados de RELS DE MNIMA, destinam-se a supervisionar as condies mnimas de tenso admissveis em um determinado ponto de um sistema eltrico. Suas funes de proteo so as mais diversas possveis, podendo estar aplicadas a barramento, equipamentos especiais, motores, circuitos, etc.Ronaldo Rossi


CAP. VI -

36

3) Princpios de Funcionamento Em geral, os princpios de funcionamento, bem como, as caractersticas construtivas desses tipos de rels, so bem anlogas aquelas j descritas para rels de sobretenso ou seja, existem rels de sub-tenso que atuam: a) b) Instantneos (27 I) Temporizados (27 I)

Suas caractersticas construtivas mais comuns so: a) b) c) Tipo Atrao Eletromagntico Tipo Disco (ou copo) de Induo Estticos.

Assim sendo, os detalhes correspondentes a cada uma dessas caractersticas, j foram, em linhas gerais, analisadas anteriormente. Do ponto de vista dos ajustes, cumpre aqui lembrar que, para atuao da unidade instantnea (27 I) em geral recomenda-se que a tenso de pick-up seja em torno de 60% VN enquanto que, para nveis de tenso aplicada, disponvel entre 60 a 100% VN pode-se com os devidos cuidados, fazer os controles com a unidade temporizada. A esse respeito, de importncia fundamental, consultaremos e/ou verificarmos as instrues dos fabricantes de equipamentos no que diz respeito s tenses mnimas permitidas sua operao. Existem recomendaes generalizadas de se utilizar o valor de 80% VN como valor mnimo de tenso admissvel para qualquer aplicao de rels de subtenso; entretanto, o fato de ser muito generalizada, requer em certos casos, de melhores anlises a suas aplicaes. Procuramos mostrar na figura VI.21 um exemplo de uma caracterstica temporizada tempo x tenso para um rel de subtenso. Observar que os valores dos tempos de desligamentos para uma dada curva, diminuem medida que a tenso decresce no ponto onde est instalado o rel. Evidentemente, esta tenso poder ser de FASE-TERRA ou FASE-FASE, dependendo da aplicao considerada. Os fabricantes de tais rels apresentam varias faixas de tais tenses, as quais devero ser analisadas em cada caso.

Ronaldo Rossi


CAP. VI -

37

Fig. VI.21 - Caractersticas tempo x tenso de um Rel de Sub-Tenso.

4) Diagrama de Comando com Rels de Subtenso. Nos diagramas de comando DC, os contatos dos rels de subtenso, so em geral conectados de forma exatamente anloga aos dos demais rels de proteo, isto , geralmente esto em srie com a bobina de desligamento (TC = trip coil) de um disjuntor, bem como, em srie com a bobina de unidade operativas auxiliares de lgica de comando da instalao.

Fig. VI.22 Curvas de operao do rel Esttico 12NGV - (Cortesia GE)

Ronaldo Rossi


CAP. VI -

38

Fig. VI.23 Conexes externas para o rel 12NGV19A - (Cortesia GE)

VI.8 RELS DIFERENCIAIS N ANSI 87Os rels diferenciais so largamente utilizados na proteo de equipamentos ou de circuitos, onde se exige alta velocidade de desligamento e de forma estritamente seletiva. Os rels diferenciais possuem seu princpio de operao baseado na comparao de grandezas, que chegam e saem do sistema protegido. Assim, por exemplo se considerarmos um equipamento como um gerador, protegido diferencialmente, deveremos ter que as correntes que circulam entre os terminais de entrada e sada de uma bobina de uma dada fase do gerador, devem ser exatamente iguais, caso contrario existe algum desvio interno, o qual dever ser ento detectado pelo rel diferencial. A figura V.24 nos mostra esquematicamente tal principio.

Fig. VI.24 - Conexo de um Rel Diferencial.

Para que o rel opere, necessrio que a corrente diferencial (Id = I1 - I2) exera uma ao de ATUAO que seja maior que uma outra ao de RESTRIO previamente estabelecida.

Ronaldo Rossi


CAP. VI relaciona

39

Independentemente do tipo construtivo, a caracterstica operativa dos rels diferenciais, em geral a mesma e a corrente diferencial com a corrente de restrio

IR =

I1 + I 2 2

1) Rel Diferencial Percentual Eletromecnico (Semi-esttico)

Fig. VI.25 - Rel Diferencial Percentual Tipo BDD- (Cortesia GE)

Ronaldo Rossi


CAP. VI -

40

Fig. VI. 26

Rel Diferencial Percentual Tipo BDD - (Cortesia GE)

Fig. VI.27 -

Caractersticas de Operao de um Rel Diferencial.

Essa inclinao conhecida na prtica com o nome SLOPE ou declividade do rel; industrialmente os fabricantes de rels costumam apresentar trs valores tpicos de slope, compreendidos entre as seguintes faixas ajustveis no rel:

Ronaldo Rossi


CAP. VI -

41

Fig. VI.28 - Slopes ajustveis para Rels Diferenciais Percentuais

Com base no que foi exposto, podemos concluir que o ajuste de tal tipo de rel diferencial dever ser baseado em pelo menos dois fatores: 1) 2) Corrente mnima de atuao: I PK Escolha adequada do slope;

importante observar ainda que, na proteo diferencial, as faltas externas zona protegida no devem operar o rel, caso contrario no seria seletivo. Isso exige um perfeito dimensionamento dos TCs que o alimentam, principalmente no ponto de vista da saturao para tais nveis de corrente de faltas consideradas. Se tal fato ocorrer, por exemplo, em um dos TCs, haver um desequilbrio de correntes na malha diferencial, e fatalmente teremos a atuao do rel. Um outro fato que merece ateno observar que o ajuste do rel independe da corrente nominal do circuito; porm eventuais oscilaes em seus valores devem estar convenientemente dimensionadas para o rel, a fim de se evitar desligamentos indesejados. Isto ocorre com freqncia, na proteo diferencial de transformadores que possuem um comutador de tapes sob carga (LTC) o qual permite oscilaes de at 20% da corrente nominal. Deve-se recorrer s instrues do fabricante para se processar os ajustes nestes casos. Quando esses tais tipos de rels diferenciais percentuais, apresentarem uma rgua de tapes de correntes que devem receber a alimentao vinda dos secundrios dos TCs, ento h uma necessidade de se verificar o mismatch no casamento dessas correntes. Conforme j foi mencionado anteriormente, se os valores destas correntes dos TCs no forem exatamente iguais aos valores dos tapes, o rel poder ainda operar dentro de

Ronaldo Rossi


CAP. VI -

42

sua classe de preciso e com a sua mesma caracterstica, desde que essas divergncias no excedem os limites declarados pelos fabricantes nos manuais de operao do rel. O calculo dessas divergncias feita percentualmente atravs da expresso do mismatch que a seguinte: M% = (I2 / I1) (T2 / T1) x 100 S Onde, M : o mesmatch percentual (tolerncia da divergncia) I2 e I1 : so as correntes secundarias dos TCs T1 e T2 : so os tapes do rel 87 S (smaller) : a menor das fraes do numerador 2) Rels Diferenciais Percentuais Estticos. Os rels diferenciais percentuais estticos tem conseguido boa aceitao em suas utilizaes, devido ao bom desempenho obtido com as modernas verses apresentadas. Alm de ser uma proteo altamente seletiva, tais rels tem apresentado um tempo de operao bem menor que os correspondentes EM, possuem maiores flexibilidades em termos de ajustes, isto , maiores alternativas de slope e de Imin, alm do que ainda, impem uma menor solicitao de carga aos TCs que o alimentam. Apenas como ordem de grandeza, podemos citar por exemplo que tais consumos so em torno de 0,3 VA e estas correntes mnimas podem variar entre 0,15 a 0,4 x IN se IN = 1A , teremos ento uma sensibilidade mnima para correntes de 150 mA, (!!!) em um tempo de atuao menor que 1 ciclo de 60 Hz. Em geral tambm, tais rels possuem circuitos de estabilizao contra faltas passantes (defeitos externos zona protegida) e contra surtos devidos a chaveamentos de manobras. Independentemente de principio construtivo ser esttico, as suas caractersticas de operao so anlogas aquelas apresentadas para rels EM, isto , as relaes entre e se mantm, conforme pode ser visto na figura V.29.

I

IR

Ronaldo Rossi


CAP. VI -

43

Fig. VI.29 - Caractersticas de Operao para Rels diferenciais estticos.

Fig. VI. 30

Principio de Medio - Rels Diferenciais EstticosRel tipo 7UT22/23 -(Cortesia Siemens)

Finalmente, queremos lembrar ainda, que os rels diferenciais recomendados para aplicao de Proteo de transformadores, devem ser providos de filtros especiais, contendo principalmente restrio a 2 e 5 harmnicas, que se fazem presentes durante os procedimentos de energizao de transformadores e chaveamentos adjacentes. A figura VI.32 nos mostra um tipo de tais filtros, largamente utilizados em rels estticos, enquanto que na figura VI.29 podemos verificar tais filtros disponveis em rels ELETROMECANICOS.

Ronaldo Rossi


CAP. VI -

44

Conforme j foi mencionado, um dos problemas srios que costumam trazer dificuldades na correta operao de Rel Diferencial, diz respeito aos circuitos de estabilizao. Vimos que para alguns tipos de Rels Diferenciais EM, tal estabilizao conseguida atravs de conjugados desenvolvidos por uma bobina de restrio secionada em N/2 espiras para cada lado da malha diferencial. Entretanto, podemos encontrar tambm a estabilizao desenvolvida atravs de outra configurao, que basicamente consta de uma unidade de sobrecorrente conectada diferencialmente e adicionado a tal, existe um resistor, de valor ajustvel, que impe a necessidade da existncia de maior queda de tenso entre seus terminais, para permitir a atuao do rel. A figura VI.31 nos mostra tal configurao. A existncia de TAPES ou DERIVAES de entrada, caracterizam os chamados Rels diferenciais com Bias, embora, alguns fabricantes costumam considerar como biased tambm as estruturas construtivas utilizando bobinas com vrios tapes.

Fig. VI.31 - Rel Diferencial de Alta Impedncia.

A escolha dos valores de resistncia a ser adicionadas, evidentemente uma funo do valor da tenso a ser desenvolvida que permitir a atuao do rel, ou seja, de seu valor de ajuste. Tais tipos de rels tem sua maior aplicao destinada proteo diferencial de barramentos ou outras configuraes que exijam alta estabilizao.

VI.9 RELS DIRECIONAIS - N ANSI 67 e 32Ronaldo Rossi


CAP. VI -

45

Em Sistemas Eltricos de Potncia muito comum encontrar situaes onde h necessidade de se verificar em determinados pontos, o sentido do fluxo de energia que por eles fluem. Assim por exemplo, nos circuitos de transmisso, existentes nos grandes sistemas eltricos, onde se encontram vrios centros de gerao e vrios circuitos de transmisso que os interligam, h necessidade de se fazer uma superviso no sentido deste fluxo, uma vez que, durante a ocorrncia de perturbaes ou faltas, este fluxo pode se alterar e este fato, poder sob determinadas condies, ser utilizado para operar alguns dispositivos de proteo, convenientemente instalados neste sistema. Da mesma forma, os geradores devem possuir esquemas de proteo, que supervisionem o sentido do fluxo de potncia ativa por ele gerado, pois caso contrrio, poderemos correr o risco, de expor a mquina a uma motorizaao, o que pode causar srios danos ao acoplamento Gerador-Turbina. Situao como essas, exigem o uso de Rels Direcionais, que so capazes de serem sensibilizados, pelo sentido de fluxo da corrente ou da potncia que fluem em um determinado ponto do circuito protegido. Esses tipos de rels conseguem desenvolver tal caracterstica de superviso, pelo fato de que suas unidades de entrada, corrente e tenso, possuem sentidos prprios de alimentao, ou seja, so circuitos polarizados, sendo que a inverso do sentido de uma dessas grandezas, poder dar permisso ou no para a operao do rel.

Ronaldo Rossi


CAP. VI -

46

Fig. VI.32 - Aplicaes de Rels Direcionais Observem que, a ocorrncia de falta nas posies indicadas, F1, F2, F3, alteram substancialmente a distribuio do fluxo de correntes ao longo das linhas de transmisso (LT). Assim, por exemplo no trecho 1-2, admitamos que o fluxo normal seja no sentido de A para B; a ocorrncia de uma falta na posio F1, provocar uma inverso do fluxo de corrente no terminal 2, desta mesma linha, fato este, que poder ser ento usado para ativar a atuao dos rels direcionais, instalados naquele terminal.

VI.9.1

PRINCPIOS DE OPERAOEm geral, os princpios operacionais de rels direcionais, esto apoiados em

estruturas com duas grandezas de entrada, independentemente de ser, rels estticos (ST) ou eletromecnicos (EM). As estruturas mais usualmente encontradas, possuem as seguintes grandezas de operao: 1 Tenso como grandezas de referncia e corrente como grandeza de atuao; 2 Corrente como grandeza de referncia e de atuao. Assim, se nos referirmos ao diagrama vetorial, podemos associar as equaes operacionais destes tipos de rels como sendo: 1) 2)

T = K 1VI cos( ) K 2 T = K 1I 1I 2 cos( ) K 2

onde- : representa o angulo entre as grandezas de referencia e de atuao.

: representa o ngulo onde ocorre a melhor condio de operao do rel,conhecido como ngulo de mximo torque em Rels eletromecnicos e como ngulo de disparo em Rels estticos. Esses ngulos assumem valores compreendidos entre; 0 e 90.

Ronaldo Rossi


CAP. VI -

47

Observao: este ngulo de Maximo torque pode ser alterado para valores mais adequados a determinadas situaes de sua aplicao atravs da insero de filtros defasadores em suas bobinas operativas; esses filtros so geralmente conseguidos atravs da conexo serie e/ou paralela de resistores e/ou capacitores associados com a bobina de operao. Sob tais condies, o diagrama vetorial, se altera dos valores correspondente a defasagem introduzida. (Fica proposto para o leitor a construo deste novo diagrama, sob tais condies). As equaes apresentadas anteriormente, mostram claramente que a melhor condio de operao do rel ocorre para o direcionais estticos. Os rels direcionais alimentados por tenso e corrente, so usualmente utilizados para preverem discriminao direcional, e eles podem operar instantaneamente, toda vez que o ngulo for positivo. A figura VI.33 mostra a Caracterstica direcional separando as regies onde devero ocorrer Operao ou Bloqueio de rel. Observe tambm, que esta caracterstica perpendicular linha de mximo torque do rel.

= , condio estas que define a chamada

Linha de maximo Torque para rels eletromecnicos ou Linha de Disparo para rels

Fig. VI.33 - Caracterstica de operao para Rels Direcionais. Analogamente, o rel direcional, alimentado por corrente, apresentar

Caracterstica Direcional, quando sua bobina de operao receber por exemplo, a corrente de curto-circuito e sua bobina de polarizao receber outra corrente, usada aqui como referencia e que em geral, costuma ser a corrente de neutro de transformadores. A figura VI.34 nos mostra a conexo tpica para tal situao.Ronaldo Rossi


CAP. VI -

48

T = KI N I O cos( o o ) K MFig. VI.34 - Rel Direcional de Terra - Equao do Operao

VI.9.2

CONEXES DOS RELS DIRECIONAIS

As conexes para os rels direcionais podem-se apresentar sob uma variada gama de alternativas, e a escolha mais adequada para cada caso, poder de uma anlise prvia das condies operativas do sistema a ser protegido. Consideremos o esquema mostrado no esquema da figura VI.35, onde esto indicadas as conexes usuais de um TP e de um TC gerando as varias opes de alimentao de tenso e corrente para os rels direcionais de fase e de terra.

Fig. VI.35 - Conexes e Alimentaes de Rels Direcionais Observa-se na figura VI.36 que os circuitos de corrente das unidades direcionais, estaro em serie com as correspondentes unidades de sobrecorrentes, quando estas coexistirem simultaneamente em cada fase do sistema e de forma anloga, para unidade de neutro. Por outro lado, a alimentao do circuito de tenso, mais

Ronaldo Rossi


CAP. VI -

49

complexa e admite varias alternativas. A figura VI.36 mostra, por exemplo, algumas das possibilidades existentes.

Fig. VI.36 - Diagrama Fasorial das Conexes para Rels Direcionais Observe ainda que em relao ao rel da fase A, alimentado pela corrente Ia, existem pelo menos trs possibilidades de escolha de tenso e em particular cada uma delas define o nome da conexo. Por exemplo:

1) Corrente A_______________________Ia Tenso entre fases: B e C _________VBC 2) Corrente A_______________________Ia Tenso entre fases: A e C _________VBC 3) Corrente A_______________________Ia

Conexo 90 ou Quadratura Conexo 30

Conexo 90 Tenso : Somatrio __________________ VBC + VaC

Cada uma das composies acima, representa o relacionamento vetorial entre os vetores tenso e corrente, aplicados no releamento, considerando o fator de potncia unitrio (p/ definio). Fica aqui subentendido e claro que, a operao de um rel direcional ocorrer toda vez que a corrente ou a potncia da atuao for maior que o valor mnimo necessrio a vencer a ao de sua unidade de controle e evidentemente, no sentido pr-determinado para a operao.Ronaldo Rossi


CAP. VI -

50

Entre as vrias conexes possveis, a que mais freqentemente encontrada na prtica, corresponde a CONEXO 90, QUADRATURA ou TRANSVERSAL devido Constncia do valor da tenso de referncia, durante as ocorrncias de uma falta faseterra, na fase que alimenta o circuito de corrente daquela unidade. Finalmente, a outra conexo que resta, diz respeito a alimentao de Rels Direcionais de terra (67N), tipo VxI os quais utilizam a corrente de seqncia zero (3.Io) como grandeza de atuao e a tenso terminal na conexo Delta Aberto (3.Vo) como grandeza de polarizao.

3) APLICAO Conforme j foi mencionado, a grande aplicao dos rels direcionais, est voltada para a proteo de Linhas de Transmisso. Para essa finalidade, esses rels aparecem sempre em conjunto com unidades de sobrecorrentes, podendo apresentar caractersticas de operao instantnea ou temporizada, dependendo da natureza do circuito a ser protegido. Em rels EM, muito comum encontrarmos suas unidades instantneas de alta velocidade (estruturas tipo copo de induo) sendo uma com controle direcional (67) e outra no direcional (50), sendo que, a de controle direcional supervisiona, permitindo ou no, a atuao da unidade de sobrecorrente temporizada (51). Em rels estticos, encontramos as mesmas funes (50, 51, 67), agora desenvolvidas dentro das caractersticas e lgicas de cada fabricante. No estudo de Proteo de Linhas de Transmisso, voltaremos a fazer alguns comentrios adicionais s operaes de rels direcionais, considerando j os detalhes de suas aplicaes. Uma outra aplicao bastante difundida desse tipo de rel, so os rels Direcionais de Potncia (N ANSI 32), amplamente usados em proteo de mquinas, conforme ser visto com detalhes no capitulo sobre Proteo Aplicada a Geradores. Em qualquer dos dois casos de aplicao apresentado, o usurio dever recorrer sempre ao manual de instruo do fabricante do equipamento, a fim de verificar quais as melhores condies de sua operao, analisando principalmente o que diz respeito a escolha de ngulo de mximo torque, o qual para um mesmo rel poder ser encontrado vrios valores de ajuste e ainda, recomendaes de conexes, identificao de terminais polarizados, analise dos valores mnimos de operao, etc.

Ronaldo Rossi


CAP. VI -

51

Fig. VI. 37

Diagrama de conexes e de comando para Rels Direcionais Rel tipo CR - ( Cortesia Whestinghouse ).

VI.10

NUMERAO ABNT / NBR-6403(NEMA / ASA / ANSI/ BS /JS/ ABNT)

Essas vrias funes associadas a esses diferentes tipos construtivos de rels de proteo, costumam ser referidas a uma codificao numrica, normalizada anlise de esquemas de proteo aplicados a sistemas eltricos. Apresentaremos a seguir, os principais nmeros associados a essas funes, no sentido de facilitar seu entendimento quando de sua aplicao. Assim: (ANSI, NEMA, ABNT, IEC etc.), que simplifica sua representao e entendimento, quando da

N.

01 02 05 08 12 21

Dispositivo principal e manual de comando ou controle. Rel ou dispositivo de controle de tempo. Rel de Parada geral de mquinas rotativas Plugs ou terminais de testes para instrumentao geral Rel de controle de velocidade de mquinas rotativas Rel de distncia usado na proteo de Linhas de Transmisso Dispositivo de controle de temperatura, tipo pares termistores

23Ronaldo Rossi


CAP. VI -

52

25 26 27 29 30 32 37 38 39 40

Rel ou dispositivo de verificao de sincronismo Rel de temperatura do leo de transformadores e de reatores Rel de subtenso Chave isoladora de circuitos Rel ou painel anunciador de alarmes Rel Direcional de potncia Rel de subcorrente ou de subpotncia Rel de proteo trmica de mancais de mquinas rotativas Rel de monitorao de vibrao de mancais de mquinas Rel de perda de campo ou de excitao de mquinas sncronas Disjuntor de campo de mquinas sncronas Chave seletora e de transferncia de circuitos Rel contra operao desequilibrada de mquinas (Seq. negativa) Rel de sequncia de fases para proteo de circuitos e mquinas Rel de controle de tempo e de partida incompleta de mquinas Rel trmico para proteo contra sobrecarga de mquinas. Rel de sobrecorrente instantneo ( fase ) e 50N ( neutro ). Rel de sobrecorrente temporizado ( fase ) e 51N (neutro) Disjuntores de corrente alternada Rel de controle de fator de potncia Chave seccionadora provida de lmina de aterramento . Rel de sobretenso Rel comparador de tenso Rel comparador de correntes, ou de fase dividida

41 43 46

47

48

49 50 51 52 55 57 59 60 61Ronaldo Rossi


CAP. VI -

53

62 63 63P 64 67 68 70 71 72 74 79 80 81 83 85 86 87 89 90 94

Rel auxiliar de tempo, proteo de falha de disjuntores Rel Bucchholz ou de gs ou de presso Rel de alvio de presso Rel indicador de contato a terra, via circuito de tenso Rel direcional de sobrecorrente ( fase e neutro N ) Rel contra oscilao de potncia Reostato de controle de partida de mquinas Rel indicador de nvel de leo - proteo de transformadores Disjuntores de corrente contnua Rel de alarme Rel de religamento automtico Rel controlador de vazo Rel de subfrequncia Rel ou dispositivo de transferncia automtica Rel de partida de carrier em proteo de LTs. Rel de bloqueio Rel Diferencial Chave seccionadora de linhas e barras de AT Dispositivos de regulao automtica Rel auxiliar de desligamento

Essa numerao assim resumidamente apresentada, poder ainda apresentar outros nmeros correspondentes a outras funes, as quais o leitor dever ir atualizando a medida que for surgindo novas aplicaes em seu dia-a-dia, a no relacionadas . Finalmente, para rels de proteo cumpre ainda salientar que suas fontes primria de alimentao so os TCs e os TPs, os quais devem estar devidamente especificados, para permitir em funo dos nveis de ajustes dos rels, sua melhor performance duranteRonaldo Rossi


CAP. VI -

54

principalmente, condies crticas a que o circuito ou equipamento esteja submetido, como por exemplo, durante os curto-circuitos. De forma anloga ao que se tem feito para os demais componentes da SE, sugerimos ao leitor, que recorra a outras informaes relativas a Rels de Proteo, como as existentes em publicaes tcnicas especficas(catlogos) ou as existentes em NTs como as seguintes: ABNT/ NBR-7099, IEC-255, ANSI C37.90a, BS-142, etc.

VI. 11

RELS DIGITAIS (NUMRICOS)

Esses rels correspondem a uma nova tecnologia que surgiu no mercado na dcada de 90 e que veio para ficar !!! Praticamente, com o advindo dessa tecnologia, as demais simplesmente, desapareceram....! Esse rel basicamente trata-se de um sistema microprocessado, onde a(s) funo(es) por ele executada(s) so totalmente processada(s) num processador central (CPU ) e a qual provida de um conjunto de perifricos e interfaces, onde atravs delas, se faz os devidos acessos ao meio externo ou ao interno com vistas a parametrizao (ajustes) desse tipo de rel. Tais dispositivos podem ser providos de funes simples ou mltiplas, como o caso mais geral, constituindo assim um Rel Multifuno Digital. importante ainda salientar, que alm das funes especificas de proteo, eles podem tambm realizar as funes de medio e controle, alm de prover recursos para um oscilografia dos eventos de interesse na monitorao realizada. Pode-se dizer a grosso modo, que se trata de um microcomputador adaptado para monitorar um dado sistema eltrico e que pode estar interligado e integrado a um ou mais rels digitais, operando na concepo de rede com hierarquias pr-estabelecidas, conforme se pode obser no esquema mostrado na figura abaixo. A terminologia associada a tais rels portanto, a da informtica convencional, ou seja, CPU, portas serial, paralela, protocolos RS232, interfaces, etc...!

Ronaldo Rossi


CAP. VI -

55

Fig. VI. 38 - Rels Digitais - Operao Integrada em Rede

Fig. VI. 39 - Rel Digital de Sobrecorrente - Cortesia ABB

Ronaldo Rossi


CAP. VI -

56

Fig. VI - 40 Rels Digitais - Terminologia da Informtica

Ronaldo Rossi

Reles de Protecao

Documents

Transcript of Reles de Protecao