SEMANA DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA
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PROTEÇÃO DO SISTEMA DE DISTRIBUIÇÃO
• INTRODUÇÃO
• CONCEITOS FUNDAMENTAIS
• FILOSOFIA DA PROTEÇÃO
• EQUIPAMENTOS DE PROTEÇÃO
• CRITÉRIOS PARA COORDENAÇÃO:
1. FUSÍVEL X FUSÍVEL
2. RELIGADOR X FUSÍVEL
3. RELÉ X FUSÍVEL
4. RELÉ X RELIGADOR
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INTRODUÇÃO
Em geral, observamos que quanto maior o nível de tensão do sistema maior a necessidade de se ter proteção confiável e segura.
Ex.: em sistema com tensão igual ou maior que 230 kV, cada linha de transmissão possui um verdadeiro sistema de proteção com altíssima confiabilidade, isto tudo para promover a proteção que o sistema exige.
Por outro lado vamos até uma linha de distribuição de baixa tensão, de 127V, por exemplo, qual é a proteção que estamos dando para ela? É confiável? Este sistema não necessita de um sistema confiável de proteção?
A maioria dos acidentes, defeitos e falhas em sistema elétrico ocorre em sistema com níveis de tensão de distribuição e de baixa tensão.
Obviamente porque estes sistemas são muito maiores e estão muito mais próximos da população que os sistemas de transmissão.
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CONCEITOS FUNDAMENTAIS
Zona de Proteção:
É o trecho de uma rede de distribuição protegido por um equipamento de proteção. A zona de proteção é determinada em função do tipo do equipamento de proteção.
Cada equipamento de proteção tem sua característica e finalidade específica no sistema elétrico de distribuição.
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CONCEITOS FUNDAMENTAIS
Sensibilidade:
De forma geral podemos definir sensibilidade como sendo a capacidade que um equipamento de proteção ser sensível o suficiente e interromper o circuito em condições de curto-circuito de valores mínimos no final do trecho considerado zona de proteção, e ao mesmo tempo de se manter fechado com a circulação da máxima corrente da carga do circuito.
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CONCEITOS FUNDAMENTAIS
Seletividade:
É a condição que se dá ao equipamento de proteção de interromper e manter isolado o menor trecho defeituoso do sistema, provocada por qualquer tipo de falta (transitória ou permanente) sem interromper o fornecimento dos clientes instalados a montante dele.
É importante observar que esta operação ocorrerá sempre, independentemente do tipo de falta no trecho protegido pelo equipamento de proteção, quer seja permanente ou transitória.
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CONCEITOS FUNDAMENTAIS
Coordenação:
É a condição que se dá a dois ou mais equipamentos de proteção operarem numa determinada seqüência de operação, previamente definida, quando em condição de falta no sistema.
Regra Básica de Coordenação
· Para faltas permanentes: o sistema de proteção deverá isolar o menor trecho possível do sistema;
· Para faltas transitórias: o sistema de proteção deverá eliminar a falta, em qualquer parte do sistema de distribuição, no menor tempo possível e proporcionar um esquema de religamento assegurando a continuidade do fornecimento de energia.
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CONCEITOS FUNDAMENTAIS
Coordenação da Proteção (Usuário)
Grafico de Coordenação 15/12/2004 14:21:44
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FILOSOFIA DA PROTEÇÃO
O sistema de proteção dos circuitos de distribuição tem como principais objetivos a segurança de seus funcionários, contratados e terceiros e a preservação do patrimônio da empresa, de tal forma que se consiga o melhor desempenho da rede e equipamentos, oferecendo ao cliente, qualidade e continuidade no fornecimento de energia elétrica.
Os defeitos que ocorrem em um sistema de distribuição aéreo se apresentam de diversas maneiras, como por exemplo: contatos de galhos de árvores, descargas atmosféricas, vandalismos, contato de animais, abalroamento, rompimento de cabos, objetos lançados em equipamentos e na rede elétrica.
Estes defeitos acontecem independentemente do dia e da hora, causando muitas vezes transtornos tanto para os clientes como também para os operadores do sistema de distribuição.
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Esta variedade de defeitos pode ser classificada segundo sua origem, ou seja: Defeito de origem transitória: é aquele que auto se extingue ou se extinguem com a atuação da proteção, sucedido de um religamento com sucesso, não havendo assim a necessidade de reparos imediatos no sistema. Estatísticas mostram que a grande maioria dos defeitos é de origem transitória. Defeito de origem permanente: é aquele que exige reparos imediatos e provoca interrupções prolongadas para a recomposição do sistema. Portanto, os equipamentos de proteção devem ser dimensionados de tal forma que protejam o sistema em condições de defeitos e também promovam a continuidade e a qualidade do fornecimento aos clientes em geral.
FILOSOFIA DA PROTEÇÃO
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Equipamentos de Proteção
• Disjuntores e relés
• Chaves fusíveis
• Chaves fusíveis religadoras
• Religadores
• Seccionalizadores
• Seccionalizadores eletrônicos
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Disjuntores e Relés
Equipamentos de proteção usados nas saídas dos alimentadores.
O disjuntor é comandado por relés de sobrecorrente de fase (50/51) e neutro (50N/51N e 51GS) com religamento automático feito por meio de relé de religamento.
Os relés de sobrecorrente usados para a proteção de fase e terra possuem uma unidade instantânea e uma unidade temporizada.
Os relés são ligados aos alimentadores por meio de TCs de capacidades adequadas, sendo que os relés para a proteção de terra são ligados no esquema residual.
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Disjuntores e Relés
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Chaves fusíveis
• Norma NBR 8124 “Chave Fusível de Distribuição – Padronização”
• Tensão até 38 kV
• Base: 100 A e 200 A – tipo A, B e C.
• Porta-fusível:
– 50 A – 1,25 kA – Laranja
– 100 A – 2 kA – Vermelho
– 100 A – 4 kA – Marrom
– 100 A ou 200 A – 10 kA – Cinza
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Chaves fusíveis
• É o dispositivo mais empregado em saídas de ramais, devido ao seu baixo custo.
• Os porta-fusíveis devem ser compatíveis com a base e com o elo fusível usado.
• Os porta-fusíveis devem ter capacidade de interrupção superior à máxima corrente de curto-circuito disponível no ponto de instalação.
• Quando usadas com lâminas desligadoras as chaves fusíveis podem transportar até 300 A.
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Elos fusíveis
• Norma NBR 5359 “Elos Fusíveis de Distribuição – Especificação”• Comprimento da cordoalha: 500 mm• Tipos:
– H – Alto surto– K – Rápidos– T – Lentos
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Elos fusíveis H
• Para proteção de transformadores de distribuição.
• Correntes nominais:1, 2, 3 e 5 A
• Tempos maiores para as correntes grandes.
• Curva inferior: tempo mínimo de fusão
• Curva superior: tempo máximo de extinção da corrente de defeito.
0,01
0,1
1
10
100
1000
1 10 100 1000
1H
1H
2H
2H
3H
3H
5H
5H
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Elos fusíveis K e T
• Para proteção de transformadores de distribuição, ramais e consumidores
• Correntes nominais:– Grupo A: 6, 10, 15, 25, 40, 65, 100, 140 e 200 A– Grupo B: 8, 12, 20, 30, 50 e 80 A
• Curva inferior: tempo mínimo de fusão
• Curva superior: tempo máximo de extinção da corrente de defeito.
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Elo fusível tipo K
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Pontos de instalação
• Instalação deverá ser sempre em local de fácil acesso.
• O número de chaves fusíveis em série não deverá ultrapassar a quatro.
• Instalar chaves fusíveis somente em ramais com mais de 3 transformadores ou mais de 300 m.
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Chave Fusível Religadora
• Religa o circuito até 2 vezes
• Evita o deslocamento de equipes para defeitos transitórios
• Capacidade de interrupção 2 kA
• Elos queimados podem ser substituídos sem interrupção do fornecimento
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Chave Fusível Religadora
FuncionamentoFuncionamento
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Religadores
• Dispositivo de proteção contra sobrecorrente, automático, destinado a abrir e religar uma ou mais vezes um circuito de corrente alternada, de acordo com uma seqüência de operações predeterminada.
• Norma NBR 8177 “Religadores Automáticos – Especificação”• ANSI C37.60 “Automatic Circuit Reclosers for Alternating-Current Systems”
• Tensões nominais: 15, 25,8 e 38 kV
• Correntes nominais: 200, 280, 400, 560 e 800 A
• Capacidade de interrupção: 4, 6, 8, 10, 12 e 16 kA
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Religadores
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Tipos de Religadores
• Religadores com bobina série– Reyrolle tipo OYT– McGraw Edison tipo KF– McGarw Edison tipo R e W
• Religadores eletrônicos– Westinghouse tipo SEV280– Cooper tipo KFE
• Religadores com controle digital– Brush PMR– Nulec N Series– Cooper NOVA– Whipp & Bourne– ABB
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Religadores com Bobina Série
• Isolação: óleo
• Interrupção: óleo ou vácuo
• Bobina série para operação por fase, corrente de operação 2x a corrente nominal
• Hidráulico
• Circuito eletrônico para operação por terra
• Fechamento com bobina de AT
• Possui poucos ajustes e poucas alternativas
• Corrente de interrupção depende da bobina série
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Religadores com Bobina Série
Características de operaçãoCaracterísticas de operação• Corrente de atuação para fase:
– 10, 20, 30, 50, 60, 70, 100, 150, 200, 300, 400 e 500 A
• Corrente de atuação para terra: 5, 10 e 20 A
• Quantidade total de operações: 1 – 4 operações
• Quantidade de operações temporizadas: 0 – 4 operações
• Temporização para fase e para terra
• Tempo de religamento: 2 s
• Tempo de rearme: 1,5 minutos por operação e 7 minutos após o bloqueio
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Religadores Eletrônicos
• Proteção feita por relé
• Sem fonte de potência (a potência vem da corrente de carga)
• Mais opções de correntes de atuação
• Mais opções de temporizações, tanto para operações rápidas como para as temporizadas
• Tempos de religamentos ajustáveis, facilitando a coordenação com os relés eletromecânicos.
• Tempo rearme ajustável
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Seccionalizadores
• O seccionalizador é sempre instalado após um outro equipamento de proteção automático (religador ou disjuntor) e dentro da zona de proteção deste último equipamento.
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Seccionalizadores
Instalação de SeccionalizadoresInstalação de Seccionalizadores
• Em pontos da rede onde a corrente é muito alta para a utilização de elos fusíveis.
• Em pontos onde a coordenação com elos fusíveis não é suficiente para o objetivo pretendido.
• Em ramais longos e problemáticos.
• Após consumidores que podem suportar as operações dos religadores, mas não suportam longas interrupções, no caso do bloqueio do religador.
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Seccionalizadores
Vantagens do SeccionalizadoresVantagens do Seccionalizadores
• coordenação efetiva em toda a faixa comum com religador de retaguarda.
• interrompe as 3 fases simultaneamente.
• pode ser usado como chave de manobra sob carga e fecha correntes até 9.000 A
• ajustes independentes para operação de fase e de terra.
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Seccionalizador Eletrônico
• Funcionamento semelhante ao do seccionalizador
• Não tem fonte de potência
• Disponível em várias correntes e com várias contagens
• Não diferencia corrente de fase ou terra
• Espoleta química ou rearme mecânico
• Fabricantes
– Hubbell Power Systems, Inc.
– Cooper Power Systems, Inc.
– Etc.
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CRITÉRIOS PARA COORDENAÇÃO E SELETIVIDADE DA PROTEÇÃO
Fusível x Fusível
A seletividade, entre dois ou mais fusíveis instalados em série, é satisfatória quando o tempo total de interrupção do fusível protetor (F1) não exceder a 75% do tempo mínimo de fusão do protegido (F2).
T2
T1
IccMAX
F1
F2
Icc
t
IccMAX
F1F2
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Coordenação da Proteção (Usuário)
Grafico de Coordenação 15/12/2004 15:41:20
Fusível x Fusível
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Religador x Fusível (fusível do lado da carga)
Este tipo de coordenação ocorre é típico no sistema de distribuição.
CRITÉRIOS PARA COORDENAÇÃO E SELETIVIDADE DA PROTEÇÃO
IccMAX IccMIN
CURVA LENTA
CURVA RÁPIDA X K
ZONA DE DESCOORDENAÇÃO
ZONA DE COORDENAÇÃO
ZONA DE SELETIVIDADE Icc
t
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Coordenação da Proteção (Usuário)
Grafico de Coordenação 15/12/2004 15:51:17
Religador x Fusível (fusível do lado da carga)
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CRITÉRIOS PARA COORDENAÇÃO E SELETIVIDADE DA PROTEÇÃO
Relé x Fusível
A seletividade entre o relé de sobrecorrente instalado na subestação e os elos fusíveis ao longo do circuito é garantida para todos valores de corrente de curto-circuito, quando existir uma diferença de maior ou igual a 0,2s entre o tempo máximo de interrupção do elo fusível e o tempo mínimo de operação da curva do relé.
t
Icc
X max
X min.
PONTO LIMITE DA SELETIVIDADE
D
51
IccMAX
IccMIN IccMAXIccMIN
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Coordenação da Proteção (Usuário)
Grafico de Coordenação 15/12/2004 15:48:46
Relé x Fusível
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Relé x Religador
Esta configuração é comumente encontrada no sistema de distribuição, onde os relés são instalados em subestações e os religadores instalados em poste ao longo dos circuitos de distribuição.
Caso o relé de sobrecorrente seja estático ou microprocessado, a seletividade será garantida se a diferença de tempo entre a curva lenta do religador e a curva do relé for maior ou igual a 0,2s, para todos valores de corrente de curto circuito encontrado na zona de proteção do religador.
CRITÉRIOS PARA COORDENAÇÃO E SELETIVIDADE DA PROTEÇÃO
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t
Icc
t1
t2t3t4
RELE ESTÁTICO OUMICROPROCESSADO
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D
R
t2 - t1 > 0,2s
t4 - t3 > 0,2s
IccMAX
IccMIN
IccMAXIccMIN
CRITÉRIOS PARA COORDENAÇÃO E SELETIVIDADE DA PROTEÇÃO
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Coordenação da Proteção (Usuário)
Grafico de Coordenação 15/12/2004 16:02:21
Relé x Religador
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