11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 1
PROTEÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOSProf. Ronaldo Rossi
PROTEÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOS
INDUSTRIAIS - PSEI
Prof. Ronaldo Rossi
ITAJUBÁ/MG- 2011
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PROTEÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOSProf. Ronaldo Rossi
OBJETIVOS
CARGA HORÁRIA : 36PROCEDIMENTOS e APRESENTAÇÕES
MEDIÇÕES e RESULTADOS ESPERADOS
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PROGRAMA PROPOSTO:
1. INTRODUÇÃO AOS SISTEMAS DE ENERGIA ELÉTRICA;2. FUNDAMENTOS DE ANÁLISE DE SISTEMAS DE POTÊNCIA;3. EQUIPAMENTOS ELÉTRICOS DE MÉDIA E ALTA TENSÃO;4. FILOSOFIA GERAL DA PROTEÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOS;5. PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORES E BARRAS;6. PROTEÇÃO DE GERADORES;7. PROTEÇÃO DE MOTORES DE INDUÇÃO;8. COORDENAÇÃO DA PROTEÇÃO E SELETIVIDADE;9. TESTES E AVALIAÇÕES
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PROGRAMAÇÃO DO CURSO
Proteção deGeradores
Proteção de Motores
Proteção deTransformads
Proteção deTransformads
TC´s / TP´s
Pára-raios
CabosBaterias e Servs. Auxiliares
Funds. ASP
Exercícios
Disjuntores
13:30 h
às
17:30 h
Prot. de Motores
Seletividade
Teste Final e Avaliação
Proteção de Transformads.
Proteção de Geradores
Relés de Proteção
Transformads
Teoria Geral
Disjuntores e Chaves Seccions.
TC´s / TP´s
Apresentação
Introdução
Funds. ASP
8:00 h
às
12:00 h
6a. fa.5a. fa.4a. fa.3a. fa.2a. fa.HORAS
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INTRODUÇÃO AOS SISTEMAS DE “EE”
CAPITULO I
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Sistemas Elétricos de Potência – SEP´s;
Generalidades sobre Sistemas de Alta Tensão:
Geração, Transmissão e Distribuição – GTD;
Representações de Componentes: SEP´s
1. INTRODUÇÃO AOS SISTEMAS DE “EE”
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PROTEÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOS
Prof. Ronaldo Rossi
REPRESENTAÇÃO DOS COMPONENTES NUM SEP DE AT
PLANTAS GERAÇÃO
CENTRAIS DE PRODUCÃO
TRANSFORMS
ELEVADORES
SUBESTAÇÕES DISTRIBUIÇÃO
TRANSFORMS
ABAIXADORES
LINHAS TRANSMISSÃO
SISTEMAS DEDISTRIBUIÇÃO
G
UTILITY S=P+jQ
7Prof. R. Rossi / Fupai / 201111/12/2011
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2. DIAGRAMA UNIFILAR TÍPICO DE UM SEP:
Área deGeração 1
“Barra Swing”
Área de
Geração j
Barra PV
Barra de Carga PQ i Centro de Carga k
Barra de Carga PQ2 Centro de Carga j
Àrea de Geração k
Barra PVÁrea KV3 Vi Vk
V1V2 Vj
Pik + j Qik
P12 + j Q12
Pjk + j Qjk
Barra de Carga PQ3
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Máquinas Síncronas – Pólos Lisos e Salientes (HG´s)
Hidro-Geradores: de 500 kVA a 750 MVA*
Turbo-Geradores: de 1500 kVA a 240 MVA
Diesel: de 150 kVA - 80 MVA
Nuclear: de 650 a 1250 MVA*
1. SISTEMAS ELÉTRICOS DE POTÊNCIA – SEP´S
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G
Turbina
Excitatriz
ra = 0XsX´sX”s
I
Vnom
Pger
Qger
CARGA
Sc = Pc + jQc = Sc∠ϕ
E = FEM
GERADORES
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MAQUINAS SINCRONAS - GERADORES
DIAGRAMA FASORIAL EM REGIME PERMANENTE:
EAN
VANIAN
rA + j XA
XA rA
VAN
IAN
EAN
j.XA IAN
rA. IAN
δ
ϕ
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MAQUINAS SINCRONAS – ROTOR CILINDRICO
E
VIA
j XS
V
IA
E
jXS IAδ
ϕ
Componentes da Potencia Sincrona – ATIVA e REATIVA:
2
. . s in
. . co s
S
S S
V EPX
V E VQX X
δ
δ
=
= −
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TÓPICOS SOBRE LINHAS DE
TRANSMISSÃO
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LINHAS DE TRANSMISSÃO
Linhas de Transmissão Curtas - LAB < 80 kmLinhas Médias - 80 km < LAB < 250 kmLinhas Longas - LAB > 250 km
COMPONENTES DOS SISTEMAS DE POTENCIA
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1. SISTEMAS ELÉTRICOS DE POTÊNCIA – SEP´S
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TRANSPORTE DE ENERGIA ELÉTRICA – EAT / AT / MT / BTLinhas de Transmissão – Modelos “pi” - “T” e Z
EAT - 345 a 750 KV. ( pi e T )
AT - 36 a 245 kV ( pi e Z )(Transmissão e Sub-transmissão)
MT - 1 a 36 Kv ( Z )
BT - < 1 kV ( ABNT-NBR/5410 ) ( Z )
1. SISTEMAS ELÉTRICOS DE POTÊNCIA – SEP´S
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Linhas de Transmissão
Linhas CURTAS : LAB < 80 km( Em geral as admitâncias shunt são desprezadas ).
REPRESENTAÇÕES DAS LINHAS DE TRANSMISSÃO
(% ) (% ) (%) [% ]L L L L LTZ R jX Z φ= + = ∠
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Linhas de Transmissão:Parâmetros ABCD - Modelo: PI nominal
RL + j XL
Y/2VS VR
IS IR
Ic1 Ic2IL
Y/2
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Cargas – Potência Constante !!!Relação “ tensão x corrente”Fator de potência – cos φTriângulo de Impedância ( R- X- Z ) e de Potências ( P- Q- S )
1. SISTEMAS ELÉTRICOS DE POTÊNCIA – SEP´S
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SISTEMAS DE DISTRIBUIÇÃO:
Tempo - (horas)
Consumos Diários:Potências Ativa e Reativa Potência Ativa
MW
Potência Reativa MVAR
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TIPOS DE CURVAS DE CARGAS
Distribuição Urbana
MW
MVAR
Sists. Industriais
MW
MVAR
0 6 12 18 24 horas
Demanda média
Dem. Maxima
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CONCESSIONÁRIA
CARGAS
)()(
cos
)(
)(
__
HARMONICOS
HARMONICOS
HARMONICOSTOTAL
HARMONICOSTOTAL
SP
fp
SS
PP
MEDIÇÃOCIRCUITOSDETOCARREGAMEN
Σ
Σ==
Σ=
Σ=
ϕ
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CLASSIFICAÇÃO CONSUMIDORES - ANEEL
Grupo A1 - Consumidores alimentados em AT (230 kV) ou superior;Potência total instalada, em geral, superior a 100 MVA
Grupo A2 - Consumidores alimentados em AT ( 88 - 138 kV).Potência total instalada compreendida: 40 e 100 MVA
Grupo A3 - Consumidores alimentados em MT (36 - 69 kV)Potência total instalada, da ordem de 20 a 40 MVA.
Grupo A4 - Consumidores alimentados em MT (2,3 - 15 - 25 kV).Potência total instalada, em geral, menor que 20 MVA.
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CLASSIFICAÇÃO CONSUMIDORES - ANEEL
ATENDIMENTOS SEGUNDO AS CLASSIFICAÇÕES:
CLIENTE CONVENCIONAL: MT / AT
CLIENTE LIVRE / CCEE (MAE): AT
TARIFAÇÃO:
CONVENCIONAL
HORO-SAZONAL
PORTARIAS ANEEL No. 456 de 29/11/2000ANEEL No. 414 de 20/07/2010
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SUBESTAÇÕES
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G
GERAÇÃO TRANSMISSÃO DISTRIBUIÇÃO
SE Elevadora SE Abaixadora
Cargas
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V = 138 kV - Scc = 400 MVA X/R > 10 - Zo/Z1 = 3
Intertravamento “ Kirk”
Concessionária
Transformador T1Sn = 15/20 MVAZ= j 9,2%Zo = j 7,8 %Dy 30º.Raterr = 20 ohm
Transformador T2Sn = 20/25 MVAZ= j 10,5%Zo = j 8,9 %Dy 30º.Raterram = 20 ohm
NAV = 13,8 kV - S1 V = 13,8 kV - S2Turbo Gerador
C1 C2 C3 D1 L1 L2 D2
CARGAS ESTÁTICAS CARGA CARGAS ESTÁTICAS CARGA SUBESTAÇÃO SEÇÃO S1 DINÂMICA SEÇÃO S2 DINÂMICA REMOTA
Ieq1 = 1000 A Ieq2 = 2000 A TF = 5 MVA
TF-3Sn = 1,5 MVAVn = 13,8D-4,16YnZ1=Z2=Zo= 6%
TF4 = TF3
Serviços Emergenciais
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PRINCIPAIS COMPONENTES DE UMA SE – MT/AT:
BARRAMENTOS
DISJUNTORES
CHAVES SECCIONADORAS
PÁRA-RAIOS
TRANSFORMADORES DE CORRENTE – TC´s
TRANSFORMADORES DE POTENCIAL – TP´s (TPC´s)
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PRINCIPAIS COMPONENTES DE UMA SE – MT/AT:
TRANSFORMADORES DE FORÇA – TF´s
BANCOS DE CAPACITORES E/ OU REATORES
SERVIÇOS AUXILIARES
. BATERIAS E RETIFICADORES
. RELÉS DE PROTEÇÃO
. INSTRUMENTAÇÃO DE MEDIÇÃO E CONTROLE
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DIAGRAMAÇÃO
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DIAGRAMA UNIFILAR
DIAGRAMA TRIFILAR
DIAGRAMA FUNCIONAL - OPERAÇÃO
DIAGRAMA SINÓPTICO
DIAGRAMA DE FIAÇÃO
DESENHOS E CORTES - PLANTAS HORIZONTAL E VERTICAL - DETALHAMENTOS
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2. DIAGRAMAÇÃO:
Diagrama Unifilar : Concepção Informações gerais sobre os componentes;Parâmetros, conexões, visualização.
Diagrama Trifilar : DetalhamentoConexões de instrumentação, detalhes...
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2. DIAGRAMAÇÃO:
Diagrama Funcional : Comando GeralComando para disjuntores e chaves
Diagrama Sinótico – “status”Visualização Geral.
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MSMIT 1
Concessionária
P MEC =200 [ HP ]IP =4 I NS = 3%Fp = 0,88η = 92%V N = 440 [V]
P eq M =500 [ HP ]Z eq = 25% ∠ 90ºS = 3%η = 92%Fp = 0,88indVn= 440[V]
P MEC =500 [ HP ]ƒ p= 0,8 ind.η =94 %I P =5 I NVn = 440 [V]X´s = j 40 %
V N =138 [ kV ]I CC 3f =2,8 ∠ - 75º [ kA ]F = 60 [Hz]
Barra 01-AT
# 3 x 2 x500 MCM
L=1 [ km ]Z´ ~ 32 ∠ 75 [ m Ω /km/ cond ]
S1 =S 2 = 20/25 MVA( ONAN/ ONAF )
Z1 = Z 2 = 12 ∠ 80º %
52T
CargasElétricasde MT
CargasElétricasde MT
TG
MIT E
outrascargas
V N = 13,8[ kV]
46/4748/4950/51
TrafosT 1 = T 2
T 1 T 2 P N = 12 [MW]V N = 13,8 [ Kv]Fp = 0,8 INDF = 60[Hz]X” s = j 10%X s = j100 %
Trafo T 3S N = 1500 [ kVA]Z = 5,5 ∠ 80 º %
~=
RTF
Trafo T 4 = T 3
Vn =440[V]
L1 L2
Barra 02-MT
Barra 03 - BT
R AterrR Aterr
Cargas Especiais MT
DIAGRAMA UNIFILAR TÍPICO / SE- INDUSTRIAL
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5. DIAGRAMA DE COMANDO SIMPLIFICADO
ReléAuxiliar
a-52
52BA
FU
FU
BANCO DEBATERIAS
RETIFICADAC / DC
UNIDADE CONTROLE
( Flutuação )
TransformadorServs. Auxiliares
Fontes de Alimentação DC Comando de Abertura do Disjuntor Sinalizações
RELES DEPROTEÇÃO
ComandosManuais
LâmpadasAlarmes...
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SUBESTAÇÕES ELETRICAS DE ATProf. Ronaldo
Rossi
5. DIAGRAMA DE COMANDO SIMPLIFICADO
Prof. R. Rossi / Fupai / 2011
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 37
DIAGRAMA DE COMANDO LÓGICO SIMPLIFICADO
EQUAÇÃO LÓGICA – FUNÇÃO SOBRECORRENTE DIRECIONAL
TRIP = [50ABC + 50N] * [67ABC + 67N] + [51ABC+51N] * [67ABCN]
a - 52
BA - 52
R50 ABC R 50N R-67ABC-N
R67 ABC R 67N R51 ABC R51N
Barra de Trip
Prof. R. Rossi / Fupai / 2011
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11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 38
ELETRICOSProf. Ronaldo
Rossi5. DIAGRAMA LÓGICO DE COMANDO SIMPLIFICADO
> 1
> 1
> 1
&
> 1
R50ABC
R50N
R67ABC
R67N
R51ABC
R51N
R67-ABCN&
Prof. R. Rossi / Fupai / 2011
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 39
PROTEÇÃO DE SISTEMAS ELETRICOSProf. Ronaldo Rossi
DIAGRAMA TRIFILAR – PROTEÇÃO DE SOBRECORRENTE
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 40
PROTEÇÃO DE SISTEMAS ELETRICOSProf. Ronaldo Rossi
DIAGRAMA TRIFILAR – PROT. DIRECIONAL
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 41
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SISTEMAS SUPERVISÓRIOS - COS
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 42
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1. INTRODUÇÃO AOS SISTEMAS DE “EE”
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 43
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CORTE LONGITUDINAL
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 44
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Representações de Componentes: SEP´s - SEI´s
Transformadores, cabos, bancos, etc...
Máquinas Síncronas;
Motores de Indução Trifásicos
2. SISTEMAS ELÉTRICOS INDUSTRIAIS – SEI´S;
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 45
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FUNDAMENTOS DA TEORIA DE CIRCUITOS ELÉTRICOS
CAPITULO I
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CIRCUITOS ELÉTRICOS
LEIS FUNDAMENTAIS – RELAÇÕES “V x I”:
LEI DE OHM E KIRCHHOFF
TEOREMAS DE THEVENIN E NORTON
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 47
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3. FUNDAMENTOS DE ANÁLISE DE CIRCUITOS
3.1 Fundamentos
a. Impedância Z = R + j X e Admitância Y = 1/Z
b. Relações: Tensão x Corrente Potências P + j Q = S
c. Fator de Potência
d. Relações Fasoriais
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ImpedânciaZ = R + j ( XL – XC ) = R + j X =
Admitância
FUNDAMENTOS
[ ]Ω
[ ]siemens
Z ϕ ∠
2 2 2 2
1. . L CX XRY G j B jR X R X Z
−= = =
+ +m m
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associações série & paralela
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 49
Tensão e Corrente Relações Fasoriais
Conceito Básico de Fator de Potência - (ind/cap)
→
pf = cos ϕ
FUNDAMENTOS
ϕIind
VIcap
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11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 50
Lei de OHM: V = Z . I e I = Y . V (fasorial)
V Z I
I Y V
α ϕ β
β φ α
∠ = ∠ × ∠
∠ = ∠ × ∠ϕ
V α∠
I β∠
α+
β−
LEIS BÁSICAS
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11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 51
Leis de KIRCHHOFF:
Tensões: Σ ( + VMALHA = 0 ) (fasorial)
Correntes: Σ ( + I NO = 0 ) (fasorial)
LEIS BÁSICAS
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11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 52
POTÊNCIAS: P - ativa ( watt – kW – MW – GW ) Q - reativa ( VAR – kVAR – MVAR )S - aparente ( VA - kVA - MVA - GVA )
Valores RMS: P = V.I. cos = R.I2 [W/f]
Q = V.I. sin = X.I2 [VAR/f]
S = P + jQ = V.I* = Z.I2 = Y*.V2 [VA/f]
ENERGIA: (kW-h, MW-h,...)(kVAR-h,.....! )
POTÊNCIA E ENERGIA - CONCEITOS & UNIDADES
ϕϕ
( ). ( ). ( ).s t dt v t i t dtΕ = =∫ ∫
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11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 53
Potência Complexa ou Aparente:
CONCEITOS & UNIDADES
( ) ( )
( )
**
( )
( )
. .
cos
j
RM S true
RM S true
S P jQ V I V I
S VI VI VIe
Ppower factor
S
ϕ
α β
α β ϕ
ϕ
= + = = ∠ ∠
= ∠ − = ∠ =
= =
V α∠
I β∠ϕ
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11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 54
[ ]2
2. . .cosRR
VP R I V I WR
ϕ= = = →
R or P
j.X or j.QZ or S
[ ]2
2. . .sinXX
VQ X I V I VARX
ϕ= = = →
[ ]2
2. .ZVS Z I V I VAZ
= = = →
ϕ
RELAÇÕES COMBINACIONAIS – IMPEDÂNCIA E POTÊNCIAS
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11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 55
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3. FUNDAMENTOS DE ANÁLISE DE CIRCUITOS
3.2 Leis Básicas
Lei de OHM : V = Z I e I = Y V
Leis de Kirchhoff : Malha: Σ ( Vmalha = 0 )
Nós: Σ ( I nó = 0 )
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 56
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3. FUNDAMENTOS DE ANÁLISE DE CIRCUITOS
3.3 Triângulo de Impedâncias e de Potências
R ou P
jX ou jQZ ou S
φ
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 57Cφ
TENSÕES TRIFÁSICAS - SEQUENCIA: ABC
Fase A (‘azul’)
Aφ
BφExcitatr
Campo F+
− ω
IA
IB
VAB
VAN
N
S
Mφ
Fase B (branca’)
Fase C (vermelha’)
Vdc
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11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 58
0max
0max
0max
( ) . ( ) 90
( ) . ( 120 ) 120
( ) . ( 240 ) 240
3. 30
AN
oBN
oCN
oBC BN CN BN BN
v t V sen t and
v t V sen t
v t V sen t
V V V V
ω α α α
ω α α
ω α α
α
= + = ∠ =
= + − = ∠ −
= + − = ∠ −
= − = ∠ +
V
V
V
VAN
VBNVCN
VBCN
TENSÕES TRIFÁSCIAS – SEQUENCIA ABC - POSITIVA
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11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 59
GERADOR CONEXÃO ESTRELA – RELAÇÕES TENSÃO x CORRENTE
3IL= IF e VLL= . VLN3 30∠+ o
IL = IAN
VLN = VAN
VLL = VAB
IPH
N
A
B
CVBC
ICN
VAN
VBNVCN
VBCN
IBN
ϕ030
IAN
ϕ
ϕ
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11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 60ILL= IF e VF = VLL/ 3
CARGA TRIFÁSICA – CONEXÃO ESTRELA: Y
30∠− o
VANVBN
VCN
IA
VAB
ϕ030ϕ
ϕ
IC
IB
IL = IAN
VLN = VAN
VLL = VAB
IPH
N
A
B
CVBC
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11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 61VLL= VF e IL= . IF3
CARGA CONECTADA EM DELTA : ∆
VLL= VPH
IL= IA
IPH = IAB
A
B
CIBC
ICA
30∠− o
IABIBC
ICA
IA
VAB
ABϕ030
- ICA
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R or P
jX or jQ
Z or S
3. 3. . .cos 3. . .cosT Ph Ph Ph LL LP P V I V Iϕ ϕ= = =
3. 3. . .sin 3. . .sinT Ph Ph Ph LL LQ Q V I V Iϕ ϕ= = =
3. 3. . 3. .Total Ph Ph Ph LL LS S V I V I= = =
POTÊNCIAS TRIFÁSICAS – EQUAÇÕES BÁSICAS
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3. FUNDAMENTOS DE ANÁLISE DE CIRCUITOSRelações entre “V e I” - Fase e Linha nas conexões D - Y
VL
I L
VL
VF
I F
I L
I F
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3. FUNDAMENTOS DE ANÁLISE DE CIRCUITOSRelações entre “V e I” - Fase e Linha nas conexões D - Y
Conexão Estrela (Y):I LINHA = I FASEV LINHA = √¯3 . V FASE ∠ α + 30o.
Conexão Triângulo (∆):V LINHA = V FASEI LINHA = √¯3 . IFASE ∠ β - 30o.
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3. FUNDAMENTOS DE ANÁLISE DE CIRCUITOS
POTÊNCIA TRIFÁSICA
ATIVA: P = 3. Vf. If. cos α P = √ 3. VL. IL. cos αREATIVA: Q = 3. Vf. If.sen α Q = √ 3. VL. IL. sen αAPARENTE: S = 3. Vf. If S = √ 3. VL. IL
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CARGAS TRIFÁSICAS EM PARALELO – CONEXÕES Y & D :
IL = IAN
VLN = VAN
VLL = VAB
IF
N
A
B
CVBC
:
3 30
120
240
oAN AN AB ABA AY A
Y Y
oB BY B A A
oC C Y C A A
For sym m etrical and balanced three phase system s
V VI I I xZ Z
I I I I
I I I I
α αϕ ϕ
α
α
∆∆ ∆
∆
∆
−
∠ ∠= + = + ∠ −
∠ ∠
= + = ∠ −
= + = ∠ −
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CONVERSÕES: - Y Y -∆ ∆⇔
Zb
aZa
Zccb
Zab
bZbc
Zca
a
c
.ab caa
ab bc ca
Z ZZZ Z Z
=+ +
.ab bcb
ab bc ca
Z ZZZ Z Z
=+ +
.bc cac
ab bc ca
Z ZZZ Z Z
=+ +
ab bc ab ca bc caab
c
Z Z Z Z Z ZZZ
+ += ab bc ab ca bc ca
bca
Z Z Z Z Z ZZZ
+ += ab bc ab ca bc ca
cab
Z Z Z Z Z ZZZ
+ +=
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Sistemas Elétricos Industriais – SEI´s;
Cargas – Potência Constante !!!Fator de potência – cos φBancos de Capacitores
Motores- Indução Trifásico ( kVA = HP )Síncronos
1. INTRODUÇÃO AOS SISTEMAS DE “EE”
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 69
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TRANSPORTE DE ENERGIA ELÉTRICA – EAT / AT / MT / BT
Cargas:
1. SISTEMAS ELÉTRICOS – SEP´s / SEI´s
Tensão Nominal: Vn [kV]
Freqüência: 60 Hz
Impedância: Z ∠ϕ [Ω]
Potência: Sc = kV2 / Z [Ω]
Ligação: ESTRELA – DELTA
P ou I ou Z - constante !
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 70
COMPENSAÇÃO DO FATOR DE POTÊNCIA - REATIVOS
P
SQCAP
QFIN
QQIN
PFinϕ iniϕ
S∆
V
QCAP
SISTEMA ELETRICO
( )2
[ ]
. 2 [ / ]CAP ini Fin
CAP Ph
Q P tg tg VAR
Q V FC VAR phase
ϕ ϕ
π
= −
=
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11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 71
• TEOREMA DA SUPERPOSIÇÃO
• TEOREMAS DE THEVENIN & NORTON
• RESTRIÇÕES - LINEARIDADE
TEOREMAS BÁSICOS NAS ANÁLISES DE CIRCUITOS
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TEOREMA DE THÈVENIN:
.
≡
a
b.. ZTH
VTH
a
b
.
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11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 73
ZTH = Z KK IMPEDÂNCIA EQUIVALENTE DE CIRCUITO ABERTO; (impedance vista da rede dada a partir dos pontos ab abertos).
VTH = VOC TENSÃO DE CIRCUITO ABERTO. ( tensão medida sobre a rede dada a partir dos pontos a b abertos).
ZTH
VTH
Barra k
a
b
TEOREMA DE THÈVENIN:
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11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 74
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FUNDAMENTOS DE ANÁLISE DESISTEMAS DE POTÊNCIA - INTRODUÇÃO
CAPITULO III
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ANÁLISE DE SISTEMAS DE POTÊNCIAFUNDAMENTOS
Representações dos Componentes
Valores Percentuais, Por Unidade e Absolutos
Diagrama de impedâncias ( % - pu – Ω )
Equivalente de Thèvenin / Norton
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 76
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FUNDAMENTOS DE ANÁLISE DE SISTEMAS DE POTÊNCIA
Valores por unidade e percentuaisRepresentação dos Componentes de Redes AT/MT
Correntes de Curtos-circuitosAnálise de Faltas
Relações “ tensão x corrente”
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 77
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[ : ][ ]
/ [ : ]valor real da grandeza unidade U
v puvalor base escolhido p grandeza unidade U
=
% 100 [%]puV v x=
.real pu baseV v V=
VALORES POR UNIDADE E PERCENTUAIS
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 78
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VALORES POR UNIDADE
[ ][ ]
.realpu real pu base
base
ZZ Z Z Z
ZΩ
= ⇒ = Ω
real realpu pu
base base
R XR andZ Z
= Χ =
real realpu pu
base base
P QP and QS S
= =
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 79
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3. .
.
base base base
base base base
S V I
V Z I
=
=
Consequentemente, Ibase e Zbase estão definidos !
VALORES BASES – FUNDAMENTOS
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 80
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MUDANÇAS DE BASES
[ ]2
. . [% ]NOVO ANTNOVO ANT
ANT NOVO
S VZ Z or puS V
=
[ ]2
base basebase
base base
V kVZI MVA
= = Ω
[ ]2
1 1 2 2i
real PU base PU base PU ii
kVZ Z x Z Z x Z Z xMVA− − − − −Ω = = =
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 81
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CONCESSIONÁRIAS (UTILITIES) :
REPRESENTAÇÃO DE COMPONENTES EM PU
e se (VSYS = VBASE ) então :
[ ]2
3
BASE SISTSIST
CC BASE
S VZ puS V− Φ
=
1.0 1.0 1.0base baseSYS pu
shcshc shc shc pu shc pu
base
S IZ SS I S IS
−− −
= = = = =
ZSIST
SISTEMA
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REPRESENTAÇÃO DE COMPONENTES
% % % [%]scZ R jX Z φ= + = ∠
TRANSFORMADORES
IS’
VP
IP
ZT = R + j X (%)
VS’
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LINHAS DE TRANSMISSÃO E CABOS ( Lab < 150 km )( Admitâncias Shunt são desprezadas...! ).
REPRESENTAÇÃO DE COMPONENTES
LINHAS DE TRANSMISSÃO LONGAS ( Lab > 150 km )
( representação modelo “pi”- Circuito equivalente pi nominal )
(% ) (% ) (% ) [% ]L L L L L TZ R jX Z φ= + = ∠
≥
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 84
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REPRESENTAÇÃO DE COMPONENTES
0, 746 [ ]cosMIT
HPxS kVAxη φ
=
MOTORES
MOTORES INDUÇÃO: KVA HP (Sub-transient only)
MOTORES SÍNCRONOS: KVA 1,1 HP for COS = 0,8
KVA 0,8 HP for COS = 1,0
≅
≅ ϕϕ≅
MOTOR
ZM
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REPRESENTAÇÃO DE COMPONENTES
MOTORES DE INDUÇÃO: KVA HP (Sub-transitório)
MOTORES SINCRONOS: KVA 1,1 HP for COS = 0,8
KVA 0,8 HP for COS = 1,0
[ ] [ ]
min
1.0 1 100 %MITpartida
no al
X puI m mI
= = =
MOTORES:
≅
≅ ϕϕ≅
MOTOR
ZM
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 86
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REPRESENTAÇÃO DE COMPONENTES
E se (VCARGA = VBASE ) então:
[ ]2
BASE CARGADinamico
Contribuicao CC BASE
S VZ puS V−
=
1.0( )
baseDIN pu
contribuicao CC M PU
IZI I−
−
= =Σ
ZDIN
CARGA
( )MIΣ
GRUPO DE MOTORES – (EQUIVALENTE DINÂMICO SUB-TRANSITÓRIO)
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• DIAGRAMAS DE IMPEDÂNCIAS – Z THEVENIN
CONCESSIONÁRIA
CARGAS
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 88
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• DIAGRAMAS DE IMPEDÂNCIAS – Z THEVENIN
Z ST
Z CG
ZTH = Z ST // Z CG
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CORRENTES DE CURTOS- CIRCUITOS
• DIAGRAMAS DE IMPEDÂNCIAS – Z THEVENIN
• CORRENTE SIMÉTRICA DE CURTO-CIRCUITO
• CURTO-CIRCUITO TRIFÁSICO
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FONTES DE CONTRIBUIÇAO PARAA CORRENTE DE CURTO- CIRCUITO
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FONTES DE CONTRIBUIÇAO PARAA CORRENTE DE CURTO- CIRCUITO
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MSMIT 1
Concessionária
P MEC =200 [ HP ]IP =4 I NS = 3%Fp = 0,88η = 92%V N = 440 [V]
P eq M =500 [ HP ]Z eq = 25% ∠ 90ºS = 3%η = 92%Fp = 0,88indVn= 440[V]
P MEC =500 [ HP ]ƒ p= 0,8 ind.η =94 %I P =5 I NVn = 440 [V]X´s = j 40 %
V N =138 [ kV ]I CC 3f =2,8 ∠ - 75º [ kA ]F = 60 [Hz]
Barra 01-AT
# 3 x 2 x500 MCM
L=1 [ km ]Z´ ~ 32 ∠ 75 [ m Ω /km/ cond ]
S1 =S 2 = 20/25 MVA( ONAN/ ONAF )
Z1 = Z 2 = 12 ∠ 80º %
52T
CargasElétricasde MT
CargasElétricasde MT
TG
MIT E
outrascargas
V N = 13,8[ kV]
46/4748/4950/51
TrafosT 1 = T 2
T 1 T 2 P N = 12 [MW]V N = 13,8 [ Kv]Fp = 0,8 INDF = 60[Hz]X” s = j 10%X s = j100 %
Trafo T 3S N = 1500 [ kVA]Z = 5,5 ∠ 80 º %
~=
RTF
Trafo T 4 = T 3
Vn =440[V]
L1 L2
Barra 02-MT
Barra 03 - BT
R AterrR Aterr
Cargas Especiais MT
DIAGRAMA UNIFILAR TÍPICO / SE- INDUSTRIAL
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 93
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BARRA k
Zkk
DIAGRAMA DE IMPEDANCIAS ANALISES DE CONTINGENCIAS
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 94
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Zkk = Impedancia de Thèvenin
referida à barra k.
Barra k
Zkk
01.0 0 [ ]kkkk k
I puZ ϕ
∠=
∠
CORRENTE DE CURTO CIRCUITO – EQUIVALENTE DE THEVENIN
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 95
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BARRA k
Zkk
TEOREMA DE THEVENIN – BARRA K
≡
[ ]3.
k basebase rms
base
SI AV
=
( )0
31.0 0 . [ ]k k
base rmskk k
I I AZφ ϕ
∠=
∠
ONDE
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 96
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3. Equivalente de Thèvenin
ZTH
VTH
Barra k
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Corrente de Curto-circuito – Dominio da Frequência
Curto-circuito Trifásico
VTH = 100 %
ISH-C = VTH / ZTH
00∠
ZTH
VTHIShC
Barra k
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 98
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Curto-circuito Trifásico – Dominio do Tempo
Curto-circuito trifásico
i (t) = ?
R
v(t)i (t)
Barra kL
( ) . s in ( )M A Xv t V tω α= +
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 99
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A Corrente de Curto-circuito – valor instantâneo
( ) m a x1
2 2 2
1
. s i n ( ) . s i n ( )( )
( ) ( ) ( ) ( )
t
k k k
k A C D C k
Vi t tR w L
w L Li t i t i t f o r t g a n dR R
τω α ϕ ε α ϕ
ϕ τ
−
−
= + − − −
+
= + = =
max( )" " . ( ) . . ( )k
TH k THdi tKVL R i t L V sen wt
dtα → + = +
A solução dessa equação diferencial nos fornece:
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 100
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Valores Simétrico (RMS) e Assimétrico da Icc
IASSIM = x I SIM
Valor instantâneo da Icc – dominio do tempo
( ) [ ]m a x m a x. s in ( ) . s in ( )
( ) ( ) ( )
t
k k k
k A C D C
V Vi t tZ Z
i t i t i t
τω α ϕ ε α ϕ−
= + − + − −
= +
( )tassym factorκ
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 101
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A corrente de curto-circuito no domínio do tempo
Idin
t
Iassim
Iinterrupt
IRMS
Componente Exponencial DC
Período Sub-transitório
Componente simetrica AC
i(t)
Corrente Total assimetrica
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 102
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I assim
Corrente Total asimétrica
Período Sub-transitório
i(t)
Componente Simétrica AC – (RMS)
Componente Exponencial DC
Corrente de Interrupção - Disjuntor
tempo
Período transitório
I din
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 103
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A corrente de curto-circuito no domínio do tempo
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 104
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2. DIAGRAMA EQUIVALENTE DE UM SEP – Barra k
C
R,LV (t) K
I (t)
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 105
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3. Equivalente de Thèvenin
ZTH
VTH ICC
Barra k Curtos-Circuitos
VTH = 100 %
ICC = VTH / ZTH
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 106
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3. A Corrente de Curto-Circuito
i (t) = [ VmaxTH / ZTH ] . sen ( wt + α - ϕ) - e –t /τ . sen (α - ϕ )
Corrente Simétrica e Assimétrica
IASSIM = fator de assim x I SIM
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 107
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3. Assimetria da Corrente de Curto-Circuito
Atenuação da Componente DC - ABNT/NBR-7118/1996
0
20
40
60
80
100
120
0.0 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0 90.0
Tempo a partir do início da falta [ms]
Per
cent
ual d
a co
mpo
nent
e DC
[%]
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 108
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Fator de Assimetria – ANSI / IEEE
1.8
1.7
1.6
1.5
1.4
1.3
1.2
0.0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
Tempo Total Após a Ocorrência da Falta [ms ou ciclos][ms]
F
ator
AssImetria
X”/R = 50
X”/R = 20
X”/R = 10X”/R = 5
X”/R = 100
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 109
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FATOR DE ASSIMETRIA - ANSI
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 110
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Valores Instantâneos e RMS da Icc
00[ ]
. 1, 6
2 1,8 2,5
TH kRMS BASE
TH PU
tASSIM assim RMS RMS
DIN surge RMS RMS
VI x I A
Z
I f I x I
I I x I x I
φ ∠
= ∠
= ≅
= = ≅
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 111
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EXEMPLOS DE CALCULOS DE CORRENTES DE CURTO-CIRCUITOS EM REDES DE AT.
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 112
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EXEMPLOS DE CALCULOS DE CORRENTES DE CURTO-CIRCUITOS TRIFASICOS SIMETRICOS .
TURBO GERADOR
POTENCIA: Sn = 20 MVA
Tensão: Vn = 13,8 kV
Reatancia : X”s = j 10%
Corrente In = 836 A
Corrte. CC = 836 / 0,1 = 8360 A
Potcia. CC = 20 / 0,1 = 200 MVA
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 113
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EXEMPLOS DE CALCULOS DE CORRENTES DE CURTO-CIRCUITOS TRIFASICOS SIMETRICOS.
CORRENTE DE CURTO-CIRCUITO NO PONTO K:ICC-3F = Vf / ( ZG + ZT + ZC )
K
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 114
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CC´s - TRIFASICOS
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CC´s - TRIFASICOS
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 116
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CC´s - TRIFASICOS
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 117
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MS
EXEMPLO:
T1
S1
Z1
T2
S2
Z2
TG
SG
Z”
SCC - Zo / Z1Eq. DinMIT´s
S base [MVA] - V bases AT/MT [kV]
CC´s - TRIFASICOS
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 118
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MS
EXEMPLO: “Corrente Momentânea”
Z1 = j10% Z2 = j 8%
Z”=j10%
Zs = j 2 %
Eq.Din =-j 500A
MIT´s
S base [MVA] - V bases AT/MT [kV]
Zc = j 1 %
Zmit =j200%
Zms=j180%
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 119
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S base [MVA] - V bases AT/MT [kV]
Z1 = j10% Z gmt = j 17,05%
Zs = j 2 %
Ie = -j 500 A
EXEMPLO: “Corrente Momentânea”
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 120
PROTEÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOSProf. Ronaldo Rossi
S base [MVA] - V bases AT/MT [kV]
Sb = 20 MVA - Vat = 138 kV
Vmt = 13,8 kV
EXEMPLO:
Z1 = j 11,79%
Ieq =-j 500A
I = 100/j11,79=-j 8,48 pu
I base MT = 836 A
I sist = -j 7090 A
Icc = I sist + Ieq
Icc = -j 7590 A
S”cc = √3.VI = 181,5 MVA
EXEMPLO: “Corrente Momentânea”
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 121
PROTEÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOSProf. Ronaldo Rossi
MS
EXEMPLO: “Corrente Interrupção do Disjuntor”
Z1 = j10% Z2 = j 8%
Z”=j10%
Zs = j 2 %
S base [MVA] - V bases AT/MT [kV]
Zms=j180%
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S base [MVA] - V bases AT/MT [kV]
Z1 = j10% Z gms = j 17,47 %
Zs = j 2 %
EXEMPLO: “Corrente Interrupção do Disjuntor”
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S base [MVA] - V bases AT/MT [kV]
Sb = 20 MVA - Vat = 138 kV
Vmt = 13,8 kV
Z1 = j 11,79%
I = 100/j11,79=-j 8,48 pu
I base MT = 836 A
I sist = -j 7090 A
Icc = -j 7090 A
S”cc = √3.VI = 169,5 MVA
EXEMPLO: “Corrente Interrupção do Disjuntor”
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FALTAS DESEQUILIBRADAS
Análises das Correntes de “Curtos – Circuitos”Curtos: 2Φ; 2Φ-T; ΦT ( Faltas ‘shunt” )Abertura de Condutores: 1Φ; 2Φ ( Faltas Série )
Relações: “Tensões x Correntes”
Componentes Simétricas
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Componentes Simétricas – Fortescue
Sist. Desequilibrado Seq. Positiva Seq. Negativa Seq. Zero
Va Va1 Va2 Vao=Vbo=Vco
Vb Vc Vb1 Vc1 Vc2 Vb2
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DSP DSN DSZV1 V2 V0
Z1
E1=VTH
I1 Z2
E2 ~ 0
I2 Zo
E0 ~ 0
I0
DIAGRAMAS SEQUENCIAIS
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Componentes Simétricas – Fortescue
( )
( )
( )
∗=
++=
++=
++=
=
++=++=++=
C
B
A
A
A
A
CBAA
CBAA
CBAA
A
A
A
C
B
A
CCCC
BBBB
AAAA
VVV
aaaa
VVV
ou
aVVaVV
VaaVVV
VVVV
Análise
VVV
aaaa
VVV
ouVVVVVVVVVVVV
Síntese
*11
111
31
313131
*11
111
2
2
2
1
0
22
21
0
2
1
0
2
2
021
021
021
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Diagramas Sequenciais– CC – Fase Terra
( )
( )
( )
FAAA
C
B
A
A
A
A
CBAA
CBAA
CBAA
IIIIdonde
II
I
aaaa
III
ou
aIIaII
IaaIII
IIII
Análise
∗===
==
∗=
++=
++=
++=
31
00*
11
111
31
313131
021
2
2
2
1
0
22
21
0
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Diagramas Sequenciais– CC – Fase TerraDSP DSN DSZ
RaZZZxEaIF .3
3
021 +++∠
=α
3Ra
ZoZ1
EA1 = VTH
Z2
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Diagramas Sequenciais– CC – F/F- Terra
( )
( )
( )
AAAA
C
B
A
A
A
A
CBAA
CBAA
CBAA
VVVVdonde
VV
V
aaaa
VVV
ou
aVVaVV
VaaVVV
VVVV
Análise
∗===
==
∗=
++=
++=
++=
31
00*
11
111
31
313131
021
2
2
2
1
0
22
21
0
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Diagramas Sequenciais– CC – F/F- Terra
DSP DSN DSZ
3Ra
ZoZ1
EA1 = VTH
Z2
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Falta Trifásica: DSPFalta Bifásica: DSP – DSN em paraleloFalta Bifásica à terra DSP-DSN-DSZ em paraleloFalta Monofásica: DSP-DSN-DSZ em série
Abertura de 01 condutor: DSP-DSN-DSZ em paralelo*Abertura de 02 condutores: DSP-DSN-DSZ em série** (impedância série)
DIAGRAMAS SEQUENCIAIS - CONEXÕES
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EXEMPLO
SIST. TRANSM TRANSFORMADOR FALTA F-T
RaZZZxEaIF .3
3
021 +++∠
=α
fonte
∆ - Y
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EXEMPLO
31
3
3
3
.[ ] (29)
1.0 0 100,000.[ ] (30)(0.15 0.5) 3 13.8
6,436.5 [ ] ( ) (31)
1.6 6,436.5 10,298.3 [ ] (32)
FCC base
eq
o
CC
CC
CC Assim assim MT CC RMS
VI IZ
Ij x
I A valor RMS
I F x I x A
φ
φ
φ
φ
−−
−
−
− − − −
=
∠=
+
=
= = =
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EXEMPLO: Cálculo das Tensões na Barra
0 0
1 1 1
22 2
0 0 00 0 (39)0 00
a ao
a F a
a a
V IZV V Z x I
ZV I
= −
0
1
2
00
1
2
0 0.4 0 0 0.5881.0 . 0 0.65 0 0.588 90 (40)0 0 0 0.65 0.588
,0.2350.617 0 [ ] (41)0.382
a
a
a
a
a
a
VV j xV
doncVV puV
= − ∠ −
− = + ∠ −
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EXEMPLO: Cálculo das Tensões na Barra
Vb
Vc
V’b
V’c
'
' 2
2'
'
'
'
1 1 1 0.235 01 0.617 0.934 112.2 [ ] (43)1 0.934 112.20.382
, ,
0 07.44 112.2 7.447.44 112.2 7.44
a
b
c
a
b
c
V
V a a pua aV
ou em valores reais
V
V
V
− = = ∠ − ∠ +−
= ∠ − ≅ ∠ +
[ ] (44)kV
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CORRENTES DE “CC” ASSIMÉTRICAS0
31 1
2 31 2 1
20
1 2 0 2 0
01 2 0 1 0
0 [ ]
3 3 0 , 8 6 62
3 3/ /
3 3 .32 .
T H
T H T H
T HT
T H T HT
VI AZ
V VI x x IZ Z Z
V ZI x I x xZ Z Z Z Z
x V VI x IZ Z Z Z Z
φ
φ φ
φ φ
φ
ϕ∠
=∠
= ≅ ≅+
= = − + +
= = =+ + +
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PERFIL DE TENSÃO NA PRESENÇA DA FALTAResistência de Arco Voltaico
SISTEMA
VRV s
R
ICC
ZS Z1 = Z2
ZO
VFALTA = RARCO x ICC
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EXEMPLO
A
B
C
a
b
c
1.0 pu
1/√3 = 0.58pu
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3. FUNDAMENTOS DE ANÁLISE DE SISTEMAS DE POTÊNCIA - (FASP)Fluxos de Carga
Análises de Contingências
Estabilidade e Limites Operacionais
“Softwares” - ETAP, EMTP, ATP, SKM, µTRAN,POWERWORLD, ANAREDE, etc...
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 141
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SISTEMAS SOLIDAMENTE ATERRADO – SSA
SISTEMAS ATERRADOS POR LIMITADORES – SAL
SISTEMAS ISOLADOS - SI
ATERRAMENTOS ELETRICOS
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TIPOS DE ATERRAMENTOS
SSA SAL
SI SI
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SSA < 3 SAL < 10 SI
Z0/Z1
1 0 0 %V∆ ≤ 1 5 0 %V∆ ≥%V∆
Sistema Solidamente Aterrado
Sistemas aterrados por limitadores
Sistemas Isolados
Elevadas correntes para a terra
Correntes Limitadas Não Existe Corrente Efetiva para a terra.
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 144
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FATOR DE ATERRAMENTO
2
0
1
0
1
m a x
1 3 12
2
N O M P R a t e r r c l a s s e i s o l a ç a o
ZZ
F a t e r r xZZ
V F x V− −
= + +
=
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 145
PROTEÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOSProf. Ronaldo Rossi
EQUIPAMENTOS ELETRICOS DE MEDIA E ALTA TENSÃO
CAPITULO IV
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 146
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4. COMPONENTES DOS SISTEMAS ELÉTRICOS EM REDES DE AT
4.1 - Equipamentos de Manobras:
Disjuntores
Chaves Seccionadoras
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 147
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4. COMPONENTES DOS SISTEMAS ELÉTRICOS EM REDES DE AT
4.2 - Equipamentos Transdutores de Sinais:
Transformadores de Corrente – TC´sTransformadores de Potencial – TP´sDivisores Capacitivos de Potencial – DCP´s
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 148
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4. COMPONENTES DOS SISTEMAS ELÉTRICOS EM REDES DE AT
4.3 - Dispositivos de Proteção e Comando:Relés de ProteçãoFusíveisContatores e Chaves
Pára – Raios e Centelhadores
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 149
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4. COMPONENTES DOS SISTEMAS ELÉTRICOS EM REDES DE AT
4.4 Serviços Auxiliares
Serviços Auxiliares – AC / DCRetificadoresBateriasGeradores de Emergência
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 150
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DISJUNTORES DE ALTA TENSÃO
De 36 a 245 [ kV ]
Tensões nominais: 66/69 – 88 – 132/138 – 230 Tensões Máximas: 72,5 – 92 – 145 – 245
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 151
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5. DISJUNTORES DE ALTA TENSÃO
Normas Técnicas – ABNT / NBR - 7118 (ET)ABNT / NBR - 7102 (ME)IEC-56/92ANSI/IEEE – C36.06
Partes Componentes
Câmara de InterrupçãoSistema de Acionamento / Comando
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 152
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5. DISJUNTORES DE ALTA TENSÃO
Tipos Construtivos – EletromecânicosAcionamento e Câmara de Interrupção
Meios Isolantes na Cãmara de interrupçãoÓleo Naftênico, Parafínico, (Ascarel)Gás SF6 - Hexa-Fluoreto de Enxofre Ar Seco (“Magnetic Air-Blast CB”) Ar ComprimidoVácuo
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 153
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INTERRUPÇÃO DA CORRENTE / DESEMPENHO DO DISJUNTOR
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 154
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A corrente de curto-circuito no domínio do tempo
Idin
t
Iassim
Iinterrupt
IRMS
Componente Exponencial DC
Período Sub-transitório
Componente simetrica AC
i(t)
Corrente Total assimetrica
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 155
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3. Assimetria da Corrente de Curto-Circuito
Atenuação da Componente DC - ABNT/NBR-7118/1996
0
20
40
60
80
100
120
0.0 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0 90.0
Tempo a partir do início da falta [ms]
Per
cent
ual d
a co
mpo
nent
e DC
[%]
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 156
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5. DISJUNTORES DE ALTA E MÉDIA TENSÃOEspecificação Técnica – ABNT / NBR-7118Tensões
NominalMáximaClasse de Isolação
CorrentesNominalSimétrica de InterrupçãoDinâmica ( Estabelecimento ou Crista )Curta Duração ( 1seg e 3 seg )
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 157
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5. DISJUNTORES DE ALTA E MEDIA TENSÃOTemporizações:
Interrupção = abertura + extinção do arcoFechamento
Ciclo de Operações:O - 0,3s – CO – 15s – CO
Instalação:Abrigada – fixa ou extraívelExterior – fixa ao tempo
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 158
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5. DISJUNTORES DE ALTA E MEDIA TENSÃO
AcionamentoMonopolarTripolar
Comando:Mola ( Espiral e/ou Helicoidal)Eletro-HidráulicoAr ComprimidoSolenóide
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5. DISJUNTORES DE ALTA TENSÃO
Chaveamentos Especiais
Pequenas Correntes IndutivasPequenas Correntes CapacitivasFaltas TerminaisSincronismoFechamento com Oposição de Fases
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5. DISJUNTORES DE ALTA TENSÃO Tensão
Nominal [kV]
eficaz
Tensão suportável nominal de impulsoatmosférico
Tensão suportável nominal àfreqüência industrial durante 1
min. [kV] (eficaz)Lista 1* [kV] (crista)
Lista 2* [kV] (crista)
1 5 5 2,5
4,76 40 60 19
7,2 40 60 20
15 95 110 36
24 95 125 50
25,8 125 150 60
36 145 170 70
38 170 200 80
48,3 250 250 105
72,5 325 350 140
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 161
PROTEÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOSProf. Ronaldo Rossi
5. DISJUNTORES DE ALTA TENSÃO Tensão Nominal
[kV] eficazTensão suportável
nominal de impulsoatmosférico [kV]
(crista)
Tensão suportávelnominal à freqüênciaindustrial durante 1
min. [kV] (eficaz)
92380 150
450 185
145550 230
650 275
245
850 360
950 395
1050 460
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 162
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5. DISJUNTORES DE ALTA TENSÃO
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 163
PROTEÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOSProf. Ronaldo Rossi
5. DISJUNTORES DE ALTA TENSÃO - 145 kV
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 164
PROTEÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOSProf. Ronaldo Rossi
5. DISJUNTORES DE ALTA TENSÃO
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 165
PROTEÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOSProf. Ronaldo Rossi
DISJUNTORES DE ALTA TENSÃO – SIEMENS – SF6
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 166
5. DISJUNTORES DE ALTA TENSÃO
166Prof. R. Rossi / Fupai / 201111/12/2011
PROTEÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOSProf. Ronaldo Rossi
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 167
DISJUNTORES DE AT – SF6 – 345 KV SIEMENS
167Prof. R. Rossi / Fupai / 201111/12/2011
PROTEÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOSProf. Ronaldo Rossi
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 168
5. DISJUNTORES DE ALTA TENSÃO
168Prof. R. Rossi / Fupai / 201111/12/2011
PROTEÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOSProf. Ronaldo Rossi
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 169
5. DISJUNTORES DE ALTA TENSÃO
169Prof. R. Rossi / Fupai / 201111/12/2011
PROTEÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOSProf. Ronaldo Rossi
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 170
5. DISJUNTORES DE ALTA TENSÃO
170Prof. R. Rossi / Fupai / 201111/12/2011
PROTEÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOSProf. Ronaldo Rossi
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 171
5. DISJUNTORES DE AT – OLEO - SPRECHER
171Prof. R. Rossi / Fupai / 201111/12/2011
PROTEÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOSProf. Ronaldo Rossi
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 172
PROTEÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOSProf. Ronaldo Rossi
5. DISJUNTORES DE ALTA TENSÃO
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 173
PROTEÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOSProf. Ronaldo Rossi
5. DISJUNTORES DE ALTA TENSÃO
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 174
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5. DISJUNTORES DE ALTA TENSÃO
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 175
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DISJUNTORES DE MÉDIA TENSÃO
De 2,4 a 36 kV
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5. DISJUNTORES DE MÉDIA TENSÃO – 15 kV
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5. DISJUNTORES DE MÉDIA TENSÃO
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 178
PROTEÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOSProf. Ronaldo Rossi
DISJUNTORES DE MT – Óleo - Beghin –PL15c
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 179
PROTEÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOSProf. Ronaldo Rossi
DISJUNTORES DE MT – Óleo - SACE – 15 kV
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 180
PROTEÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOSProf. Ronaldo RossiProf. Ronaldo Rossi
5. DISJUNTORES DE MÉDIA TENSÃO
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 181
5. DISJUNTORES DE MT - ABB – SF6 – Modelo HD4
181Prof. R. Rossi / Fupai / 201111/12/2011
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11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 182
5. DISJUNTORES DE MT - ABB – SF6
18211/12/2011
PROTEÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOSProf. Ronaldo Rossi
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 183
5. DISJUNTORES DE MT - ABB – Modelo ADVAC
183Prof. R. Rossi / Fupai / 201111/12/2011
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11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 184
DISJUNTORES DE MT - ABB – Modelo VD4 - Vácuo
184Prof. R. Rossi / Fupai / 201111/12/2011
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11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 185
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DISJUNTORES DE MT – SAREL – 15 kV - Vácuo
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 186
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5. DISJUNTORES DE MÉDIA TENSÃO
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 187
PROTEÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOSProf. Ronaldo Rossi
5. DISJUNTORES DE MÉDIA TENSÃO
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 188
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5. DISJUNTORES DE MT – Siemens 3AH5
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 189
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5. DISJUNTORES DE MÉDIA TENSÃO
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 190
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5. DISJUNTORES DE MÉDIA TENSÃO
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 191
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5. DISJUNTORES DE ALTA TENSÃOChaveamentos Especiais
Pequenas Correntes Indutivas- Trafos e Reatores a vazio
Pequenas Correntes Capacitivas- Linhas Longas e bancos a vazio
Faltas Quilométricas (distanciométricas).
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 192
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CHAVES SECCIONADORAS DE AT/MT
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6. CHAVES SECCIONADORAS DE AT / MTPrincipais Características Construtivas:
1. Pivotamento central, dupla lâmina, abertura lateral,;
2. Articulada Simples com abertura lateral, ou vertical;
3. Articulada Dupla com abertura lateral;
4. Semi-pantográfica com articulação vertical;
5. Pantográfica com articulação vertical dupla.
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6. CHAVES SECCIONADORAS DE AT / MTEspecificação Técnica (similaridade com a ET de disjuntores)
TensõesNominal, MáximaClasse de Isolação
CorrentesNominal,Estabelecimento, Curta Duração para 1seg e 3 seg.
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6. CHAVES SECCIONADORAS DE AT / MT
AcionamentosMotorizada (AT), Manual (MT).
Intertravamentos: Elétricos, mecânicos, “kirk”, etc
Características Construtivas:Pivotamento central, dupla lâmina, abertura lateral,;Articulada Simples com abertura lateral, ou vertical;Articulada Dupla com abertura lateralPantográfica ou Semi-pantográfica, etc
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6. CHAVES SECCIONADORAS DE AT / MT
Tensão Nominal [kV] eficaz Tensão suportável
nominal de impulsoatmosférico [kV]
(crista)
Tensão suportável nominal à freqüência industrial
durante 1 min. [kV] (eficaz)
92 380 440 150 175
450 520 185 210
145550 630 230 265
650 750 275 315
750 860 325 375
245850 950 360 415
950 1050 395 460
1050 1200 460 530
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6. CHAVES SECCIONADORAS DE AT / MT
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DETALHES DE CONEXÕES P/ CHAVES SECCIONADORAS
FONTE
R
RTC
RTPPR´s
198Prof. R. Rossi / Fupai / 201111/12/2011
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6. CHAVES SECCIONADORAS DE AT / MT
199Prof. R. Rossi / Fupai / 201111/12/2011
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 200
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6. CHAVES SECCIONADORAS DE AT – 230 kV
200Prof. R. Rossi / Fupai / 201011/12/2011
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CHAVES SECCIONADORAS AT - SIEMENS
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6. CHAVES SECCIONADORAS AT
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CHAVES SECCIONADORAS – FUSIVEIS (HH) - MT
203Prof. R. Rossi / Fupai / 201011/12/2011
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6. CHAVES SECCIONADORAS MT
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6. CHAVES SECCIONADORAS MT
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6. CHAVES SECCIONADORAS MT
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TRANSFORMADORES DE CORRENTE
TC´s
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8. TRANSFORMADORES DE CORRENTE Especificação Técnica (ET) e Ensaios(ME):
Normas: ABNT / NBR - 6856/92 (ET)ABNT / NBR - 6821/92 (ME)ABNT / EB - 251 ( << 1984 )IEC – 44.1/96 (ET & ME)IEC – 185 ( << 1995 )
ANSI/IEEE – C57.13/93 (ET & ME)
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8. TRANSFORMADORES DE CORRENTE - ETTipos Construtivos
Alta Impedância: - A ( Alta )H ( High )T ( Tested )
Baixa Impedância: - B ( Baixa )L ( Low )C ( Calculated )
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8. TRANSFORMADORES DE CORRENTE - ET
Relação Nominal de Transformação - RTC:RTC = I NOM PRIM / I NOM SEC
Valores Normalizados:I nom. prim. : 5,0 - 10 - ... - 30 - 50 - 100 - 200 - ...- 500
600 -...- 1000 -...- 2000 -...- 4000 - ... etc
I nom. sec : 1 (A) e 5 (A)
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REPRESENTAÇÕES PADRONIZADAS
211Prof. R. Rossi / Fupai / 201011/12/2011
P1
ABNT / ANSI IEC / VDE / ABNT NF
S1 S2 S1 S2
P1 P2 P1 P2
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CONEXÕES PADRONIZADAS
212Prof. R. Rossi / Fupai / 201011/12/2011
TC religável no primário com TC com tape no primário e
dois enrolamentos secundários dois enrolamentos secundários
M P
MEDIÇÃO
PROTEÇÃO
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8. TRANSFORMADORES DE CORRENTETipos Construtivos: Balteau / Alstom (Areva)
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8. TRANSFORMADORES DE CORRENTETipos Construtivos – Resina epoxi – 15/36 kV
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TRANSFORMADORES DE CORRENTE - ETTipos Construtivos – Resina epóxi – 15/36 kV
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8. TRANSFORMADORES DE CORRENTETipos Construtivos – 69 / 800 kV
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 217
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8. TRANSFORMADORES DE CORRENTE - ETTipos Construtivos – Balteau / Alstom
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8. TRANSFORMADORES DE CORRENTE - ETTipos Construtivos - ABB
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8. TRANSFORMADORES DE CORRENTE - ETTipos Construtivos - Siemens
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8. TRANSFORMADORES DE CORRENTE - ETTipos Construtivos - Siemens
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CONEXÕES PADRONIZADAS
221Prof. R. Rossi / Fupai / 201111/12/2011
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8. CIRCUITO EQUIVALENTE
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PRINCIPIO DE OPERAÇÃO:
BALANÇO DE AMPERES-ESPIRASN1 x I1 = N2 x I2
N1 / N2 = I2 / I1
TENSÕES INDUZIDAS ( FEM´s )
E1 / E2 = N1 / N2
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8. CURVA DE MAGNETIZAÇÃO PARA TC´SB[tesla] ou E [V]
saturação do núcleo
H [A.esp/m ou Io [A]
RTC = Ip / Is
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. CURVA DE MAGNETIZAÇÃO PARA TC´S
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8. TRANSFORMADORES DE CORRENTE - ETErros em TC´sRelação Nominal de Transformação - RTCN:Relação Real de Transformação - RTCR
Fator de Correção de Relação – FCR = RTCR / RTCN
Erro de Relação de Transformação de Corrente:Єi % = 100 . ( 1 – FCR )
Erro Percentual do TC:Є % = ( Io / Isec nom ) . 100 e Io = Iprim – Isec
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 227
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8. TRANSFORMADORES DE CORRENTE Classes de Precisão ou de Exatidão:
TC - Med 0,1 % - TC Padrão0,3 % - Faturamento0,6 % - Medidas de precisão / Labs1,2 % - Instrumentação de painéis3,0 % - Uso geral - indicadores
TC - Proteção:5 % - Norma IEC (ABNT)
10 % - ABNT - ANSI
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 228
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Classes de Precisão ou de Exatidão:
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TRANSFORMADORES DE CORRENTE - ET
Freqüência:Nominal – 60 [Hz]
Cargas:Potência Nominal: 2,5 - 5,0 - 12,5 - 25 - 50 – 100 - 200 (VA)Burden Nominal: 0,1- 0,2 - 0,5 - 1,0 - 2,0 - 4,0 - 8,0 ( Ω )
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8. TRANSFORMADORES DE CORRENTE - ETCargas Nominais - Designação Características In = 5[A], 60[Hz]
ABNT ASA(Medição)
ASA(Proteção)
Resistênciaefetiva [Ω]
Indutância[mH]
Impedância[Ω]
C 2,5 B 0,10 10 0,09 0,116 0,1
C 5 B 0,2 20 0,18 0,232 0,2
C 12,5 B 0,5 50 0,45 0,580 0,5
C 25 B 1,0 100 0,50 2,3 1,0
C 50 B 2,0 200 1,0 4,6 2,0
C 100 B 4,0 400 2,0 9,2 4,0
C 200 B 8,0 800 4,0 18,4 8,0
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TRANSFORMADORES DE CORRENTE Especificação TécnicaTensão:
NominalMáxima
Classe de IsolaçãoEnsaios:
Tensão Aplicada – 1 min – 60 HzImpulso – 1,2 x 50 µs - NBI (“BIL”)
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 232
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8. TRANSFORMADORES DE CORRENTE - ETCorrente:
Nominal (A)
Térmica Nominal - I th = (X) . In / [1 seg] (kA)
Dinâmica Nominal - I din = 2,5 . (X) . In / [ 0,1 seg]
X – valores típicos: 40 - 50 - 80 - 100
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TRANSFORMADORES DE CORRENTE - ET
Fatores Adicionais:
Fator de Sobrecorrente Nominal (saturação): ABNT / ANSI (IEEE) - Fs = 20. InABNT / EB 251 e IEC-185 - Fs = ( 5 – 10 – 15 –20 ). In
Fator Térmico (sobrecarga): FΘ = (1,0 – 1,2 – 1,3 – 1,5 – 2,0). In
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 234
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8. TRANSFORMADORES DE CORRENTE - ET
Fatores Adicionais:
Tipo e Local de Instalação - Exterior, InteriorAbrigada, etc.
Tipo de Isolação: - a seco (Epóxi)a óleo ...
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CONEXÕES PADRONIZADAS
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TRANSFORMADORES DE CORRENTE - ETExemplo de Especificação: - ABNT/NBR-6856/92
Uso Exterior, Isolamento a seco em resina ciclo-alifática;Tensão Nominal: 13,8 [kV]Freqüência 60 [Hz]Classe de Isolação: 15 [kV]Nível de Isolamento: 34 / 110 [kV]Corrente Nominal Primária: 300x600 [A]Relação de Transformação: 60x120 : 1 – 1Classe de Exatidão: 0,3C25 (Med)
10B100 (Prot)Fator Térmico 1,2 . InCorrente Térmica Nominal 80. In em 1 segCorrente Dinâmica 200 . In em 0,1 seg
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8. TRANSFORMADORES DE CORRENTE - ETExemplo de ET: - Classe de Exatidão e Cargasa) 0,3 B 2 ASA / ANSI/IEEE - MEDb) 0,3 C 50 ABNT/ NBR 6856 - MEDc) 1,2 C 100 NBR 6856 - MED d) 10 A 200 NBR 6856 - PROTe) 10 B 100 NBR 6856 - PROTf) B10F20C50 EB – 251 - PROTg) A10F15C200 EB – 251 - PROTh) C100 ANSI/IEEE - PROTi) T200 ANSI/IEE - PROTj) 2,5H100 ASA - PROTk) 10L200 ASA - PROT
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TRANSFORMADORES DE POTENCIAL
TP´s
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9. TRANSFORMADORES DE POTENCIAL Especificação Técnica (ET) e Ensaios(ME):
Normas: ABNT / NBR - 6855/92 (ET) - TPIABNT / NBR - 6820/92 (ME)- TPIABNT / NBR - 03:038.01-10 - TPCABNT / EB - 251 ( << 1984 )- TPIIEC – 44.2/97 (ET & ME) - TPIIEC – 358/90 - TPCIEC – 185 ( << 1995 ) - TPIANSI/IEEE – C57.13/93 (ET & ME)
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 240
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9. TRANSFORMADORES DE POTENCIAL
Tipos Construtivos
TP´s INDUTIVOS - TPI ( MT/AT )
TP´s CAPACITIVOS - TPC (AT/EAT)( DIVISORES DE POTENCIAL CAPACITIVOS – DPC´s)
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9. TRANSFORMADORES DE POTENCIAL - ET
Relação Nominal de Transformação - RTP:RTP = V NOM PRIM / V NOM SEC
Valores Normalizados:V nom. prim. : 0,23- 0,46- 2,3- 3,45- 4,6-6,9-8,05-11,5-
13,8-23,0-34,5-69,0-138,0-230,0-... [KV]
V nom. sec : 115 – 115/ 3 (V)
241Prof. R. Rossi / Fupai / 201011/12/2011
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 242
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9. TRANSFORMADORES DE POTENCIALTipos Construtivos
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 243
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9. TRANSFORMADORES DE POTENCIALTipos Construtivos
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 244
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9. TRANSFORMADORES DE POTENCIALTipos Construtivos : TPC - Alstom
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 245
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8. TRANSFORMADORES DE CORRENTE - AT
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 246
PROTEÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOS
Prof. Ronaldo Rossi
9. TRANSFORMADORES DE POTENCIALTipos Construtivos : TPC - SIEMENS
246Prof. R. Rossi / Fupai / 201011/12/2011
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Prof. Ronaldo Rossi
9. TRANSFORMADORES DE POTENCIALEstruturas Construtivas : TPC
247Prof. R. Rossi / Fupai / 201011/12/2011
TP – indutivo (convencional)
Barra de AT ( V > 138 kV )
Coluna
Capacitiva
C1
Coluna
Capacitiva
C2
Reator de dreno L
Carrier
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TRANSFORMADORES DE POTENCIAL CAPACITIVOEstruturas Construtivas : TPC - IEC
248Prof. R. Rossi / Fupai / 201011/12/2011
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9. CONEXÕES DE TP`s
249Prof. R. Rossi / Fupai / 201011/12/2011
a b c
A
B
C
A
B
C
a
b
c
(Fig. 29a ) (Fig. 29b )
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 250
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9. TRANSFORMADORES DE POTENCIAL - ET
Relação Nominal de Transformação - RTP:RTP = V NOM PRIM / V NOM SEC
Valores Normalizados:V nom. prim. : 0,23- 0,46- 2,3- 3,45- 4,6-6,9-8,05-11,5-
13,8-23,0-34,5-69,0-138,0-230,0-... [KV]
V nom. sec : 115 – 115/ 3 (V)
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 251
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9. TRANSFORMADORES DE POTENCIAL - ETErros em TP´sRelação Nominal de Transformação - RTPN:Relação Real de Transformação - RTPR
Fator de Correção de Relação – FCR = RTPR / RTPN
Erro de Relação de Transformação de POTENCIAL:Єi % = 100 . ( 1 – FCR )
Erro Percentual do TPI:Є % = (∆V / Vsec nom ).100 e ∆V = Vprim – Vsec
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 252
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9. TRANSFORMADORES DE POTENCIAL - ET
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Cargas Nominais Características a 60[Hz] e 120[V]
ABNT ASA PotênciaAparente [VA]
FP Resistênciaefetiva [Ω]
Indutância[mH]
Impedância[Ω]
P12,5 W 12,5 0,10 115,2 3042 1152
P25 X 25 0,70 403,2 1092 576
P75 Y 75 0,85 163,2 268 192
P200 Z 200 0,85 61,2 101 72
P400 ZZ 400 0,85 30,6 50,4 36
TRANSFORAMADORES DE POTENCIAL
Cargas Nominais para Transformadores de Potencial
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9. TRANSFORMADORES DE POTENCIAL
Classes de Precisão ou de Exatidão:
0,1 % - TP Padrão0,3 % - Faturamento0,6 % - Medidas de precisão / Labs1,2 % - Instrumentação de painéis, Relés3,0 % - Uso geral - indicadores
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 255
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9. TRANSFORMADORES DE POTENCIAL - ET
Freqüência:Nominal – 60 [Hz]
Cargas:Potência Nominal: 12,5 - 25 - 75 – 200 - 400 (VA) - ABNT
W - X - Y - Z - ZZ (VA) – ANSIFator de Potência: 0,1 - 0,7 - 0,85 - 0,85 - 0,85
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 256
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9. TRANSFORMADORES DE POTENCIAL Especificação TécnicaTensão:
NominalMáxima
Classe de IsolaçãoEnsaios:
Tensão Aplicada – 1 min – 60 HzImpulso – 1,2 x 50 µs - NBI (“BIL”)
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 257
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9. TRANSFORMADORES DE POTENCIAL - ET
Potências:Nominal (VA) - ABNT / ANSI
Potência Térmica:
Valor em (VA) para Regime Contínuo sem comprometimento com a Classe de Exatidão.
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9. TRANSFORMADORES DE POTENCIAL - ET
Fatores Adicionais:
GRUPOS DE LIGAÇÃO
I - Ligação Fase- Fase ( Isolação Plena – SI )II - Ligação Fase-Terra ( Isolação Parcial – SSA )III - Ligação Fase-Terra ( Isolação Parcial - SEA )
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9. TRANSFORMADORES DE POTENCIAL - ET
Fatores Adicionais:
Tipo e Local de Instalação - Exterior, InteriorAbrigada, etc.
Tipo de Isolação: - a seco (Epóxi)a óleo ...
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9. TRANSFORMADORES DE POTENCIAL - ETExemplo de Especificação: - ABNT/NBR-6855/92
Uso Interior, Isolamento a seco em resina epóxi;Tensão Nominal: 13,8 [kV]Freqüência 60 [Hz]Classe de Isolação: 15 [kV]Nível de Isolamento: 34 / 110 [kV]Relação de Transformação: 120 : 1 - 1Classe de Exatidão: 0,3P25 –1,2P200Potência Térmica 500 [VA]Grupo de Ligação I ( F-F )
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9. TRANSFORMADORES DE POTENCIAL - ET
Exemplo de ET: - Classe de Exatidão e Cargas
a) 0,3 WX ASA / ANSI / IEEE - MEDb) 0,3 P75 ABNT / NBR 6855 - MEDc) 1,2 P 200 NBR 6855 - PROT d) 0,3 P25 – 1.2P200 NBR 6855 - M / PE) 0,3WX – 1,2Z ASA / ANSI /IEEE - M / P
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PÁRA- RAIOS
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PÁRA- RAIOS
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7. PÁRA- RAIOSTipos Construtivos
Válvulas providas de:gaps centelhadorespastilhas cerâmicas e gás,resistores não lineares
ResistoresCerâmicos de Carboneto de Silício (SiC)Metálicos de Óxido de Zinco (ZnO)
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7. PÁRA- RAIOS
Características Construtivas e OperacionaisCorrentes sub-sequentesCerâmicos de Carboneto de Silício (SiC)Metálicos de Óxido de Zinco (ZnO)
Conexões à TerraFator de aterramento – Relação Zo/Z1
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7. PÁRA- RAIOSEspecificação Técnica Tensões
Nominal,Máxima,Desruptiva (“spark-over”)Classe de Isolação
CorrentesNominal de DescargaSub-seqüente
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PÁRA- RAIOS: ESPECIFICAÇÃO TÉCNICA:Fator de aterramento e Tensão Nominal:
2
0
1
0
1
m a x
1 3 12
2
N O M P R a t e r r c l a s s e i s o l a ç a o
ZZ
F a t e r r xZZ
V F x V− −
= + +
=
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PÁRA- RAIOS: ESPECIFICAÇÃO TÉCNICA:
SISTEMAS SOLIDAMENTE ATERRADO:FATERRAM = 0,8
SISTEMAS ISOLADOS:FATERRAM = 1,0
TENSÃO NOMINAL: VNOM = Faterram x Vmax - classe
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7. PÁRA- RAIOS
PROCEDIMENTOS DE MANUTENÇÃO:
a) Verificação das conexões com o terminal de terra;
b) Verificação do contador de operações;
c) Inspeção visual (Termovisor) e limpeza...!!!
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8. PÁRA- RAIOS
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9. PÁRA- RAIOS
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9. PÁRA- RAIOS
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10. PÁRA- RAIOS
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10. PÁRA- RAIOS
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PÁRA- RAIOS / Alta e Média Tensão
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PÁRA-RAIOS MT/AT
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11. PÁRA- RAIOS
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CABOS ISOLADOS - MT / BT
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Norma Técnica Recomendada
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CABOS ISOLADOS - MT - NORMAS TÉCNICAS
1. ABNT / NBR – 7388 e 7286 ( BT – 1 kV );
2. ABNT / NBR – 7294 ( MT: 1 a 36 kV );
3. IEC 502-1 ( MT: 1 a 36 kV );
4. IPCEA: (Insulated Power Cable Engineers Association)Std.: 66-524 e Std.: 68-516
5. ASTM B-231: Specification for Aluminium Conductors( CA e CAA (ACSR) ).
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CABOS ISOLADOS - MT / BT
CONDUTORES SINGELOS ou FIOS
CABOS DE FORÇA - SINGELOS OU TRIFÁSICOS
a) Material condutor - Cobre ( ou Alumínio )b) Isolação - PVC, PE, XLPE, EPR,
Papel impregnado, etcc) Temperaturas - t [º C] para In e Icc
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CABOS ISOLADOS - MT / BTTemperaturas - t [º C] para In e Icc
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CABOS ISOLADOS - MT / BT (*)
Resistência: R = ρ. L/S [ Ω ]
Resistividade: ρ = 0,01724 [Ω.mm2/m] a 20 oC
Fios de cobre ; # 2,5 mm2 R´ = 7,41 [Ω/km]# 4,0 mm2 R´ = 4,61 [Ω/km]
(*) : Referência: Instalações Elétricas – Ademaro Cotrim ( Pirelli )[ Seção: 5.2.3 – pags. 259 - 328 ]
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CABOS ISOLADOS - MT / BT
CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS PARA ESPECIFICAÇÃO
a) Ampacidade - [A]b) Queda de Tensão - [%]c) Suportabilidade Térmica à Icc d) Característica: I2. Te) Relação gráfica: I x t x S
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CABOS ISOLADOS - MT / BTCARACTERÍSTICAS CONSTRUTIVAS
1. Material Isolante: PVC, PE, XLPE, EPR, Papel Impregnado;
2. Temperatura: Regime Normal de Trabalho: ( 70 ou 90º.C)Regime de Sobrecarga : ( 100 ou 130º.C)Regime de Curto-circuito: ( 160 ou 250º.C)
3. Resistência Mecânica a choques e esmagamentos.
4. Estanqueidade (limitação à absorção de umidade);
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CABOS ISOLADOS - MT / BTCARACTERÍSTICAS CONSTRUTIVAS
5. Resistência aos agentes químicos e corrosivos: ácidos, sais ebases, ozona, óleos, gasolina, etc;
6. Comportamento em relação ao fogo (Inflamabilidade.... incêndio)
7. Flexibilidade ao manuseio .... Facilidades para as Instalações;
8. Suportabilidade às ações de surtos provenientes de DA´s ouManobras ;
9. Raio mínimo de curvatura , peso, tracionabilidade, ...etc
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CABOS ISOLADOS - MT / BTCARACTERÍSTICAS CONSTRUTIVAS
1. Condutor de cobre – compactação e torção dos condutores;
2. Camada semi-condutora: melhoria na distribuição do campoelétrico na superficie do condutor;
3. Isolamento: PVC, PE(termoplástico), XLPE (termofixo), EPR.
4. Blindagem: fios ou fita metálica em cobre - segurança;
5. Capa de revestimento - proteção externa (PVC);
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CABOS ISOLADOS - MT / BTCARACTERÍSTICAS de INSTALAÇÃO
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CABOS ISOLADOS - MT / BTCARACTERÍSTICAS CONSTRUTIVAS
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CABOS ISOLADOS - MT / BTCARACTERÍSTICAS CONSTRUTIVAS
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CABOS ISOLADOS - MT / BTCARACTERÍSTICAS CONSTRUTIVAS
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CABOS ISOLADOS - MT / BTCARACTERÍSTICAS CONSTRUTIVAS
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CABOS ISOLADOS - MT / BTCARACTERÍSTICAS CONSTRUTIVAS
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CABOS ISOLADOS - BTCARACTERÍSTICAS CONSTRUTIVAS
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CABOS ISOLADOS – SUPORTABILIDADE TÉRMICA (Pirelli)
+
+=
234234log.0297,0. max
2
normalTTt
SI
I ( kA )
t ( ciclos)
S ( mm2)
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CABOS ISOLADOS
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BANCOS DE CAPACITORES
AT / MT / BT
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11. BANCOS DE CAPACITORES - MT - SIEMENS
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11. BANCOS DE CAPACITORES - AT / MT / BT
FINALIDADES :a) Melhoramento do Fator de Potência b) Regulação de Tensão [%]c) Disponibilizar uma maior Potência [kVA]d) Reduzir aquecimentos e perdas em cabos e
condutores através das correções inerentese) Filtragens de Harmônicasg) Melhoria na Qualidade da EE atendidaI) Implicações com o Sistema Tarifário – (R$)
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11. BANCOS DE CAPACITORES - AT / MT / BTDETERMINAÇÃO DO VALOR DO BANCO DE CAPACITORES:
S [kVA]
Q ind 1
Q cap
Q ind 2 φ1 φ2
Q CAP = P[kW] . ( tg φ1 - tg φ2 ) [ kVAR ]
P [kW]
Q [kVAR]
∆S
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11. BANCOS DE CAPACITORES - AT / MT / BTValores de Referência: fp = cos φ = 0, 92 ind - φ = 23o
S [kVA]
Q ind 1
Q cap
Q ind 2 φ1 φ2
Fator de Potência Normalizado = cos φ = 0,92
P [kW]
Q [kVAR]
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BATERIAS E RETIFICADORES
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BATERIAS
CHUMBO – ÁCIDAS: ( Pb – PbO2 + H2SO4 )
ALCALINAS: ( Ni-Fe / Ni-Cr + KOH )
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BATERIAS
CHUMBO – ÁCIDAS: Velemento < 2,2 [V]
ALCALINAS: Velemento < 1,4 [V]
Tensão de Flutuação: ~ 10%
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BATERIAS CHUMBO ACIDAS OU ALCALINAS
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BATERIAS CHUMBO ACIDAS OU ALCALINAS
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es
»
Principais
Características
»
Catálogos
e
Cer
BATERIAS
CHUMBO-ACIDAS
OU
ALCALINAS
ESTACIONARIAS
OU
TRACIONÁRIAS
VENTILADAS
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RETIFICADORES ELETRONICOS
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BATERIAS CHUMBO ACIDAS OU ALCALINAS
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PAINEIS DE MT
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FILOSOFIAS
RELÉS E FUNÇÕES DE PROTEÇÃO
CAPITULO V
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12. FILOSOFIAS DE PROTEÇÃO
INTRODUÇÃO
FINALIDADES: Releamento em geral ... !!!
APLICAÇÕES: Proteção, Alarmes, Controle, Sinalização, etc...
JUSTIFICATIVAS: Relação: “ Custo x Benefício”
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12. FILOSOFIAS DE PROTEÇÃO
TECNOLOGIA: Manutenção, Mão de Obra NãoEspecializada, Sobressalentes, Obsolescência, etc ...
CRITÉRIOS: Confiabilidade, Sensibilidade, Velocidade, Seletividade, Mantenabilidade, etc ...
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12. FILOSOFIAS DE PROTEÇÃO
ZONAS DE ATUAÇÃO DA PROTEÇÃO
a) GERAÇÃOb) BARRASc) TRANSFORMADORESd) LINHAS DE TRANSMISSÃOe) CARGAS
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ZONAS DE ATUAÇÃO DA PROTEÇÃO
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“PICK UP LINE PROTECTION”
RELÉ
21
RELÉ 87B
TC-1 DJ TC-2 TP PR
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12. RELÉS DE PROTEÇÃOCONCEITUAÇÃO GERAL
DEFINIÇÃO
NORMAS TÉCNICASABNT/NBR-7099 IEC – 255ANSI/IEEE C37.90BS - 142
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12. RELÉS DE PROTEÇÃO
TIPOS CONSTRUTIVOSELETROMECÂNICOS, ESTÁTICOS, DIGITAIS, ÓTICOS, etc ...
GRANDEZAS DE OPERAÇÃOCORRENTE, TENSÃO, POTÊNCIA, FREQÜÊNCIA,IMPEDÂNCIA, PRESSÃO, TEMPERATURA, etc...
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12. RELÉS DE PROTEÇÃO
CARACTERÍSTICAS OPERACIONAISRELAÇÃO: “ TEMPO x GRANDEZA”CONFIABILIDADE, SENSIBILIDADE, etc...
ALIMENTAÇÕES e CONTATOSAC DC
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PRINCIPAIS COMPONENTES DE PROTEÇÃO NA SE
FONTE
R
RTC
RTPPR´s
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Relés Eletromecânicos – Atração e Indução
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RELÉS ELETROMECÂNICOS DE PROTEÇÃO
2345681012
TAPES
ENTRADA
DT
CONTATOS
DISCO INDUCÃO
SINALISAÇÂO
SAIDA
MOLA ESPIRAL
imÃ
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RELÉS ELETROMECÂNICOS DE PROTEÇÃO
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PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORESRelés de Sobrecorrente - Fase e Neutro
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CURVAS NORMALIZADAS – ABNT/ IEC / BS
NORMAL INVERSO
MUITO INVERSO
EXTREMAMENTE INVERSO
t (seg)
Instantaneo
TEMPO LONGO
Múltiplo do Tape
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RELÉS DE SOBRECORRENTE - EVOLUÇÃO
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RELÉS ANALÓGICOS - ESTADO SÓLIDO
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RELÉS ESTATICOS ANALOGICOS
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RELÉS ESTATICOS ANALOGICOS
>A
Power
Supply
Condicionamento do Sinal
Gerador de Funções
Temporizações
Sinalização Instantanea
Ajustes
Sinalização Temporizada
Saída
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CURVAS NORMALIZADAS – ABNT/ IEC / BS
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RELÉS DIGITAIS MICROPROCESSADOS
S
H
Condicionamentos dos Sinais de Entrada
Filtros Analógicos AmostragensSample /
Hold
FA
FA
“Clock”
MICRO-PROCESSADOR
Memória RAM
ROM / PROM
EPROM
SAIDA DIGITAL
PORTA PARALELA
PORTA SERIAL
INTERFACES DE COMUNICAÇÃO
PROTOCOLOS
A/D
A/D
PARAMETRIZAÇÕES
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PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORESRELÉS DE SOBRECORRENTE
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RELÉS DE PROTEÇÃO de SOBRECORRENTECONEXÕES ( 3F + 1N )
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PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORESRelés de Sobrecorrente - Fase e Neutro
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RELÉS DE PROTEÇÃO de SOBRECORRENTECONEXÕES ( 3F + 1N )
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PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORESRELÉS DE SOBRECORRENTE
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PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORESRELÉS DE SOBRECORRENTE
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RELÉS DIGITAIS DE PROTEÇÃO
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RELÉS DIGITAIS DE PROTEÇÃO
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RELÉS DIGITAIS DE PROTEÇÃO
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RELÉS DIGITAIS DE PROTEÇÃO
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RELÉS DIGITAIS DE PROTEÇÃO
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RELÉS DIGITAIS DE PROTEÇÃO
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RELÉS DIGITAIS DE PROTEÇÃO
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RELÉS DIGITAIS DE PROTEÇÃO
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RELÉS DIGITAIS DE PROTEÇÃO
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RELÉS DIGITAIS DE PROTEÇÃO
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RELÉS DIGITAIS DE PROTEÇÃO
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MULTILIN – GE
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RELÉS DIGITAIS DE PROTEÇÃO
MiCOM P442.
(1) Display de cristal líquido – LCD de 2x16 caracteres(2) 4 LEDs de funções fixas(3) 8 LEDs Programáveis(4) Teclas de navegação do Menu(5) Teclas de Leituras, para ver e desativar alarmes(6) Aba superior identificadora do equipamento(7) Aba inferior contendo a porta de comunicação serial RS 232 e compartimento para bateria(8) Acessório para instalação de selo de segurança
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RELÉS DIGITAIS DE PROTEÇÃO
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RELÉS DIGITAIS DE PROTEÇÃO
Protocolo Mestre/Escravo
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FILOSOFIAS DE PROTEÇÃO
1. Sistema com Protocolo de Comunicação Modbus
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SISTEMAS DIGITAIS DE SUPERVISÃO
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SISTEMAS DIGITAIS DE SUPERVISÃO – IEC 61850
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FUNÇÕES DE PROTEÇÃO
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12. FUNÇÕES DE PROTEÇÃOPROTEÇÃO DE SOBRECORRENTE – FASE e NEUTRO
INSTANTÂNEA: No. 50 ou I >>TEMPORIZADA: No. 51 ou I >( Relés de Neutro: adicionar a letra N após o No.)
CARACTERÍSTICAS “ tempo x corrente” - CURVASNORMAL INVERSA NIMUITO INVERSA MIEXTREMAMENTE INVERSA EITEMPO LONGO TL( IDMT )
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12. FUNÇÕES DE PROTEÇÃO
PROTEÇÃO DE SOBRE- e SUB-TENSÃOINSTANTÂNEA: No. 59 / 27 ou U >> / U<<TEMPORIZADA: No. 59 / 27 ou U > / U<( Relés de Neutro: adicionar a letra N após o No.)
CARACTERÍSTICAS “ tempo x corrente” - CURVASEXTREMAMENTE INVERSA EI( IDMT )
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RELÉS DE TENSÃO - SOBRE (No. 59) e SUB (No. 27)
Tempo (s)
30 40 50 ..... 80 90 100 120 130 ..... 150 .... 180 % Vn
RELÉS DE SOBRETENSÃO
No. 59
RELÉS DE SUBTENSÃO
No. 27
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12. FUNÇÕES DE PROTEÇÃO
PROTEÇÃO DE SOBRECORRENTE DIRECIONAL
INSTANTÂNEA: No. 67 ou NTEMPORIZADA: No. 67 ou N( Relés de Neutro: adicionar a letra N após o No.)
PROTEÇÃO DIRECIONAL DE POTÊNCIA ATIVATEMPORIZADA: No. 32 ou P
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PROTEÇÃO DIRECIONAL - Nos. 67 ou 32CARACTERÍSTICA OPERACIONAL
Direcionalidade estabelecida de acordo com os critérios e sentidos de fluxos de corrente, definidos pela seletividades do sistema protegido.
F>0 F = k. Vbc . Ia . cos ( θ – α )
Tensão refcia.
Corrente
F<0
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PROTEÇÃO DIRECIONAL - Nos. 67 ou 32CARACTERÍSTICA OPERACIONAL
Direcionalidade estabelecida de acordo com os critérios e sentidos de fluxos de corrente, definidos pela seletividades do sistema protegido.
F>0 F = k. Vbc . Ia . cos ( θ – α )
VaIa
LD
Vbc
φθ
α.
F<0
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12. FUNÇÕES DE PROTEÇÃO
PROTEÇÃO DIFERENCIAL - No. 87 ou D
CARACTERÍSTICAS OPERACIONAIS:
a) INSTANTÂNEAb) ALTAMENTE SELETIVAc) FUNÇÃO COMPARATIVA – INDEPENDE DA
INTENSIDADE DA GRANDEZA COMPARADA
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PROTEÇÃO DIFERENCIAL – No. 87
R-87
EQUIPAMENTO
PROTEGIDOA B
I1 I2
IA IB
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PROTEÇÃO DIFERENCIAL – No. 87
EQUIPMENTPROTÉGÉ
I1 I2
I1 - I2
A
XX
I entrée
RTC - 1
B
XX
I sortie
RTC - 2
Ie1Ie2
I’1I’ 2
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PROTEÇÃO DIFERENCIAL - No. 87CARACTERÍSTICA OPERACIONAL PERCENTUAL
I1 – I2
S = 10%
S = 25%
S = 40%
IST = ( I1 + I2 ) / 2
OPERAÇÃO
BLOQUEIO
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FUNÇÕES DE PROTEÇÃOPROTEÇÃO DIFERENCIAL PERCENTUAL - No. 87 CARACTERÍSTICA OPERACIONAL:
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PROTEÇÃO DIFERENCIAL PERCENTUAL - No. 87 CARACTERÍSTICA OPERACIONAL:
Zona de Operação
Zona de Não Atuação
CONSEQUÊNCIA: Baixa Sensibilidade para Faltas com Correntes Limitadas (“fugas”)
Slope Percentual
I Restrição
I operação
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RELÉ DE BLOQUEIO – No. 86
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TÓPICOS SOBRE A TEORIA DE TRANSFORMADORES
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TRANSFORMADORES
ABNT/NBR – 5356 / 1993 - especificações
ABNT/NBR – 5416 / 1998 - carregamentos
ABNT/NBR – 7036 / 1998 - manutenções
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TRANSFORMADORES
Transformadores MonofásicosTransformadores TrifásicosAuto-transformadoresTransformadores ReguladoresTransformadores p/ Instrumentos:
TC´s – TP´s – TPC´s
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Transformadores de Força
Transformadores Monofásicos
Fundamentos Teóricos
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Transformadores Monofásicos
V1
I 1
V1
I 2
E1
E2
MΦ
H1
H2
X1
X2
**
2
1
2
1
2
1
VV
EE
NN
≅=
max
:( )( ) .
4, 44. . . .
m
RMS
Lei de Faraday Lenzd tt N
dt
E N F B S
φε
−
= −
=
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I2
V1
I1
E1 E2
V2
MφZ1 Z2
CARGARmXm
Io
N1 N2. .
Transformadores MonofásicosCircuito Equivalente
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DIAGRAMA FASORIAL
Primario: Secundario:
V1 = -E1 + Z1 . I1 V2 = E2 – Z2 . I2I1 = I0 + I’2 V2 = ZLOAD . I2P0 = (Gm)-1 . Iow
2
E1 = -jBm . Iomg
I2N1 N2
V1
I1
E1 E2
V2
MφZ1 Z2
CGGm-jBm
Io . .IoWIomg
Z2I2V2
E2
I2V1
-E1 E1
I1
-I´2Io Iom
Iow
Z1I1
MΦ
2ϕ1ϕ
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CORRENTES: “INRUSH” [ Img ] e A VAZIO [ Io]
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COMPOSIÇÃO DAS CORRENTES:
“INRUSH” [ Img ] 6 a 12 VEZES A NOMINAL
63% DE 2A. HARMÔNICA
( Em % da Fundamental ) 26,8% DE 3A. HARMÔNICA
Mason: ∑(Ι H ) > 100% ( ? ? ? ) 5,1% DE 4A. HARMÔNICA
(pag.257) 4,1% DE 5A. HARMÔNICA
3,7% DE 6A. HARMÔNICA
2,4% DE 7A. HARMÔNICA
A VAZIO [ Io ] 2,5 a 5% DA NOMINAL ( T&D)
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COMPOSIÇÃO DAS CORRENTES:
“INRUSH” [ Img ] 6 a 12 VEZES A NOMINAL
-x- % DE 2A. HARMÔNICA
( Em % da Fundamental ) 45 % DE 3A. HARMÔNICA
T & D: ∑(Ι H ) << 100% ( ? ? ? ) -x-% DE 4A. HARMÔNICA
(pag.125) 15% DE 5A. HARMÔNICA
-x-% DE 6A. HARMÔNICA
3 % DE 7A. HARMÔNICA
A VAZIO [ Io ] 2,5 a 5% DA NOMINAL(T&D)
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I2
V1
I1
E1
V2
Z1
RmXm
Io
N1
E2’
Mφ. .Z2’
I2’ N2
V2’
V
WA
Medição Recomendada: Lado de Baixa Tensão.
CIRCUITO EQUIVALENTE REFERIDO AO LADO PRIMARIOENSAIO A VAZIO – PARAMETROS MAGNETIZANTES
0 02 2
0 0( . cos )MOW
P PRI I ϕ
= = 00
0
cos.rated
PV I
ϕ = 1
0 0 0.sinrated
MdW
VEXI I ϕ−
= ≅
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V1
I1
E1 E2
V2
MφZ1 Z2
CGRmXm
Io
I2N1 N2. .
IoWIomg
Currente de Inrush – Magnetização do Transformador
( ) 1 ( )( ) . (0)
Corrente de Inrush
t e tB t dt BA A N
φ= = +∫
B
H
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CORRENTES: “INRUSH” [ Img ] e A VAZIO [ Io]
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CORRENTES: “INRUSH” [ Img ] e A VAZIO [ Io]
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Φ
i
Φ, i
t
Onda de fluxo no tempo
Onda de corrente em vazio
Laço de histerese
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CORRENTES: “INRUSH” [ Img ] e A VAZIO [ Io]
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COMPOSIÇÃO DAS CORRENTES:
“INRUSH” [ Img ] 6 a 12 VEZES A NOMINAL
63% DE 2A. HARMÔNICA
( Em % da Fundamental ) 26,8% DE 3A. HARMÔNICA
Mason: ∑(Ι H ) > 100% ( ? ? ? ) 5,1% DE 4A. HARMÔNICA
(pag.257) 4,1% DE 5A. HARMÔNICA
3,7% DE 6A. HARMÔNICA
2,4% DE 7A. HARMÔNICA
A VAZIO [ Io ] 2,5 a 5% DA NOMINAL ( T&D)
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Circuito Equivalente referido ao lado primário:
I2
V1
I1
E1
V2
Z1
CGRmXm
Io
N1
E2’
Mφ. .Z2
’
I2’ N2
V2’
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11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 392
Circuito Equivalente Simplificado referido ao Primário:Impedâcias em ohms e tensões nas mesmas bases em volts.
IS’
CGVP
IP
ZP = Z1 + Z2’
VS’
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11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 393
Circuito Equivalente Simplificado referido ao lado primário:Determinação dos Parâmetros Percentuais do Transformador Ensaio em Curto-circuito
AIS’
CC
VP
IP = INOM
ZP
VS’= 0
V
W
VV
275
1
234, 5. 1, 22234, 5o o oC
R R Rθθ
+= = +
0 .100 %sh c
rated
WRS
−= .100 %sh c
rated
VZV
−=
Medição Recomendada: Lado de Alta Tensão.
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11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 394
0 02 2
% % % %75 75 75(1, 22 ) ( ) [%]o o scC C C
Z R X R jX Z φ= + = + = ∠
IS’
VP
IP
ZT = R + j X (%)
VS’
REPRESENTAÇÃO EM VALORES POR UNIDADE TRANSFORMADORES MONO- OU TRIFÁSICOS
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11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 395
0
%
% % % %
R e 100
R e . cos . sin . cos( )
FL
F L
V Vg xV
g R X Zϕ ϕ φ ϕ
−=
≅ + ≅ −
I Load
V’S
VP
Z I
R I jX Iϕφ
ϕ
REGULAÇÃO DE TRANSFORMADORES
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11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 396
Transformadores Trifásicos
COMPONENTES DOS SISTEMAS ELETRICOS DE POTENCIA
A A’ B B’ C C’
a a’ b b’ c c’
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11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 397
Transformadores Trifásicos
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11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 398
H1 H2 H3
. . .
. . .x1 x2 x3x0
H1
H2H3
x1
x2
x3x0
H1300
TRANSFORMADORES: CONEXÕES E DEFASAMENTOS ANGULARES
YANSI-IEEE E ABNT/NBR:
Tensão do lado de AT deve
Adiantar de 30o em relação
Ao lado de BT.
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11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 399
Z2
I2
CG
V1
I1
E1
Z1
RmXm
Io
NX
Mφ. .N1
VX
Z3
I3
V2
V3
Transformadores de Tres Enrolamentos – Circuito Equivalente:
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11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 400
1 pu
1/3 pu1/3 pu
1/3 pu
1/3 pu
1/3 pu
2/3 pu
A
B
C
N
a
b
c
n
Corrente de Sequência Zero – Falta FT - Circuitos YdY :
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11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 401
N1.I1 = N2.I2 = N3.I331 2
1 2 3
VV VN N N
= =
1 2 1 2
1 3 1 3
2 3 2 3
Z Z Z
Z Z Z
Z Z Z
= +
= +
= +
( )
( )
( )
1 1 2 1 3 2 3
2 1 2 2 3 1 3
3 2 3 1 3 1 2
12
12
12
Z Z Z Z
Z Z Z Z
Z Z Z Z
= + −
= + −
= + −
Transformadores de Três Enrolamentos :
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11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 402
I2
V1
I1
E1 E2V2
MφZ1 Z2
RmXm
IoN1 N2. .
I2.
V1
I1
E1
MφZ1CG
RmXm
Io
N1
.E2
V2
Z2N2
Auto - transformadores:
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11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 403
IH.
VL
IL
E1
MφZ1CG
RmXm
Io
N1
.E2
VH
Z2N2
SAUTO = VL. IL = VH . IH onde, IL = I1 + I2SAUTO = V1. (I1 + I2) = V1I1. (1 + I2/I1) = Smono.(1 + N1/N2)
Auto - transformadores – Relações Básicas:
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11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 404
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OPERAÇÃO DE TRAFOS AT/MT
CONSIDERAÇÕES GERAIS
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 405
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RENDIMENTO EM TRANSFORMADORESPotência de Entrada = Precebida [ kW ]
Perdas no Transformador: POHF + PJoule + Padics
Cargas Atendidas : Potência util [ kW ]
θ
ϕ
ϕ
Κ=
==
=
xInxxRPjoule
IoVoxIowxRmPoHF
xIcgxVnPentr
enr
o
cg
2
2
3
cos...3.3
cos..3
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 406
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RENDIMENTO EM TRANSFORMADORES
%100.2100.cos..
100.cos..
1
%100
xadicsPOHFPjoulePKcgFSnomFcg
SnomFcg
recebidaP
Pperdas
recebidaP
PperdasrecebidaP
xrecebidaP
utilP
+++=
−=−
=
=
θϕ
ϕη
η
η
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 407
0
%
% % % %
R e 100
R e . cos . sin . cos( )
F L
F L
V Vg xV
g R X Zϕ ϕ φ ϕ
−=
≅ + ≅ −
I Load
V’S
VP
Z I
R I jX Iϕφ
ϕ
REGULAÇÃO EM TRANSFORMADORES
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11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 408
CONDIÇÕES PARA O PARALELISMO:
•Mesmo defasamento angular
•Mesma relação de transformação
•Impedâncias percentuais: preferencialmente elas
devem ser iguais entre
si em módulo e fase.
( Observar as polaridades dos enrolamentos:
A polaridade SUBTRATIVA é a recomendada
PARALELISMO ENTRE TRANSFORMADORES TRIFÁSICOS:
T1Z1
30oy∆ 30oy∆
V1
V2
Cargas 1 2
2 1
1 2 L O A D
S ZS ZS S S
=
+ =
T2
Z2
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11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 409
PROTEÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOSProf. Ronaldo Rossi
PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORES
CAPITULO VI
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 410
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Proteção de Transformadores
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 41111/12/2011 Rossi - Junho/2K10 411
PROTEÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOSProf. Ronaldo Rossi
TRANSFORMADORES TRIFASICOS
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 412
PROTEÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOSProf. Ronaldo Rossi
Proteção de Transformadores
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 413
PROTEÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOSProf. Ronaldo Rossi
PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORES
PRINCIPAIS TIPOS DE PROTEÇÕES
DIAGRAMA UNIFILAR GERAL
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PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORES - GERAL
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 415
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Alimentação Geral
R-86
1.89 - 1
1.52 - 1
1.89 - 2
R-87T
TENSÃO PRIMÁRIA Vp [Kv]
RTC-1
I1I prim [A]
Ligação Y
Ligação Y
Distribuição Secundária - Circuitos dos Alimentadores
RTC-2
I2 ideal = I1I2
I sec [A]
TENSÃO SECUNDARIA Vs [kV]
∆Y
TC Auxiliar YD
Dy30
DIAGRAMA UNIFILAR - DETALHES DAS CONEXÕES
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PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORESFILOSOFIA GERAL DE COMANDOS
1. Relés: 87T, 63Y, 63P, 71min >>> desligamento com bloqueio a religamentos automáticos (via R- 86);
2. Relés: 50/51-F/N , 49*, >>> desligamentos sem
bloqueio a religamentos – “trip” direto (opcional);
3. Relés: 26, 49 >>> ventilação forçada (I-II) e alarmes;
4. Relés: 63X, 71max >>> alarmes, cromatografia...!
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PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORESPROCEDIMENTOS E FILOSOFIAS
4. PROTEÇÃO P/ RELÉS DE PRESSÃO - No. 63 e 63P( Instantânea e altamente seletiva - “TRIP” ).
5. PROTEÇÃO P/ RELÉ NIVEL DE ÓLEO – No. 71( Altamente independente – “Alarme” / “trip” )
6. PROTEÇÕES - RELÉS DE RETAGUARDA REMOTA(“ Trip, Alarmes, Rejeição de carga...”)
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PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORES
PRINCIPAIS TIPOS DE PROTEÇÕES MECÂNICAS
PROTEÇÃO DE ALIVIO DE PRESSÃO
PROTEÇÃO COM RELÉ DE GÁS
PROTEÇÃO COM RELÉ DE NÍVEL DE OLEO
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RELÉ DE GÁS ou BUCCHHOLZ - No. 63
CAMARA DE GAS: ALARME
CAMARA DE EXPANSAO: TRIP
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PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORESRELÉ de GÁS (BUCCHHOLZ) – FUNÇÃO No. 63PROTEÇÃO COM DOIS NÍVEIS DE RESOLUÇÃO:
1. Câmara de Gás: volume do gás retido (cm3) com pressão capaz de acionar e movimentar a ampola de mercúrio I. O volume de gás retido que provoca o alarme éuma função dos dimensionamentos: TRF e R- 63.Consequência: Disparo Nível ALARME -
contato 63X;Providências recomendadas: inspeção ecromatografia do óleo – ABNT/NBR-
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PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORESRELÉ de GÁS (BUCCHHOLZ) – FUNÇÃO No. 63PROTEÇÃO COM DOIS NÍVEIS DE RESOLUÇÃO
2. Câmara de Expansão: velocidade de escoamento do óleo (m/s) Com pressão capaz de movimentar a ampola de mercúrio II.
Consequência: Disparo Nível “TRIP” com Bloqueio - contato 63Y
Tempo de operação (médio): 500 ms
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PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORESRELÉ de ALÍVIO DE PRESSÃO – FUNÇÃO No. 63P
Tipos de Relés de Alívio de Pressão:
1) Tipo membrana >>> “cachimbo”
2) Tipo Válvula >>> “panela de pressão”
3) Tipo Súbita pressão >>> “alívio lateral”operação: dp/dt = 0,2 atm/seg
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PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORES
RELE DE ALIVIO PRESSAO
RELÉ DE GÁS
RELÉ DE NIVEL DE OLEO – No. 71
RELES TERMICOS
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PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORESRELÉ de ALÍVIO DE PRESSÃO – FUNÇÃO No. 63PPROTEÇÃO COM UM NIVEL DE RESOLUÇÃO:
Disparo imediato (instantâneo) quando da ocorrência de uma sobrepressão interna no tanque do transformador – causa provável:curto-circuito com formação excessiva de gasesPressão de acionamento: ajuste de fábrica > 1,5 atmOperação a partir da pressão interna de : 10 psi (GEC)
Aplicações: Transforms a partir de S = 2 MVA.
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PROTEÇÃO TÉRMICA DE TRANSFORMADORES – No. 26
Ventilação Forçada
Alarme
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PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORES
RELÉS TÉRMICOS – FUNÇÕES Nos. 49 e 26
tempo
θ oC
θmax
∆θ = 55 ou 65 oC
θamb
Acionamentos Operacionais: Ventilação Forçada e Alarmes
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PROTEÇÃO TÉRMICA DE TRANSFORMADORES – No. 49
Ventilação Forçada I
Ventilação Forçada II
Alarme
Rejeição de Carga
Desligamento...!
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PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORESRELÉS TÉRMICOS – FUNÇÕES Nos. 49 e 26
Limites de elevação de temperatura ( Refcia. WEG )
ONAN ONAF Temperaturado Ponto maisQuente dos enrolamentos
Temperaturado Ponto maisQuente do óleo
Trf. em ÓleoSemconservadorSem gás inerteacima do óleo
55 oC 60 oC 65 oC 50 oC
Trf. em ÓleoCom conservador
OuCom gás inerteacima do óleo
55 oC65 oC
60 oC70 oC
65 oC80 oC
55 oC65 oC
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PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORESRELÉS TÉRMICOS – FUNÇÕES Nos. 49 e 26TEMPERATURA DE REGULAGEM – P/ ∆θ = 55 oC( Refcia.: WEG )
ventilação forçada: θ = 75 oCAlarme: θ = 85 oCDesligamento: θ = 95 Oc
Ver carregamento de TRFs. Força: NBR- 5416
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PROTEÇÃO TÉRMICA DE TRANSFORMADORES – No. 49
Ventilação Forçada I
Ventilação Forçada II
Alarme
Rejeição de Carga
Desligamento...!
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Transformadores Trifásicos – ONAN / ONAF / OFAF
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RELÉ INDICADOR DE NIVEL DE ÓLEO - No. 71
Nivel Mínimo: TRIP !!!
Nivel Máximo: ALARME
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PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORES
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PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORES
NATUREZA DA FALHA GASES INDICADORES
ÓLEO
ARCO VOLTAICO ACETILENO - C2H2
CORONA METANO CH4 E HIDROGÊNIO H2SUPERAQUECIMENTO ETILENO C2H4
PAPELCORONA MONOXIDO DE CARBONO EH2
SUPERAQUECIMENTO MONOXIDO(CO) E DIOXIDO(C02)
ÁGUA ELETROLISE HIDROGÊNIO (H2)
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 435
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ANÁLISE CROMATOGRÁFICA DO ÓLEO: NBR-7070No. Material
IsolanteTipo deFalhas
GásIndicadorPrioritário
OutrosGasesPresentes
01 Óleo Arco Voltáico C2H2
(acetileno )
C2H4 e H2, N2
02 Óleo DescargasParciais
H2 e CH4hidrogênio e metano
CO e C2H6, N2
03 Óleo Superaqueci-mento do óleo
C2H4( etileno )
C2H6 ; CH4 ; H2, N2etano – metano - hidrogênio
04 Papel Corona COmonóxido de carbono
H2, N2
05 Papel Celulose super-aquecida
CO2( gás carbônico)
CO , N2
06 Óleo e Papel Umidade( Eletrólise )
H2
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ANÁLISE FISICO-QUIMICA DO ÓLEO NAFTÊNICODensidade: 0,86 g/cm3.Fator de Potência: 0,5% a 100 oC.Indice de Neutralização: 0,03 mg KOH / g Rigidez Dielétrica: 40 kV / 2,54 mmConteúdo de água: 30 ppmTensão Interfacial: 40 dinas / cm a 25 oC.Ponto de Fluidez: - 40 oCPonto Fulgor: 140 oCIndice de Borra: 0,1 % Cor Nível 1 ( ABNT- P-MB- 351 )
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 437
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ARCO VOLTAICO NO OLEO
CO H2 CH4 C2H6 C2H4 C2H2
100
80
60
40
20
0
%
DESCARGA PARCIAL NO ÓLEO
CO H2 CH4 C2H6 C2H4 C2H2
100
80
60
40
20
0
%SUPERAQUECIMENTO DO ÓLEO
CO H2 CO2 C2H6 C2H4 C2H2
100
80
60
40
20
0
%CELULOSE SUPERAQUECIDA
ELETRÓLISE
CO H2 CH4 C2H6 C2H4 C2H2
100
80
60
40
20
%
ARCO VOLTAICO NO OLEO
ACETILENO, METANO, H2(eventualmente CO e CO2)
GÁS CHAVE: ACETILENO
C2H2
DESCARGA PARCIAL NO OLEO
METANO E HIDROGÊNIO(eventualmente CO e CO2)
GÁS CHAVE: METANO CH4
AQUECIMENTO DO ÓLEO
ETILENO, ETANO, METANO
GÁS CHAVE: ETILENO C2H4
AQUECIMENTO DO PAPEL
MONOXIDO E DIOXIDO DECARBONO ( CO e CO2 )
GÁS CHAVE: MONOXIDO
CO
ELETROLISE DA AGUA
HIDROGÊNIO EM GRANDE QUANTIDADE...!
GÁS CHAVE: HIDROGÊNIO
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 438
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PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORES
PRINCIPAIS TIPOS DE PROTEÇÕES ELETRICAS
TRANSFORMADORES – CATEGORIA I
TRAFOS – DISTRIBUIÇÃO URBANA
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PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORES – CATEGORIA I
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PROTEÇÃO DE SISTEMAS ELETRICOSProf. Ronaldo Rossi
PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORES DE DISTRIBUIÇÃO – CLASSE MÉDIA TENSÃO
R poste
ConsumidorMonofásico
RnResistência
AterramentoPoste
Condutores da Baixa Tensão
Trafo
Rede de BT
Neutro -MA
Fase AFase BFase C
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PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORESCHAVE ELO FUSÍVEL – (“MATHEUS”)
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 442
PROTEÇÃO DE SISTEMAS ELETRICOSProf. Ronaldo Rossi
PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORESELOS FUSÍVEIS & FUSIVEIS “HH”
100 30 50 102 200 500 103 I [A]
t (s)
50
20
101
8
5
2
100
MINIMUM CLEARING TIME
MAXIMUM CLEARING TIME
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 443
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PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORES DE DISTRIBUIÇÃO – CLASSE MÉDIA TENSÃO
Não admitem sobrecarga
Transformadores até Sn= 3 MVA.
1, 2, 3, 5, 7, 10, 15, 20 30...50...100..150..200
-x-EF
O elo 6K não éusado na proteção de ramais devido aos surtos de DA.Admitem uma sobrecarga de até 50% de Inom
Pequenos transformadores (Snom <150 kVA)e Ramais de MT
6, 10, 15, 25, 40. e 658, 12, 20, 30, 50 e 80
PreferencialNão-preferencial
K e T
Não admitem sobrecarga
Pequenos transformadores
1, 2, 3, 5-x-H
ObservaçõesAplicaçõesCorrentes nominais [A]
Categorias Tipos de Elos
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PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORES DE DISTRIBUIÇÃO – CLASSE MÉDIA TENSÃO
Tensão Nominal do PR = 12 kV
Corrente de Descarga: 5 kA
Classe de Isolação: 15 kV
Fator de aterramento: 0,8
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 445
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PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORES
PRINCIPAIS TIPOS DE PROTEÇÕES ELETRICAS
PROTEÇÃO DE SOBRECORRENTE
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PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORES
P RINCIPAIS TIPOS DE PROTEÇÕES ELETRICAS
TRANSFORMADORES – CATEGORIA II
TRAFOS – DISTRIBUIÇÃO INDUSTRIAL
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PROTEÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOSProf. Ronaldo Rossi
Transformadores de Distribuição de MT
A seco ou em Óleo
Distribuição Aérea
Distribuição Comercial
Distribuição Industrial
15 < Snom < 500 [ kVA]
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 448
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PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORESRelés de Sobrecorrente e Térmicos
CONCESSIONÁRIA
150/151 150/151 N
250/251
MEDIÇÃO
49.1
49.2
26
∆Y
DISJUNTORES
251N
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PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORESRELÉS DE SOBRECORRENTE
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PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORESRelés de SobrecorrenteFase e Neutro
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 451
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PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORESSUPORTABILIDADE TÉRMICA
I (A)
t (seg)
Ponto ANSI = I2. T = kθ
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 452
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PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORESSUPORTABILIDADE TÉRMICA
No. Impedância ZTem porcentagem
Tempo t (sec)
1. ZT < 3 % t = 2 s
2. ZT = 4 % t = 2 s
3. ZT = 5 % t = 3 s
4. ZT = 6 % t = 4 s
5. ZT > 7 % t = 5 s
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 453
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PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORESSUPORTABILIDADE TÉRMICA
No.
Potencia dosTransformadores
Tempo(sec)
CorrentPassant
Curto-circuito Trifásico
Icc-pu
1. De 15 à 300 1250 / Isec2 I sec 1 / Zpu-trfm
2. De 300 à 5000 2 I cc 1 / Zpu-trfm
3. Superior à 5000 2 I cc 1/(Zpu-trfm+ Zsystème)
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 454
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PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORESSUPORTABILIDADE TÉRMICA
x Inom
t (seg)Normas ANSI C.57
ABNT/NBR-8926100 s
1500 s
10 s
2 s
2 3 4 10 20 25
1000 s
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 455
PROTEÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOSProf. Ronaldo Rossi
PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORESSUPORTABILIDADE TÉRMICA
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 456
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PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORESRelés de Sobrecorrente e Térmicos
t ( sec )
INom ITAPE Icc IMG Icc I [A]Rms Asym
KTT LT
MGT magn R - 50
R - 51
R - 49
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 457
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PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORESRelés de Sobrecorrente – Fase (51) e Neutro (51N)
Icc = 1,0 pu
Observar que para cada 1,0 pu de corrente circulante no lado estrela tem-se 0,58 pu de corrente refletida em apenas uma das fases no lado delta do transformador.
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 458
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PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORESRelés de Sobrecorrente – Fase (51) e Neutro (51N)Faltas à terra no lado estrela aterrada
Icc-f t = 1.0 puIcc-f t = 0, 58 pu
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 459
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PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORESRelés de Sobrecorrente – Fase (51) e Neutro (51N)
Icc = 1,0 pu
Observar que para cada 1,0 pu de corrente circulante no lado estrela tem-se 0,58 pu de corrente refletida nas duas fases magneticamente acopladas no lado delta do transformador.
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 460
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Proteção de Sobrecorrente - Sensibilidades
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 461
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PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORESRELÉS DE SOBRECORRENTE
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 462
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PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORESRELÉS DE SOBRECORRENTE
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 463
PROTEÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOSProf. Ronaldo Rossi
RELÉS DIGITAIS DE SOBRECORRENTE
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 464
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PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORES
PROCEDIMENTOS P/ SELETIVIDADE
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 465
PROTEÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOSProf. Ronaldo Rossi
SELETIVIDADE
DISPOSITIVOS BÁSICOS DE PROTEÇÃO:
FUSÍVEIS: H, K, T, L .... HHDISJUNTORESRELÉS DE PROTEÇÃOSELETIVIDADE DA PROTEÇÃO
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 466
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PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORESPROCEDIMENTOS P/ SELETIVIDADE
1. CÁLCULOS DE VALORES DE CORRENTES:a) curtos-circuitos: 3F, FF, FT (max e min)b) correntes operacionais (max e min)c) tolerâncias : tempo x corrented) limites térmicos ( I2.t = k )e) escolha de TC´s (RTC´s – cargas – etc...)f) ajustes nos relés ( Ioperação , DT, curvas)
2. SIMULAÇÃO GRÁFICA DA COORDENAÇÃO.
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 467
PROTEÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOSProf. Ronaldo Rossi
PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORESCOORDENAÇÃO E SELETIVIDADE GRÁFICA
R: 250/251
R: 250/251 N
R: 251 GS
R: 350/351
R: 350/351 N
CONCESS
R: 151
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 468
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PROTEÇÃO DE ALIMENTADORESPRINCIPAIS TIPOS DE PROTEÇÕES
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 469
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COORDENAÇÃO - SELETIVIDADE
Corrente ( amperes ) - VN = 13,8 kV
10-1
100
t(s)
2
101
102
101 102 103 104
60 400418
606 1800 2560
PONTOANSI
TRF REM
R50-HINRUSH
2
Icc-SIM I CC-ASSIM
100
R-51N
SE-Remota
R-50-GS
SE-Principal
R-51N
SE-Principal
R-51
SE-Remota
R-51
SE-Principal
R-51 - AT
SE-Principal
Ponto ANSI
TRAFO PRINCIPAL
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 470
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11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 471
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PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORES
P RINCIPAIS TIPOS DE PROTEÇÕES ELETRICAS
TRANSFORMADORES – CATEGORIA III
TRAFOS DE FORÇA ou de POTÊNCIA
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 472
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PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORES
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 473
TRANSFORMADORES DE AT
47311/12/2011
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11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 474
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PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORES
PRINCIPAIS TIPOS DE PROTEÇÕES
DIAGRAMA UNIFILAR GERAL
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 475
PROTEÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOSProf. Ronaldo Rossi
PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORESRELÉS DIFERENCIAIS E OUTROS
CONCESSIONÁRIA
150/151 150/151 N
87T 86
250/251
MEDIÇÃO
49.1
49.2
26
63
63P
71
∆Y
DISJUNTORES251N
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 476
PROTEÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOSProf. Ronaldo Rossi
PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORESRELÉS de BLOQUEIO
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 477
PROTEÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOSProf. Ronaldo Rossi
PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORESRELÉS DIFERENCIAIS
1O. CASO:
Compensação de correntes no relé 87
Relés Diferenciais Semi-estaticos
Geração dos anos 70 – 90
Exemplos:
a) BDD - GE-USA
b) HU e CA - WENCO
c) DMH - GEC-UK
etc...!!!
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 478
PROTEÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOSProf. Ronaldo Rossi
RELÉS ANALÓGICOS - ESTADO SÓLIDO
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 479
PROTEÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOSProf. Ronaldo Rossi
RELÉS DIGITAIS DE PROTEÇÃO
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 480
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PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORES
PROTEÇÃO DIFERENCIAL
FUNÇÕES: 87T – 87N
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 481
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PROTEÇÃO DIFERENCIAL – No. 87
R-87
EQUIPAMENTO
PROTEGIDOA B
I1 I2
IA IB
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PROTEÇÃO DIFERENCIAL – No. 87
EQUIPAMENTOPROTEGIDO
I1 I2
I1 - I2
A
XX
I ENTRADA
RTC - 1
B
XX
I SAIDA
RTC - 2
Ie1Ie2
I’1I’ 2
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PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORESRELÉS DIFERENCIAIS - ERROS % EM TC´s
Erro% = ( Io ) / I2N x 100
E = ( ∑ Zsec ) x Isec
Io
E
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8. CIRCUITO EQUIVALENTE
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EFEITO DA SATURAÇÃO
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FUNÇÕES DE PROTEÇÃOPROTEÇÃO DIFERENCIAL PERCENTUAL - No. 87 CARACTERÍSTICA OPERACIONAL:
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PROTEÇÃO DIFERENCIAL PERCENTUAL - No. 87 CARACTERÍSTICA OPERACIONAL:
Zona de Operação
Zona de Não Atuação
CONSEQUÊNCIA: Baixa Sensibilidade para Faltas com Correntes Limitadas (“fugas”)
Slope Percentual
I Restrição
I operação
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RELÉS DIFERENCIAIS PERCENTUAIS - FILTROS HARMÔNICOS
CONDICIONAMENTO DE SINAIS
FILTRAGENS DOS SINAIS
Comparador [ %] e Saída
IAT
I OPERA = I1 – I2Base: 60 Hz
SLOPE
IBT
I RESTRIÇÃO = (I1 + I2) / 2
+∑( I harms: 2a. & 5a.)
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PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORESRELÉS DIFERENCIAIS
1O. CASO:
Compensação de correntes no relé 87CONCESSIONÁRIA
87T 86∆
YDISJUNTORES AT e BT
TC - Y
TC - ∆
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PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORESRELÉS DIFERENCIAIS
1O. CASO:
Compensação de correntes no relé 87
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PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORES
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PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORESRELÉS DIFERENCIAIS PERCENTUAIS
OBSERVAÇÕES DE ORDEM GERAL:
• GRUPO DE DEFASAMENTO ANGULAR DO TRF. FORÇA
• ESCOLHA ADEQUADA DAS RELAÇÕES DOS TC´s AT/BT
• CONEXÕES DOS TC´s – IMAGEM DA CONEXÃO DO TRF
• COMPENSAÇÕES MODULARES E ANGULARES1O. CASO:
Compensação de Correntes realizadas através de TAPES no próprio relé 87:
TAPES DISPONÍVEIS AT/BT: 2.9 - 3.2 - 3.5 - 3.8 - 4.2 - 4.6 - 5.0 - 8.7 A I pk = 30%
BDD, STD – GE; HU-1, HU-3, CA-26 – WEST; DMH- GEC; DT-100 Hitashi/Inepar
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PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORESRELÉS DIFERENCIAIS PERCENTUAIS
OBSERVAÇÕES DE ORDEM GERAL:
• GRUPO DE DEFASAMENTO ANGULAR DO TRF. FORÇA
• ESCOLHA ADEQUADA DAS RELAÇÕES DOS TC´s AT/BT
• CONEXÕES DOS TC´s – AUXS = IMAGEM DA CONEXÃO DO TRF
• COMPENSAÇÕES MODULARES E ANGULARES NOS TC´s AUXS.2O. CASO:
Compensação de Correntes realizadas através de TAPES de TC´s AUXILIARES:
TAPES DISPONÍVEIS AT/BT: “quantidade enorme de possibilidades de relações”
UT-92, 7UT22 - Siemens; RADSE – Asea; DT22 – BBC; 4C21 – RR; etc...
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PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORESRELÉS DIFERENCIAIS PERCENTUAIS
OBSERVAÇÕES DE ORDEM GERAL PARA AJUSTES EM RD´s 87 T:
1) “SLOPE”
a) TRFs de 02 enrolamentos – tapes fixos: slope: 15 - 25%
b) TRFs de 02 enroltos. com OLTC: slope: 25 – 35%
c) TRFs de 03 enroltos. / Auto-TRFs c/ 3ario∆ slope: 30 – 40%
2) “FILTRO HARMÔNICO”
• a) 2a. Harmônica – todos os relés diferenciais de TRFs.
• b) 5a. Harmônica – RDs em TRFs elevadores de Geração
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H1 H2 H3
. . .
. . .x1 x2 x3x0
H1
H2H3
x1
x2
x3x0
H1300
TRANSFORMADORES: CONEXÕES DE DEFASAMENTOS ANGULARES
YANSI-IEEE E ABNT/NBR:
Tensão do lado de AT deve
Adiantar de 30o em relação
Ao lado de BT.
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PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORESRELÉS DIFERENCIAIS PERCENTUAIS – c/ BIAS 1O. CASO:
Compensação de correntes realizadas no próprio relé 87T
Conexões dos TC´s – Imagem da conexão do TRF principal
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PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORESRELÉS DIFERENCIAIS PERCENTUAIS – c/ BIAS 1O. CASO:
Compensação de correntes realizadas no próprio relé 87T
Conexões dos TC´s – Imagem da conexão do TRF principal
R- 87A
R- 87B
R- 87C
XX
XX
XX
TC’s - Y
XX
XX
XX
TC’s - ∆
TH TBIH
IB
HT BTDy 30
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SN = 20 MVA
Dy 300
VN = 138 kV
VN = 13, 8 kV
I AT
I BT
200/5
1500/5
87T 86
Tape TA
Tape TBIB
IAY
∆
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Corrente Nominal Primária: In-at = 83,6 A
Corrente Nominal Secundária: In-bt = 836 A
Corrente secundária no TC-AT: IA = 2,09 A
Corrente secundária no TC-BT: IB = 2,787x√3=4,83 A
Tapes no Relé: 2,9- 3,2- 3,5- 3,8- 4,2- 4,6- 5,0- 8,7 A
Relação das correntes dos TCs: IY / ID = IB / IA = 2,311
Relação mais próxima disponível: TB / TA = 8.7/3.8 = 2.289
“Mismatch error” : M = 0,96 % <<< 5%
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PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORESRELÉS DIFERENCIAIS
2O. CASO:
Compensação de correntes no TC-AUX
7UT22-Siemens, RADSE-Asea, D22-BBC
Conexões TC´s Auxs – Imagem TRF
CONCESSIONÁRIA
87T 86∆
YDISJUNTORES AT e BT
TC - Y
TC - Y
TC-AUX
Y-∆
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PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORESRELÉS DIFERENCIAIS 2O. CASO:
Compensação de correntes no TC-AUX
7UT22-Siemens, RADSE-Asea, D22-BBC
Conexões TC´s Auxs – Imagem TRF
R- 87A
R- 87B
R- 87C
XX
XX
XX
TC’s - YXX
XX
XX
TC’s - Y
Y - ∆TCs
Auxils
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PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORESRELÉS DIFERENCIAIS – TC-Auxiliar Multi-relação
2O. CASO:
Compensação de correntes no TC-AUX
7UT22-Siemens, RADSE-Asea, D22-BBC
Conexões TC´s Auxs – Imagem TRF
N1 / N2 = I2 / I1
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PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORESRELÉS DIFERENCIAIS – TC-Auxiliar Multi-relação
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SN = 20 MVA
Dy 300
VN = 138 kV
VN = 13, 8 kV
TC-Aux YdI2
I AT
I BT
200/5
1000/5
I1
87T 86
I´2 ideal
I1
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TRANSFORMADOR DE CORRENTE AUXILIAR:
RELAÇÃO IDEAL DE TRANSFORMAÇÃO = 0,2887
I*2 ideal = 2,09 A
IDIY
I2 = 4,18 A
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PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORESProteção Diferencial Restrita de Terra
R – 87N
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Proteção Diferencial Restrita de TerraFalta Externa à Zona Diferencial
R – 87N
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Proteção Diferencial Restrita de TerraFalta interna à Zona Diferencial
R – 87N
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PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORESPROTEÇÕES de SOBRECORRENTE E DIFERENCIAL
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PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORESPROTEÇÕES de SOBRECORRENTE E DIFERENCIAL
86 87N
disjuntores
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TRANSFORMADORES DE 03 ENROLAMENTOS
AUTO-TRANSFORMADORES TRIFASICOS
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TRANSFORMADORES DE 03 ENROLAMENTOS
VN=13,8 kV
SN = 30/20/10 MVA
YYd 300
VN = 138 kV
VN = 69 kV
I2s
I AT
I BT
200/5
300/5
I1
87T 86
I2s
I1p
TC-Aux Yy
600/5
I3t
∆
∆
Y
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Y Y
∆MT
AT-2
AT-1
AUTO-TRANSFORMADOR TRIFÁSICO
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Y Y
∆
MT
AT-2AT-1
TRANSFORMADORES DE 03 ENROLAMENTOS
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AUTO-TRANSFORMADORES TRIFÁSICOS
VN=13,8 kV
I2s
I1
87T 86
I2s
I1p
TC-Aux Yy
600/5
I3t
YSN = 30/20/10 MVA
YYd 300
VN = 138 kV
VN = 69 kV
I AT
I BT
200/5
300/5
∆
∆
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 516
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Corrente Nominal AT-P ( 30 MVA): In-P = 125,5 A
Corrente Nominal AT-S ( 20 MVA): In-S = 167,5 A
Corrente Nominal MT-T ( 10 MVA): In-T = 418,4 A
Corrente secundária no TC-P-∆: I1 = 5,435 A
Corrente secundária no TC-S-∆ : I2s = 4,83 A
Corrente secundária no TC-T-Y : I3t = 3,483 A
Balanço de correntes desejado R- 87: I1p = I2s + I3t
Relação Ideal do TC-Auxiliar: NY / Ny = 1,53
donde, I1p = 5,435 x 1,53 = 8,313 A = I2s + I3t
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 517
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TRANSFORMADOR DE CORRENTE AUXILIAR:
RELAÇÃO IDEAL DE TRANSFORMAÇÃO = 1,53
IY
I1 = 5,435 A
IY
I1p = 8,313 A
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 518
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PROTEÇÃO DE BARRAMENTOS
ARRANJOS DE BARRAMENTOS
CAPITULO VII
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 519
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PROTEÇÃO DE BARRAMENTOSARRANJOS DE BARRAMENTOS
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PROTEÇÃO DE SISTEMAS ELETRICOSProf. Ronaldo Rossi
ESTRUTURAS METÁLICAS
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 521
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ESTRUTURAS METÁLICAS
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 522
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ARRANJOS DOS COMPONENTES
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 523
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ESTRUTURAS EM CONCRETO
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 524
ARRANJOS PARA BARRAMENTOS DE AT
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1. Barramento Singelo
2. Barramento Singelo com acoplamento longitudinal
3. Barramento Principal com Auxiliar (transferência)
4. Barramento Duplo com Disjuntor Único
5. Barramento Duplo com Auxiliar
6. Barramento Um Disjuntor e Meio
7. Barramento Duplo Disjuntor
8. Barramento em Anel
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 525
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BARRAMENTO SINGELO
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 526
ARRANJO: BARRAMENTO SINGELO
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11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 527
BARRAMENTO SINGELO C/ ACOPLAMENTO
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11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 528
BARRAMENTO PRINCIPAL COM AUXILIAR
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11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 529
BARRAMENTO UM DISJUNTOR E MEIO
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11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 530
BARRAMENTO EM ANEL
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11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 531
BARRAMENTO DUPLO – DISJUNTOR SIMPLES
PROTEÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOS
Prof. Ronaldo Rossi
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 532
BARRAMENTO DUPLO – DISJUNTOR SIMPLES
PROTEÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOSProf. Ronaldo Rossi
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 533
PROTEÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOS
Prof. Ronaldo Rossi
PROTEÇÃO DE BARRAMENTOS
1. Relés Diferenciais de Barra - No. 87B
2. Relés de Sobrecorrente – Fase / Neutro - No. 50/51
3. Relés de Sobre- e/ou Sub- Tensão – No. 59/27
4. Falha de Disjuntores – No. 50BF
5. 2a. Zona de Relés de Distância. - No. 21Z
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 534
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PROTEÇÃO DE BARRAMENTOSPROTEÇÃO DIFERENCIAL DE SOBRECORRENTE
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 535
PROTEÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOS
Prof. Ronaldo Rossi
PROTEÇÃO DE BARRAMENTOS
Relé 87B
PROTEÇÃO DIFERENCIAL DE BARRAS
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 536
PROTEÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOSProf. Ronaldo Rossi
COMO EVITAR A SATURAÇÃO DE UM TC EM FUNÇÃO DE UMA FALTA ASSIMÉTRICA NA REDE PRIMARIA.
Onde:If é a máxima corrente de falta no local, em PU do valor da corrente nominal do TC;
Zb é o burden do TC em PU de seu burden nominal;
X/R é a relação X/R do circuito de falta, no primário do TC
ZIRX120 BF ⋅⋅
+≥
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 537
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PROTEÇÃO DE BARRAMENTOSPROTEÇÃO DIFERENCIAL DE BARRAS
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 538
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PROTEÇÃO DE BARRAMENTOSPROTEÇÃO DE BARRAS
Relés: 50/51 50/51N
Relés: 50/51 50/51N
Relés:
27/59
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 539
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PROTEÇÃO DE BARRAMENTOSPROTEÇÃO DIFERENCIAL DE BARRASConcessionaria
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 540
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PROTEÇÃO DE BARRAMENTOS
LIMITES OPERACIONAIS1. SOBRECORRENTE INSTANTÂNEA: Coordenação com a
instantânea do alimentador sub-sequente.
2. SOBRECORRENTE TEMPORIZADA: Coordenação com a temporizada do alimentador sub-sequente
3. SOBRE-TENSÃO: Desligamento instantâneo a partir de 20% de sobre-tensão na barra.
4. SUB-TENSÃO: Monitoração com tensão minima a partir de 90% do valor da nominal correspondente;
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 541
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TÓPICOS SOBRE A TEORIA DE MÁQUINAS SÍNCRONAS
CAPITULO VIII
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 542Cφ
TENSÕES TRIFÁSICAS - SEQUENCIA: ABC
Fase A (‘azul’)
Aφ
BφExcitatr
Campo F+
− ω
IA
IB
VAB
VAN
N
S
Mφ
Fase B (branca’)
Fase C (vermelha’)
Vdc
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11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 543
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MAQUINA SINCRONA – ESTATOR / ROTOR
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 544
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ESTRUTURAS CONSTRUTIVAS – POLOS LISOS E SALIENTES
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 545
0max
0max
0max
( ) . ( ) 90
( ) . ( 120 ) 120
( ) . ( 240 ) 240
3. 30
AN
oBN
oCN
oBC BN CN BN BN
v t V sen t and
v t V sen t
v t V sen t
V V V V
ω α α α
ω α α
ω α α
α
= + = ∠ =
= + − = ∠ −
= + − = ∠ −
= − = ∠ +
V
V
V
VAN
VBNVCN
VBCN
TENSÕES TRIFÁSCIAS – SEQUENCIA ABC - POSITIVA
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11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 546
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MAQUINA SINCRONA – TENSÕES NO ESTATOR
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 547
GERADOR CONEXÃO ESTRELA – RELAÇÕES TENSÃO x CORRENTE
3IL= IF e VLL= . VLN3 30∠+ o
IL = IAN
VLN = VAN
VLL = VAB
IPH
N
A
B
CVBC
ICN
VAN
VBNVCN
VBCN
IBN
ϕ030
IAN
ϕ
ϕ
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11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 548
R or P
jX or jQ
Z or S
3. 3. . .cos 3. . .cosT Ph Ph Ph LL LP P V I V Iϕ ϕ= = =
3. 3. . .sin 3. . .sinT Ph Ph Ph LL LQ Q V I V Iϕ ϕ= = =
3. 3. . 3. .Total Ph Ph Ph LL LS S V I V I= = =
POTÊNCIAS TRIFÁSICAS – EQUAÇÕES BÁSICAS
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11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 549
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G
Turbina
Excitatriz
ra = 0XsX´sX”s
I
Vnom
Pger
Qger
CARGA
Sc = Pc + jQc = Sc∠ϕ
E = FEM
GERADORES
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 550
MAQUINAS SINCRONAS - GERADORES
DIAGRAMA FASORIAL EM REGIME PERMANENTE:
EAN
VANIAN
rA + j XA
XA rA
VAN
IAN
EAN
j.XA IAN
rA. IAN
δ
ϕ
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11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 551
MAQUINAS SINCRONAS – ROTOR CILINDRICO
E
VIA
j XS
V
IA
E
jXS IAδ
ϕ
Componentes da Potencia Sincrona – ATIVA e REATIVA:
2
. . s in
. . co s
S
S S
V EPX
V E VQX X
δ
δ
=
= −
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11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 552
PROTEÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOSProf. Ronaldo Rossi
DIAGRAMA DE POTENCIAS “P – Q”
Motor síncrono sobre-excitado Gerador síncrono sobre-excitado
- P - P (motor) + P (gerador)
P
Q
G S
P
Q
G S
P
Q
M S
P
Q
M S
Motor síncrono sub-excitado Gerador síncrono sub-excitado
Q
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 553
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CURVAS DE CAPABILIDADE DA MS
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 554
PROTEÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOSProf. Ronaldo Rossi
PROTEÇÃO DE GERADORES
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 555
PROTEÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOSProf. Ronaldo Rossi
PROTEÇÃO DE GERADORES
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 556
PROTEÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOSProf. Ronaldo Rossi
PROTEÇÃO DE GERADORES
FIGURA 5
Turbina Francis Turbina Kaplan Turbina PeltonTURBINAS: FRANCIS KAPLAN PELTON
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 557
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PROTEÇÃO DE GERADORES
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 558
PROTEÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOSProf. Ronaldo Rossi
PROTEÇÃO DE GERADORES
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 559
PROTEÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOSProf. Ronaldo Rossi
PROTEÇÃO DE GERADORES - TGs
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 560
PROTEÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOSProf. Ronaldo Rossi
PROTEÇÃO DE GERADORES - TGs
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 561
PROTEÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOSProf. Ronaldo Rossi
PROTEÇÃO DE GERADORES - TGs
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 56211/12/2011 Rossi - Junho/2K10 562
SUBESTAÇÕES ELETRICAS DE AT Prof. Ronaldo Rossi
TURBO-GERADORES – ROTOR DE PÓLOS LISOS
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 563
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PROTEÇÃO DE GERADORES - TGs
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 564
PROTEÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOSProf. Ronaldo Rossi
PROTEÇÃO DE GERADORES - TGs
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 565
PROTEÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOSProf. Ronaldo Rossi
PROTEÇÃO DE GERADORES - TGs
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 566
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PROTEÇÃO DE GERADORES
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 567
PROTEÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOSProf. Ronaldo Rossi
PROTEÇÃO DE GERADORES
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 568
PROTEÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOSProf. Ronaldo Rossi
PROTEÇÃO DE GERADORES
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 569
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PROTEÇÃO DE GERADORES
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 570
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PROTEÇÃO DE GERADORES
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PROTEÇÃO DE GERADORES-ESTATOR
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PROTEÇÃO DE GERADORES-ESTATOR
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PROTEÇÃO DE GERADORES - ROTOR
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PROTEÇÃO DE GERADORES - ROTOR
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PROTEÇÃO E CONTROLES EM GERADORES
GERADOR
EXCITATRIZ
PROTEÇÃO CONTROLES
REGULADOR DE TENSÃO
Tensão e Corrente de SaídaTorque no Eixo
Fonte de Energia p/ Excitatriz
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PROTEÇÃO E CONTROLES EM GERADORES
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PROTEÇÃO DE GERADORES
Principais tipos de faltas no ESTATOR:CC – EE CC – FF CC – FF T CC – FT
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PROTEÇÃO DE GERADORESPrincipais tipos de faltas no ROTOR:Perda de campo (ou de excitação) – R40Anti-motorização (Turbina) – R32Operação desequilibrada no estator – R46Vibração e Temperatura de Mancais – R39 / 38
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PROTEÇÃO DE GERADORES
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PROTEÇÃO DE GERADORES
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PROTEÇÃO DE GERADORES – R-87G
Aterramento do Gerador
Ioperação
Irestrição
k = 10%
k = 20%
k = 40%
Estator do
Gerador
52G
N
TC1 TC2
Relé87G
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PROTEÇÃO DE GERADORES
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PROTEÇÃO DE GERADORES – R-87G
Aterramento do Gerador
Estator do
Gerador
52G
N
TC1 TC2
Relé87G
NOTAS: 1) A sensibilidade recomendada para o “slope” é de S= 10%
2) Os TC´s 1 e 2 devem possuir as mesmas características magnetizantes, pois a corrente de operação do relédiferencial envolve a diferença vetorial entre as correspondentes correntes desses TC´s.
3) Faltas à terra com correntes limitadas pela resistência de aterramento podem comprometer a sensibilidade de operação do R-87G
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PROTEÇÃO DE GERADORES – R – 64SEstator do Gerador 52G
N
Relé64S
Transformador de Aterramento
R at
Nota: 1) A proteção No. 64S deverá prover a proteção contra as faltas à terra no estator do gerador, quando esta não estiver contida dentro da zona de sensibilidade e operação do diferencial.
2) O resistor de aterramento no secundário do trafo de aterramento exerce a mesma função que um outro equivalente conectado entre o ponto neutro da estrela do gerador e o terminal da malha de terra.
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PROTEÇÃO DE GERADORES – R – 51V
Estator do
Gerador52G
N
TC
Relé51V
TPs
Aterramento
A proteção No. 51V exerce a função de proteção de retaguarda do gerador contra faltas externas à zona de proteção da máquina.
Em grandes geradores essa função é exercida por relés de distância com característica operacional “Tipo Impedância”
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PROTEÇÃO DE GERADORES – R – 51V
Estator do
Gerador52G
N
TC
Relé51V
TPs
Aterramento
F – 51
F – 27
F – 62
Trip 52Gand
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PROTEÇÃO DE GERADORES – R – 32
Estator do
Gerador52G
N
TC
Relé32
TPs
Aterramento
A função No. 32 corresponde a uma unidade direcional de potência ativa (MW), destinada a monitorar o processo anti-motorização do gerador. É uma função temporizada e dependente do tipo do sistema primário de acionamento (tipo de turbina acoplada na malha motriz da máquina )
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PROTEÇÃO DE GERADORES – R – 32
Estator do
Gerador
52G
N
TC
Relé32
TPs
Aterramento
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PROTEÇÃO DE GERADORES – R – 32
TIPOS DE TURBINAS PERCENTUAL DE MOTORIZAÇÃO
VAPOR 1 - 5 %
GÁS ( eixo simples ) 100 %
GÁS ( eixo duplo ) 10 – 15 %
DIESEL 25 %
HIDRAULICA 2 - 100 %
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PROTEÇÃO DE GERADORES – R –46Estator
do Gerador
52G
N
TC
Relé46
Aterramento
Filtro de Seq. Negativa
A proteção No. 46 corresponde a uma monitoração da máquina contra operação desequilibrada. O princípio operativo consiste na supervisão do efeito térmico induzido sobre o enrolamento do campo da máquina ( efeito I2.t=k sobre o ROTOR) devido a presença de uma falta assimétrica no estator do gerador. Para grandes turbos essa constante é usualmente adotada igual a k = 20 [A2.s]. (Dado construtivo da máquina).
Esse relé é similar a uma unidade de sobrecorrente EI ou MI acrescida de um filtro de sequência negativa para prover a sua alimentação.
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PROTEÇÃO DE GERADORES – R –40
Estator do
Gerador
52G
N
TC
Relé40
TPsAterramento
A função No. 40 corresponde a uma proteção contra perda de campo ou de excitação da máquina. Sua característica operacional é a de um relé de distância, tipo admitancia (mho) operando sobre o eixo negativo do controle de potencia reativa da máquina. Isto se deve ao fato do gerador nessa condição estar operando de forma a absorver o reativo da rede, ou seja, operando capacitivamente.
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PROTEÇÃO DE GERADORES – R – 61
Proteção contra curtos-circuitos entre espiras
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PROTEÇÃO DE GERADORES
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 594
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PROTEÇÃO DE GERADORES
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 595
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PROTEÇÃO DE GERADORES: R – 40CARACTERÍSTICA DE OPERAÇÃO DO RELÉ DE PERDA DE CAMPO
Xs
Off-set = ½ . X’s
X
R
Z ∠ φ
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 596
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PROTEÇÃO GERAL DE GERADORES
86-1
Estator do
Gerador
52G
N
3xTCs
Transformador MonofásicoAterramento
87G
40
49
51V
46 efiltroSN
32
resistor sec Relé 64S
MEDIÇÃOkW, kVAR, Hz, Vcosϕ, Demanda
62
p/ R-86-1
p / disj. 52G
EXCITATRIZ ESTÁTICACAMPO DO TG
TRAFO DE SERVS. AUXS.
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Capacidade Máxima ⇒ 20.000 KVACapacidade Nominal ⇒ 16.000 KWFator de Potencia Nominal ⇒ 0.8Tensão Terminal da Barra ⇒ 13.800 VCorrente Máxima ⇒ 838 AFreqüência de Operação ⇒ 60 HzRotação Nominal ⇒ 3.600 RPMRotação de Disparo ⇒ 4.200 RPMNúmero de Fases ⇒ 3Numero de Pólos ⇒ 2Conexão ⇒ EstrelaRelação de curto circuito RCC ⇒ 0.6Tensão de excitação ⇒ 110 VRendimento a plena carga ⇒ 97,04%Rendimento 75% da carga ⇒ 96,75%Rendimento a 50% da carga ⇒ 94,91%
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 598
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EXERCICIO SOBRE PROTEÇÃO DE GERADORES
EXCITATRIZ
Xd; Xq ou
Xs
S = P + j Q Vn
E
Dados: Pn = 16 MW - FPn = 0,8 ind - Vn = 13,8 kV – F= 60 Hz
2 pares polos; Xs = j 100% X´s = j 40% X”s = j 10% - Fmot = 8%
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 599
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ANALISE DA PROTEÇÃO DIFERENCIAL - R – 87G
R- 87
T G RTC = 1000 / 5
I fuga = 100 A
I ger = 800 A
R – 87 G
Slope = 10%
I min = 100 mA
I ger
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 600
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ANALISE DA PROTEÇÃO DIFERENCIAL - R – 87G
I r = (I1 + I2) / 2
Iop = I1 – I2
OPERA
BLOQUEIA
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 601
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ANALISE DA PROTEÇÃO FALTA À TERRA - R – 64S
T GRTF = 8400 / 240 V
I fuga = 2 A
I ger = 800 A
R – 64S
V PICK-UP = 10 V
R sec = 0,25 ohm
I ger
64S
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 602
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ANALISE DA PROTEÇÃO ANTI-MOTORIZAÇÃO R – 32
T GRTP = 120 : 1
RTC = 1000 / 5
F mot = 8 %
R – 32 (monofásico)
P PICK-UP = ? W
R-32
TP
TC
GERADOR
MOTOR
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 603
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ANALISE DA PROTEÇÃO PERDA DE CAMPO R – 40
T GRTP = 120 : 1
RTC = 1000 / 5
R – 40 (monofásico)
Tipo MHO
DPICK-UP = ? Ohm
Off-set = 0,5 X´s
R-40
TP
TC
GERADOR
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 604
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TÓPICOS SOBRE A TEORIA DE MOTORES DE INDUÇÃO
CAPITULO IX
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 605
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PARÂMETROS FUNDAMENTAIS DA MÁQUINA:
* Tensão nominal [kV]* Corrente nominal [A]* Rendimento [%]* Fator de potência [ind]* Escorregamento [%]* Número de polos [ p ]* Tipo construtivo [ gaiola – anéis]
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 606
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PARÂMETROS FUNDAMENTAIS DA MÁQUINA:* Torque nominal [N.m]* Corrente de partida [A]* Multiplicidade de partida [m]* Tempo de partida [seg]* Tempo de rotor bloqueado [seg] * Conjugado de partida [N.m]* Critério de partida [ ? ]* Inércia rotórica [ N.s2 ]
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 607
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Rendimento R = Potência útil / Precebida
Escorregamento s = (Ncampo – Nrotor)/Ncampo
Inominal = ( HP . 0,746 ) / √3. kV. cosϕ . η
Torque Tq = ( 3. r2/s . V2 ) / wr .√ (r12 + x1
2 + x2p2 )
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 608
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PROTEÇÃO DE MOTORES EM MTTq [N.m]
S = 1 Smax Sn 0
Torque máximo
Torque nominal
Tq. Elétrico Partida
Tq. Mecânico Partida
Escorregamento S
Torque deAceleração
Tq Eletr
Tq Mecan
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PROTEÇÃO DE MOTORES
V
I
Partida de Motores – V x I
Limite Térmico MIT
100 %
70%
60%
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 610
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PROTEÇÃO DE MOTORES DE BT
t [ s]
RB
t part
t RB
In Iserv Ips=Irb Iassim
PPM
Limite Térmico do CABO
Limite Térmico do MIT
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PROTEÇÃO DE MOTORES DE MT
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PROTEÇÃO DE MOTORES DE MT
MOTOR
N
49 50/5146
27/59
RTD
TC
TC
TC
87M
50GS
47 48
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 613
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PROTEÇÃO DE MOTORES DE MT
1. R- 50 Partida Assimétrica Ajuste: 1,5 x IRT
3. R- 51 Curtos - circuitos Ajuste: 0,5 x IRT
4. R – 50GS Faltas à terra Ajuste: 0,25 A
5. R – 27 Sub-tensão na barra Ajuste: 80% Vn
6. R – 51N Back-up do R-50GS Ajuste: 0,5 A - 0,1 s
7. R – 46 Seqüência Negativa Ajuste: 2A p/ Ir > 3A
Ajuste: 1A p/ Ir < 3 A
8. R- 49 RTD ( Imagem Térmica ) Ajuste: 90% In
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 614
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PROTEÇÃO DE MOTORES EM MT
46 + 3X 50/51 + (1X 50/51N)
50GS
87M
M49 RTD
27 47 48
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 615
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PROTEÇÃO DE MOTORES EM MT
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 616
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PROTEÇÃO DE MOTORES EM MT
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 617
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PROTEÇÃO DE MOTORES DE MT
MOTOR
N
49 50/5146
27/59
RTD
TC
TC
TC
87M
50GS
47 48
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 618
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PROTEÇÃO DE MOTORES EM MT
R- 51
RB
R – 49 R - 46
PPM
R - 50
In Iserv Ips = Irb Iass I cc I (A)
t (s)
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PROTEÇÃO DE MOTORES SISTEMA INDUSTRIAL
CS
FU-NH
KT
RT
M I T
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PROTEÇÃO DE MOTORES DE BT
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 621
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PROTEÇÃO DE MOTORES DE BT
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 622
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PROTEÇÃO DE MOTORES DE BTtempo (seg)
Limite Térmico
do Motor
t RB I2.t = kT
t part PPM
Limite Térmico
do Cabo
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 623
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PROTEÇÃO DE MOTORES DE BT
t [ s]
I [A]
TÉRMICO
RB
I PART = I RBSIM
t part
t RB
INSTANTÂNEO
INOMNOM
I SERVNOM
PPM
CABO
FU-NH
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 624
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PROTEÇÃO DE MOTORES DE BT
CS
DISJUNTOR BT
M I T
R1
R2
DISJUNTOR DE BAIXA TENSÃO
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 625
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PROTEÇÃO DE MOTORES DE BT
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 626
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PROTEÇÃO DE MOTORES DE BT
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 627
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PROTEÇÃO DE MOTORES DE BT
I PART = I RBSIM
t [ s]
I [A]
TEMPO LONGOTÉRMICO RB
t part
t RB
TEMPO CURTOINSTANTÂNEO
INOMNOM
I SERVNOM
PPM CABO
DISJUNTOR - BT
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 628
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EXEMPLO PROTEÇÃO DE MOTORES EM MT
46 + 3X 50/51 + 1X 50/51N
50GS
87M
M49 RTD
27 47 48
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 629
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PROTEÇÃO DE MOTORES EM MT
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 630
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RELÉS DIGITAIS DE PROTEÇÃO
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 631
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RELÉS DIGITAIS DE PROTEÇÃO- MULTILIN
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 632
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PROTEÇÃO DE MOTORES DE MT
1. R- 49 RTD ( Imagem Térmica ) – Ajuste: 90% In
2. R- 50 Partida Assimétrica – Ajuste: 1,5 x IRT
3. R- 51 Curtos - circuitos – Ajuste: 0,5 x IRT
4. R – 50GS Faltas à terra – Ajuste: 0,25 A
5. R – 27 Sub-tensão na barra – Ajuste: 80% Vn
6. R – 51N Back-up do R-50GS – Ajuste: 0,5 A - 0,1 s
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 633
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EXEMPLO DE PROTEÇÃO DE MOTORES - BT
SISTEMA INDUSTRIAL
CS
FU-NH
KT
RTM I T
Cargas BT
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EXEMPLO:MOTOR DE INDUÇÃO TRIFÁSICO:
Potência Nominal no eixo: Pe = 200 [HP]Tensão Nominal: Vn = 440 [V]Rendimento: R = 92 %Fator de potência: Fp = 0,88 indVelocidade nominal: Nr = 1754 RPMCorrente e tempo de Partida: Ip = 4.In e tp = 6sRotor Bloqueado - Limite térmico: trb = 14 s
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EXEMPLO:MOTOR DE INDUÇÃO TRIFÁSICO:
][4,12572,9673,1).(
][2,9678,2414.4
][2668,2411,1.
][8,24188,092,044,03
746,0200cos...3
746,0min
:
AxsimIpartFassimaassimétricIpartida
AxInsimétricaIpartida
AxInomFsIserviço
Axxx
xVn
HPxalIno
CorrentesdasCálculo
==−=
===
===
===ϕη
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PROTEÇÃO DE MOTORES DE BT
t [ s]TÉRMICO
RBt rb
t ps
In Iserv Ips=Irb Iass I [A]
PPM
CABO
FU-NH
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PROTEÇÃO DE MOTORES DE BT
t [ s]TÉRMICO
RBt rb = 14
t ps = 6
242 275 967 1258 I [A]
PPM
CABO
FU-NH
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PROTEÇÃO DE MOTORES - SELETIVIDADE
SISTEMA INDUSTRIAL
CS
DISJUNTOR BT
M I T
R1
R2
cargas
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PROTEÇÃO DE MOTORES DE BT
t [ s] TEMPO LONGOTÉRMICO
RB14
6
TEMPO CURTOINSTANTÂNEO
PPMCABO
DISJUNTOR - BT
242 275 967 1260
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PROTEÇÃO DE MOTORES DE BTSELETIVIDADE: “ DISJUNTOR & RELÉ “
t [ s] TÉRMICO
RB14
6
INSTANTÂNEO
PPM CABO
DISJUNTOR - BT
242 275 967 1260
R-51B
R-51TF
ANSI TF
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PROTEÇÃO DE MOTORES DE BTSELETIVIDADE “FUSIVEL & RELÉS”
t [ s]TÉRMICO
FU-NH
RB14
6PPM CABO
242 275 967 1260
R-51B
R-51TF
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SELETIVIDADE – AMPERIMÉTRICA
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SELETIVIDADE
DISPOSITIVOS BÁSICOS DE PROTEÇÃO:
FUSÍVEIS: H, K, T, L .... HHDISJUNTORESRELÉS DE PROTEÇÃOSELETIVIDADE DA PROTEÇÃO
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PROCEDIMENTOS P/ SELETIVIDADE
1. CÁLCULOS DOS VALORES DAS CORRENTES:a) curtos-circuitos: 3F, FF, FT (max e min)b) correntes operacionais (max e min)c) tolerâncias : tempo x corrented) limites térmicos ( I2.t = k )e) escolha de TC´s (RTC´s – cargas – etc...)f) ajustes nos relés ( Ioperação , DT, curvas)
2. SIMULAÇÃO GRÁFICA DA COORDENAÇÃO.
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SELETIVIDADETEMPO (S)
∆T
DISTANCIA
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SELETIVIDADE – AMPERIMÉTRICA
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SELETIVIDADE – LÓGICA
I PART = I RBSIM
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COORDENAÇÃO - SELETIVIDADE
Corrente ( amperes ) - VN = 13,8 kV
10-1
100
t(s)
2
101
102
101 102 103 104
60 400418
606 1800
2560
PONTOANSI
TRF REM
R50-HINRUSH
2
Icc-SIM I CC-ASSIM
100
R-51N
SE-Principal
R-51
SE-Remota
R-51
SE-Principal
R-51 - AT
SE-Principal
Ponto ANSI
TRAFO PRINCIPAL
R- 49
Cabo
RB
FU-NH
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SELETIVIDADE - PROTEÇÃO DE MOTORES
I PART = I RBSIM
t [ s]
I [A]
TÉRMICO
RB
t part
t RB
INSTANTÂNEO
INOMNOM
I SERVNOM
PPM
CABO
FU-NHR-51 TRFM
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PROTEÇÃO DE MOTORES - SELETIVIDADE
SISTEMA INDUSTRIAL
CS
DISJUNTOR BT
M I T
R1
R2
cargas
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PROTEÇÃO DE MOTORES DE BT
t [ s] TEMPO LONGOTÉRMICO
RB14
6
TEMPO CURTOINSTANTÂNEO
PPMCABO
DISJUNTOR - BT
242 275 967 1260
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PROTEÇÃO DE MOTORES DE BTSELETIVIDADE: “ DISJUNTOR & RELÉ “
t [ s] TÉRMICO
RB14
6
INSTANTÂNEO
PPM CABO
DISJUNTOR - BT
242 275 967 1260
R-51B
R-51TF
ANSI TF
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PROTEÇÃO DE MOTORES DE BTSELETIVIDADE “FUSIVEL & RELÉS”
t [ s]TÉRMICO
FU-NH
RB14
6PPM CABO
242 275 967 1260
R-51B
R-51TF
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COORDENAÇÃO - SELETIVIDADE
Corrente ( amperes ) - VN = 13,8 kV
10-1
100
t(s)
2
101
102
101 102 103 104
60 400418
606 1800 2560
PONTOANSI
TRF REM
R50-HINRUSH
2
Icc-SIM I CC-ASSIM
100
R-51N
SE-Remota
R-50-GS
SE-Principal
R-51N
SE-Principal
R-51
SE-Remota
R-51
SE-Principal
R-51 - AT
SE-Principal
Ponto ANSI
TRAFO PRINCIPAL
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PROTEÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOSProf. Ronaldo Rossi
COORDENAÇÃO - SELETIVIDADE
Corrente ( amperes ) - VN = 13,8 kV
10-1
100
t(s)
2
101
102
101 102 103 104
60 400418
606 1800
2560
PONTOANSI
TRF REM
R50-HINRUSH
2
Icc-SIM I CC-ASSIM
100
R-51N
SE-Principal
R-51
SE-Remota
R-51
SE-Principal
R-51 - AT
SE-Principal
Ponto ANSI
TRAFO PRINCIPAL
R- 49
Cabo
RB
FU-NH
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TÓPICOS EM SIMULAÇÕES USANDO O PROGRAMA DO POWERWORLD PW 11.0
ANÁLISE DE SISTEMAS DE POTÊNCIAProf. Ronaldo Rossi
A N E X O S
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ANÁLISE DE SISTEMAS DE POTÊNCIAProf. Ronaldo Rossi
Programa do POWERWORLD – PW 11.0
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 660
ANÁLISE DE SISTEMAS DE POTÊNCIAProf. Ronaldo Rossi
Programa – PW 11.0 – Abertura de Arquivo
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ANÁLISE DE SISTEMAS DE POTÊNCIAProf. Ronaldo Rossi
Programa: PW 11.0 - Inserção de uma Barra
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ANÁLISE DE SISTEMAS DE POTÊNCIAProf. Ronaldo Rossi
Programa – PW 11.0 - Inserção de uma nova Barra
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 663
ANÁLISE DE SISTEMAS DE POTÊNCIAProf. Ronaldo Rossi
Programa – PW 11.0 Inserção de um Gerador
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ANÁLISE DE SISTEMAS DE POTÊNCIAProf. Ronaldo Rossi
Programa – PW 11.0 Inserção de Linhas de Transmissão
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ANÁLISE DE SISTEMAS DE POTÊNCIAProf. Ronaldo Rossi
Programa – PW 11.0 – Inserção de Barras
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 666
ANÁLISE DE SISTEMAS DE POTÊNCIAProf. Ronaldo Rossi
Programa – PW 11.0 Identificação Tipos de Barras FC
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 667
ANÁLISE DE SISTEMAS DE POTÊNCIAProf. Ronaldo Rossi
Programa – PW 11.0 Ativar a Simulação
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 668
ANÁLISE DE SISTEMAS DE POTÊNCIAProf. Ronaldo Rossi
Programa – PW 11.0 Resultados
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 669
ANÁLISE DE SISTEMAS DE POTÊNCIAProf. Ronaldo Rossi
Programa– PW 11.0 Exercício
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 670
ANÁLISE DE SISTEMAS DE POTÊNCIAProf. Ronaldo Rossi
Programa – PW 11.0 Dados do Exemplo
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 671
ANÁLISE DE SISTEMAS DE POTÊNCIAProf. Ronaldo Rossi
Programa do POWERWORLD – PW 11.0
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 672
ANÁLISE DE SISTEMAS DE POTÊNCIAProf. Ronaldo Rossi
Programa – PW 11.0
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 673
ANÁLISE DE SISTEMAS DE POTÊNCIAProf. Ronaldo Rossi
Programa – PW 11.0 Exclusão de Capacitores / Reatores
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ANÁLISE DE SISTEMAS DE POTÊNCIAProf. Ronaldo Rossi
Programa – PW 11.0 Exemplo # 2
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ANÁLISE DE SISTEMAS DE POTÊNCIAProf. Ronaldo Rossi
Programa - PW 11.0 Sobrecarga na LT
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ANÁLISE DE SISTEMAS DE POTÊNCIAProf. Ronaldo Rossi
Programa – PW 11.0 “ Black-out” no sistema...!
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 677
ANÁLISE DE SISTEMAS DE POTÊNCIAProf. Ronaldo Rossi
Programa do POWERWORLD – PW 11.0
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 678
ANÁLISE DE SISTEMAS DE POTÊNCIAProf. Ronaldo Rossi
Programa do POWERWORLD – PW 11.0
11/12/2011 PSEI - Rossi, R. - FUPAI - 2k11 679
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Programa do POWERWORLD – PW 11.0
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ANÁLISE DE SISTEMAS DE POTÊNCIAProf. Ronaldo Rossi
Programa do POWERWORLD – PW 11.0
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Ronaldo RossiUniversidade Estadual Paulista – UNESProssi@ feg.unesp. brTLF.: 0xx 12 – 3123-2830
Correspondências aos cuidados da FUPAIRua Dr. Xavier Lisboa, 27 CEP.: 37501-042 Itajubá/MG - TLF.: 0xx35-3622-3477 e 3629-3500e-mail: [email protected] - www.fupai.com.br
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