transformadores de medição e proteção

5/21/2018 Transformadores de Medio e Proteo

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Transformadores de Medio e Proteo. A medio de vrias grandezas e a proteo so

imprescindveis em um sistema eltrico, mas como este envolve tenses, correntes e

potncias relativamente altas, torna-se necessria a reduo destas grandezas a fim de medir

e observar as medidas para fins de faturamento e proteo quando do comportamento

anormal perante contingncias. Neste aspecto, os TCs (Transformadores de Corrente) e os

TPs (Transformadores de Potencial) cumprem satisfatoriamente estes objetivos permitindo

que estas funes sejam atingidas.

1.12 Rels de proteo de um Sistema Eltrico de Potncia

Alm de todos os requisitos de preveno e monitoramento descritos acima, o SEP precisa de

um sistema que exera uma funo de proteger e evitar que uma falta se expanda pela rede

eltrica interligada. Este sistema de proteo constitudo por vrios tipos de dispositivos,

entre eles encontram-se os fusveis, rels eltricos e eletromecnicos, rels trmicos, entre

outros.

Por serem os mais evoludos e, por fazerem parte do trabalho que ser desenvolvido nos

seguintes captulos, ser feita uma viso macroscpica dos principais traos destes elementos

de proteo eltrica.

1.12.1 Caractersticas Primordiais

Atualmente estes dispositivos possuem vrias caractersticas que foram crescendo na medida

em que a eletrnica aprimorou-se e embutiu-se aos poucos dentro das funes de proteo

estabelecidas por outros tipos de mecanismos de acionamento.

Sensibilidade. De forma a atuar dentro de sua faixa de operao e evitando operaes

indevidas do mecanismo de atuao em tempos no desejados;

Rapidez. Principalmente para evitar maiores danos ao sistema eltrico ou ao equipamento

que est querendo-se proteger, condicionando-o ao menor tempo possvel na condio de

defeito;

Confiabilidade. Neste aspecto, os rels devem ser extremamente confiveis, j que de

responsabilidade dos mesmos atuar em todas as condies que o sistema eltrico possa

apresentar.


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1.12.2 Formas Construtivas

So vrias as formas construtivas que estes equipamentos foram tomando ao longo do tempo

e da evoluo da tecnologia que lhes foi atribuda at os dias atuais. Dentre eles destacam-se

as seguintes formas: Fluidodinmicos, Eletromecnicos, De induo, Trmicos, Eletrnicos,

entre outros.

Maiores detalhes sobre os aspectos construtivos e de acionamentos destes dispositivos de

proteo sero desenvolvidos em captulos posteriores.

1.12.3 Causas Provveis de Faltas de Sobrecorrente

Algumas das causas que propiciam sobrecorrentes em um sistema eltrico podem ser

caracterizadas como:

Corrente de magnetizao elevada do transformador durante a sua energizao

eventualmente poder ser utilizado um Rel Diferencial);

Saturao dos transformadores de corrente em diferentes nveis, provocando correntes

circulantes no circuito diferencial;

1.12.4 Principais Caractersticas das unidades instaladas

Correntes Nominais de uso dos rels. Faixas de correntes nominais devem estar disponveis

para que possam ser ajustadas de acordo com cada sistema, j que estes no so idnticos.

Faixas de ajustes da Unidade Temporizadas. A temporizao das unidades ocorre,

principalmente, para dar lugar hierarquizao ou coordenao da proteo.

Faixas de ajustes da Unidades Instantnea. Embora as unidades instantneas no sejam

completamente instantneas, s vezes torna-se necessria sua temporizao para efeitos de

retardo com o fim de evitar desligamentos intempestivos (Filho Mamede J., 1.994, Caminha,

A.C., 1.977).

1.12.5 Temporizao para efeitos de Coordenao da Proteo e provveis causas

Os rels temporizados ou no, obedecem a curvas padronizadas denominadas de Curvas

Caractersticas (IEC, IEEE, etc.) com o propsito de atender a uma melhor coordenao dos

tempos de atuao dos rels.


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Estas curvas caractersticas so denominadas de tempo inverso devido a que a varivel

localizada no eixo das ordenadas responde a uma faixa de tempo que varia de dcimos de

segundos at centenas de segundos, e no eixo das abcissas o valor correspondente ao mltiplo

da sobre corrente existente no circuito a ser protegido.

Quando um destes rels programado para que atue perante um determinado valor do

mltiplo de corrente e tempo, este atua enviando um comando de abertura do disjuntor mais

prximo do local da falta.

Assim como foram apresentados os traos caractersticos dos rels de Tempo Inverso, existem

outros tipos como o Rel de Proteo Diferencial cujo esquema apresentado no circuito

abaixo.

Basicamente a proteo do equipamento (transformadores, mquinas sncronas, outros

elementos), perante uma sobrecorrente dentro da rea de proteo, dada atravs do

constante monitoramento dos valores de corrente aquisitados a jusante e montante do

dispositivo. Desta forma, quando houver uma falha fora desta rea, o rel de proteo no

enxerga anomalias dentro do circuito por ele protegido; isto no implica que outros

dispositivos de proteo no possam agir e desligar os disjuntores em volta. Por outro lado, se

uma falta acontecer dentro da rea de proteo, o rel de funo 87 imediatamente ordenar

a abertura dos respectivos disjuntores e isolar o dispositivo que est protegendo (Bortoni E. &Edival L. & Osorio A, 2.002).


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Existem, logicamente, outros equipamentos de dedicao exclusiva para proteo em sistemas

eltricos, porm como seria muito abrangente e fora do escopo aqui estabelecido, poder se

observar outro dos tipos implementados.

1.13 Rel de Proteo contra Variaes de Tenso

Como tinha-se mencionado anteriormente, duas das principais grandezas eltricas so a

tenso e a corrente, portanto, como existem protees contra sobrecorrentes existem

tambm protees contra variaes de tenso.

Algumas das razes que causam estas variaes de tenso dentro de um sistema eltrico

podem ser advindas de: problemas de regulao de tenso, variaes bruscas de cargas

(rejeies), condies de falta, manobras indevidas, entre outras.


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Com o objetivo de obter uma proteo contra estas variaes, existem alguns requisitos que

dependem da aplicao que estas protees precisam para agirem da melhor maneira possvel

estas fases, tempos de retardo ajustveis (permitir coordenao da proteo com outros

dispositivos de proteo), alarmes e dispositivos de bloqueios.

1.13.1 Tipos de unidades e funes caractersticas aplicveis

Existem dois tipos de unidades principais em um rel do tipo proteo contra variaes de

tenso e estas so as denominadas unidades: temporizada e instantnea respectivamente.

A unidade temporizada tem por objetivo a vigilncia constante do comportamento da

tenso em funo de uma temporizao estipulada pelo usurio e analisada previamente pelo

pessoal de planejamento de uma empresa do setor de energia eltrica. Enquanto que uma

unidade instantnea se encarrega de observar a ultrapassagem de valores de tenso limites.

Ambos devem agir quando os valores parametrizados so superados e servem para

reconhecimentos de limites superiores como inferiores.

As funes caractersticas, alm dos tipos de unidades mencionadas so caracterizadas como

seguem:

27 Subtenso Temporizada e Instantnea;

59 Sobretenso Temporizada e Instantnea;

Embora seja possvel obter todas as caractersticas e funes citadas acima, nem todos os

sistemas as utilizam, dessa forma, uma determinada funo anula a atuao da outra e vice-

versa, isto dependendo das necessidades que o prprio sistema eltrico exigir.

Seguidamente ser feita uma anlise geral dos conceitos desenvolvidos e onde foram

aplicados para a realizao do trabalho que ser relatado nos captulos vindouros (Bortoni E. &

Edival L. & Osorio A., 2.002).


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1.14 Subestao Eltrica Prottipo: PowerNet IPrincipais Caractersticas

Juntamente com todos os elementos descritos acima, apresentar-se- um prottipo de uma

subestao eltrica com funes de automao feitas atravs de um CLP (Controlador Lgico

Programvel), e de um sistema de Superviso e Controle de mercado denominado Citect com

funes de proteo eltrica programadas para que os usurios possam parametrizar e efetuar

algumas anlises a partir da atuao das mesmas. Possui tambm a caracterstica de mostrar

dados remotamente utilizando uma rede Intranet para fins de monitoramentos e tomada de

decises de setores responsveis como em uma subestao real.

Desenvolvido no Laboratrio do G.A.I.I. - Grupo de Automao e Informtica Industrial da

UNIFEIUniversidade Federal de Itajub, com o intuito de servir no ensino do funcionamento

das protees eltricas, cadeira pertencente ao currculo da Engenharia Eltrica, este

prottipo foi batizado de PowerNet I (Primeira Verso).

Os elementos componentes da subestao prottipo so constitudos de seccionadoras,

disjuntores representados por contatores, e as cargas representadas por lmpadas

incandescentes.

Um transformador ser posteriormente colocado (trabalho proposto) e analisado seu

comportamento real perante uma falta do tipo diferencial, enquanto isso comprova-se apenas

o funcionamento do programa implementado para esta funo.

As funes implementadas so as seguintes: 27 (Subtenso), 59 (Sobretenso), 50

(Sobrecorrente Instantnea), 51 (Sobrecorrente Temporizada) e 87 (Sobrecorrente iferencial).

Figura 1.8Configurao dos dispositivos e caractersticas da subestao prottipo O princpio

de funcionamento do prottipo consiste de vrios intertravamentos prvios especfica

energizao da subestao. Estes intertravamentos consistem em acesso s telas desuperviso via senha particular, parametrizao prvia das protees implementadas, entre

outras.

O Diagrama Unifilar da subestao consiste em um arranjo de barramento duplo com barra de

transferncia, escolhido devido a sua boa capacidade de manobras que no caso de um

prottipo monofsico resultaria em um custo relativamente baixo.

A automao de manobras da subestao, tais como: energizao e desenergizao da

subestao, desligamentos de disjuntores para efeitos de manuteno e respectiva


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transferncia de carga teve sua implementao feita atravs de programao via CLP e sua

representao via Sistema Supervisrio Citect .

A parametrizao dos rels feita atravs de janelas de comunicao em que o usurio poder

definir um determinado tipo de proteo e simular posteriormente sua falta a fim de saber se

a proteo conseguiu (ou no) efetuar a proteo com a abertura do correspondente disjuntor

ou disjuntores segundo cada caso.

Tal como feito para a proteo contra as variaes de tenso, implementou-se para as

protees contra sobrecorrentes e para a proteo contra sobrecorrente diferencial do

transformador de fora.

Posteriormente todos os movimentos e dados de manobra podero ser monitorados

remotamente graas configurao do sistema de superviso Citect e tambm aquisio de

uma chave eletrnica para permitir o processo em tempo real.

3.2.2 Segurana do Sistema

Na prtica, no suficiente s manter o sistema em estado de operao normal. Sob certas

condies, a ocorrncia de alguns distrbios pode causar a transferncia do sistema para o

estado de emergncia. Por exemplo, a sobrecarga das linhas e a violao dos limites de tenso.

Um conjunto de distrbios que poderiam levar transferncia de um estado para outro, por

exemplo, de um estado normal para um de emergncia, pode ser constitudo de:

Sada de servio de uma linha.

Sada de servio de um gerador.

Sada repentina de carga.

Mudana repentina de fluxo de carga em uma interconexo.

Falta trifsica no sistema.

Suponhamos que um sistema de potncia, no estado de operao normal, seja submetido a

um conjunto de distrbios, um de cada vez. Se para qualquer distrbio isolado, o sistema

permanece no estado de operao normal, ento o sistema qualificado como seguro. De

modo contrrio, inseguro.


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Aparentemente, quanto maior for o conjunto de distrbios, mais severo ser o padro de

segurana. Os componentes dos conjuntos de contingncia dependero do sistema envolvido

e da segurana requerida. Podemos chamar de estado de operao normal de estado

preferido e ao estado de operao inseguro de estado de alerta. Um sistema de potncia

dever, portanto, ser mantido no estado preferido, a maior parte possvel do tempo. Caso o

sistema seja levado para o sistema de alerta dever-se- procurar todas as medidas corretivas

(tais como: transferncia de gerao, comutao dos taps do transformador, etc.) para fazer

com que o sistema retorne ao estado preferido. Tais aes controladoras constituem os

controladores de segurana.

A segurana de sistemas de potncia pode ser dividida em trs tipos:

a) Segurana em Regime Permanente ("Steady State"). Trata com a condio de regime

permanente de um sistema.

b) Segurana Transitria. Refere-se estabilidade transitria de um sistema quando est

submetido a um distrbio.

c) Segurana Dinmica. Pertinente s respostas do sistema na ordem de alguns minutos.

3.2.2.1 Avaliao da Segurana

Como o objetivo principal o de atender satisfatoriamente a todos os consumidores,

essencial para o sistema de potncia ser seguro em todas as circunstncias. As condies do

meio ambiente, como as condies atmosfricas, e a demanda de carga variam

constantemente, consequentemente, o estado do sistema de potncia nunca esttico. Por

isso, algum tipo de avaliao de segurana ou anlise deve ser feito periodicamente, para

verificar se o sistema est em segurana ou no (Curi M.A. & Negrisoli M.M., 1.990).

Uma avaliao direta ("on line") revelar aos operadores a necessidade ou no de controles,para assegurar o funcionamento do sistema no estado seguro de operao.

Para propsitos "off line", a avaliao de segurana poderia auxiliar em muitas rotinas de

operao e planejamento, as quais podem ser de vital importncia segurana do sistema.

Esses objetivos incluem a escolha adequada de unidades geradoras, manuteno dos

componentes, despacho econmico e edio de novos componentes ou qualquer expanso do

sistema.


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Qualquer informao incorreta pode acarretar aes errneas, as quais podem ocasionar a

sada de servio de componentes e interrupo de fornecimento aos consumidores. Muitos

fenmenos acontecem to rapidamente que tanto as decises como as aes restaurativas

devem ser levadas a efeito no mnimo tempo possvel. Logicamente, fatores econmicos esto

sempre presentes em quaisquer decises.

At que todos os sistemas de potncia possam ser completamente automatizados, operadores

humanos estaro envolvidos na manuteno da segurana do sistema. Devido a sadas de

servio, foradas ou previstas, de componentes e do contnuo aumento da demanda, o

sistema est sujeito a freqentes mudanas.

Por esses motivos, qualquer esquema de avaliao de segurana deve possuir certas

caractersticas. O esquema, de uma forma geral, deve ser: Preciso, Consistente, Rpido, De

fcil implantao, Adaptvel a mudanas do sistema, Possuir custo razovel, Capaz de fornecer

resultados, que possam ser facilmente interpretados.

Para que se possa ter uma avaliao de segurana de sistemas de potncia, preciso e

consistente, as medidas das diversas variveis obtidas devem ser precisas. Em geral, estas

medies no so muito precisas e possuem uma determinada impreciso. Estas imprecises

podem ser devidas presena de rudos nos aparelhos de medio e canais de comunicao.

Entretanto, os efeitos dos rudos podem ser reduzidos e a preciso das medidas determinada

pode ser melhorada pelo uso de variveis de compensao ou estimativa de estados.

De fato, j existem programas em operao em diversas companhias concessionrias

americanas e europias. Assim sendo, razovel admitir que medies precisas de variveis

estejam disponveis para a avaliao de segurana e outros aspectos de operao do sistema

de potncia.

Posto isso, desejvel que se tenha um indicador para cada tipo de segurana. O indicadorpode ser representado por um ou mais critrios de deciso, os quais podem ser representados

por funes matemticas, denominadas de Funes de Segurana (Curi M.A. & Negrisoli M.M.,

1.990).


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Estas Funes de Segurana podem ser determinadas para cada tipo de distrbio. Com isso,

poder-se- destacar se algum dos distrbios considerados acarretaria insegurana. Funes de

Segurana mostrando o tipo de insegurana, tais como violao dos limites de tenso e

sobrecarga de componentes, podem ser usadas para auxiliar na deciso dos controles que

devero ser iniciados. Essa srie de funes de segurana invariavelmente dar a necessria

assistncia aos operadores para manter o sistema de potncia no estado preferido.

A seguir, sero citadas quatro aproximaes para avaliao de segurana:

a) Avaliao por Operadores. At h bem pouco tempo, dispunha-se somente de operadoras

dos sistemas para poder avaliar a segurana dos mesmos. Muita responsabilidade para os

operadores manterem o sistema o mais seguro possvel. Normalmente, um operador aprende

o comportamento do sistema pela experincia. Consequentemente, ele dever conhecer

muito bem o sistema. Para isso ele deve ter experincia necessria, o que implica muito

tempo, sendo uma grande desvantagem para sistemas que mudam rapidamente. Posto este

motivo, pode-se lanar mo de computadores para avaliar o sistema e aliviar o operador de

muitos problemas complexos.

b) Avaliao por Fatores de Distribuio. Algumas companhias concessionrias esto utilizando

o chamado mtodo de fatores de distribuio para avaliar a segurana em regime

permanente. Basicamente, o mtodo consiste em fazer uma aproximao em corrente

contnua (c.c.) superposta aos fluxos de carga medidos ou calculados. Fatores de distribuio

para sada de servio de uma linha ou gerao podem ser facilmente computados dessa forma.

Dados esse fatores, a carga individual das linhas como resultados de qualquer uma das sadas

de servios mencionadas, pode ser rapidamente determinada. Uma aproximao similar pode

ser feita utilizando-se matrizes de impedncias (Zbus), para avaliar o efeito de sada de servio

de uma linha, entre outros.

c) Avaliao por simulao de computadores. A simulao atravs do uso de computadores

uma poderosa ferramenta em estudo de sistemas de potncia. Essencialmente, estudos de

fluxo de carga e estabilidade transitria so realizados para cada um dos distrbios do

conjunto especificado.


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Isso envolve o uso de programas rpidos, repetitivos (iterativos), ou simuladores analgicos de

alta velocidade que podero ser executados para cada caso. Os resultados de tal simulao

fornecem informaes, tanto sobre a segurana do sistema como sobre a origem desta

insegurana, caso o sistema se encontre neste estado. A indicao da fonte de insegurana

particularmente importante para a determinao de controles preventivos prprios.

d) Avaliao por Reconhecimento de Modelos Prvios. A tcnica de reconhecimento de

modelos prvios realizada em dois estgios. O primeiro a seleo de caractersticas e o

segundo a modulao do classificador ou vetor de ponderao. Assim, dado o estado de um

sistema, o que interessa dele saber se seguro ou inseguro. Ambos os eventos so

mutuamente exclusivos. Este fato essencial ao reconhecimento de modelos.

Este ltimo mtodo, o do reconhecimento de modelos, possui caractersticas bem apropriadas

para sua utilizao na avaliao de segurana pois utiliza informaes do atual estado do

sistema para computar o valor da funo, que se constitui em uma medida de segurana.

Conforme denominada anteriormente, essa funo chamada de Funo de Segurana. O

tempo de computao muito pequeno comparativamente anlise feita por operadores,

trazendo como benefcio custos reduzidos. Alm disso, os mtodos computacionais so mais

adequados para processos de avaliao da segurana em tempo real ou on-line. Se as funes

de segurana podem ser obtidas com uma porcentagem aceitvel de classificao correta,ento a avaliao de segurana atravs de auxlios computacionais preenche os requisitos para

uma ampla gama de casos. Alm do mais, tendo as funes de segurana como condies

adicionais aos programas de despacho econmico e escolha adequada de unidades geradoras,

o sistema de potncia estar, consequentemente, restringido a operar no estado seguro, a

maior parte do tempo. Pode-se concluir que o utilizando-se estes recursos para avaliar a

segurana de operao de um sistema de potncia, apresenta-se bastante promissor.


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Chaves

Para sistemas de alta tenso devem ser observadas as caractersticas destes com o objetivo de

selecionar e aplicar as chaves a serem utilizadas e suas funes desempenhadas, isto para um

adequado e criterioso uso das mesmas. Dentre tais caractersticas do sistema, encontram-se

na natureza trmica e eltrica (capacidade de conduo de correntes nominal e de curto-

circuito, suportabilidade s solicitaes dieltricas, etc.), e na natureza mecnica (esforos

devidos a correntes de curto-circuito, ventos, etc.), alm de outros como tipo de instalao da

localizao da chave, se interno ou externo.

As chaves possuem vrias finalidades, dentre elas pode-se destacar a de secionamento de

circuitos por razes operativas ou, pela necessidade de isolar componentes do resto do

sistema (linhas ou equipamentos) para efeitos de manuteno. Neste caso, a(s) chave(s)

aberta(s) deve(m) suportar o nvel de isolamento dieltrico entre seus terminais, com o

objetivo principal de dar adequada segurana ao pessoal a servio da manuteno dos

equipamentos de uma subestao.

Quando da manuteno de um equipamento da subestao, como o caso de uma chave,

podem ocorrer desligamentos indesejveis que podem ocasionar o desligamento de um bay

ou de toda a subestao. Tal caso acontece em sistemas eltricos configurados como barra

principal/barra de transferncia (item 3.4.2), quando feita a manuteno das seccionadoras

que esto conectadas barra principal. Esta situao possvel de se evitar ou minimizar com

a utilizao de elos removveis prximos a estas seccionadoras ou na barra principal.

Destacam-se os dois principais tipos de chaves mais utilizadas em sistemas eltricos de alta

tenso: seccionadoras e chaves ou facas de terra. As funes desempenhadas pelas chaves em

redes eltricas classificam-se pelas suas funes nas subestaes de alta tenso, dentre elas

tm-se:

a) Seccionadoras:

Fazer o desvio eltrico "by-pass" de equipamentos tais como disjuntores e capacitores srie

com objetivos de manuteno ou por razes operativas;

Isolar equipamentos como disjuntores, capacitores srie, barramentos, transformadores,

reatores, geradores ou linhas com fins de manuteno;

Manobrar circuitos para transferir entre os barramentos de uma subestao.


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Como observao cabe mencionar que as seccionadoras podem operar apenas quando houver

uma variao de tenso insignificante entre seus terminais ou em casos de restabelecimento

ou interrupo de correntes insignificantes.

b) Chaves de Terra

Aterramento de componentes do sistema em manuteno tais como linhas de transmisso,

barramentos ou banco de capacitores em derivao.

c) Chaves de Operao em Carga

Abertura/Fechamento de determinados circuitos em carga como reatores, capacitores e

geradores.

d) Chaves de Aterramento Rpido

Aterramento de componentes energizados do sistema em caso de defeito de reatores no

manobrveis, ligados a linhas de transmisso, sem esquemas de proteo com transferncia

de disparo ou em casos de linhas terminadas por transformadores sem disjuntores nos outros

terminais de linha e para proteo de geradores contra sobretenses e auto-excitao.

Estas chaves necessitam de tempos de operao extremamente rpidos, exigindo, s vezes, o

acionamento com o auxlio de explosivos, sendo pouco utilizado em redes eltricas e, por tal

motivo, este no ser aprofundado.

3.3.2.7 Disjuntores

Estes equipamentos tm por principal objetivo a interrupo de correntes de falta to

rapidamente quanto possvel, de forma a limitar a um mnimo, os provveis danos causados

aos equipamentos pelos curtos-circuitos.

Alm de interromper correntes de falta, os disjuntores (Fig. 3.9) devem interromper correntes

nominais de carga, correntes de magnetizao de transformadores e reatores e as correntes

capacitivas de bancos de capacitores e linhas em vazio. Estes tambm devem ser capazes de

operar em circuitos eltricos no s durante condies normais de operao de cargas quanto

na presena de curto-circuito.


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Rel Diferencial de Sobrecorrente - Funo ANSI 87

Desde que o objetivo de um rel seja o de proteger um dado equipamento, por exemplo, um

transformador contra curto-circuito interno devido a falha entre espiras ou defeito entre parte

ativa e terra, pode-se aplicar um esquema como o apresentado pela proteo Diferencial, no

qual o rel inserido no sistema faz atuar o disjuntor designado para operar o circuito de um

transformador.

Figura 3.37Esquema do rel de proteo DiferencialFuno ANSI 87

Como pode ser observado, qualquer falta fora da denominada rea de Proteo do rel no

deve sensibilizar a unidade de operao (BOP), porm ele sensibilizado pela corrente de

energizao do transformador, situaes as quais este deve evitar fazendo-se os ajustes

necessrios. Existe tambm outro fator que pode influenciar na m operao ou operao

indevida deste equipamento e esta decorrente de erros inerentes aos transformadores de

corrente instalados dentro da rea de proteo, o denominado casamento incorreto de TCs.

Resumindo, o rel Diferencial compara as correntes que entram e saem dos terminais, assim

quando houver uma diferena superior a um determinado valor ajustado, o rel ser

sensibilizado e enviar o sinal de disparo para o disjuntor correspondente.

De forma a evitar desligamentos desnecessrios, tais como os comentados acima e porcausado casamento incorreto de transformadores de corrente, estes no devem apresentar

erros superiores a 20% at uma corrente correspondente a oito vezes a corrente do tape ao

qual o rel est ligado. A ligao do TC dever ser executada de forma que no circule

nenhuma corrente pela bobina de operao.

Mantendo o objetivo de evitar interrupes intempestivas de um equipamento considerado e

muita importncia para o sistema eltrico, como o caso do transformador, deve-se empregar

certa restrio aos rels quando da ocorrncia de faltas externas ao circuito, permitindo-se umajuste mais sensvel e de maior rapidez em operaes de faltas internas, por tal motivo as

unidades de restrio (BR-01 e BR-02) se ocupam da funo de restringir correntes que no

sejam representativas de uma falta interna.


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Estabelece-se, ento, uma porcentagem da corrente solicitada pela bobina de operao como

restrio imposta ao rel para vencer o conjugado resistente ou de restrio, denominado

normalmente de inclinao caracterstica e cujo valor pode variar de 15 a 50% (Fig. 3.38). Esta

inclinao caracterstica aumenta quando o rel se aproxima do limite de operao, isto deve-

se ao efeito cumulativo de restrio da mola e da restrio eltrica (para rels

letromecnicos). Para o caso de rels digitais este valor parametrizado em percentagem do

valor da corrente nominal de operao do equipamento.

Este tipo de proteo pode ser empregada na proteo de transformadores de dois ou trs

enrolamentos, em autotransformadores, em barramentos de subestao, etc.

Apresentam-se a seguir algumas caractersticas tcnicas gerais de alguns rels existentes no

mercado:


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Rel Trmico - Funo ANSI 49

A funo 49 destinada proteo de grandes mquinas, tais como transformadores

depotncia, motores de induo e geradores.

Os rels eletromecnicos esto providos de um disco de induo, do tipo wattimtrico, de

forma a serem utilizados junto com um RTD (Resistance Temperature Detector). Sua utilizao

encaminhada para proteo de mquinas quando submetidas a sobrecargas pesadas, que

inerentemente provocam uma elevao de temperatura considervel. A atuao do rel

baseia-se na temperatura real do equipamento e no atravs da elevao de temperatura.

Devido a sua importncia, so empregados em geradores com potncia nominal igual ou

superior a 500[kVA], em motores com potncia nominal da ordem dos 700[CV] e em

transformadores de potncia igual ou superior a 1000[kVA].

Este rel pode acionar a bobina de abertura do disjuntor, ativar alarmes ou agir sobre

dispositivos que faam o respectivo corte seletivo de cargas no prioritrias com o objetivo de

aliviar a carga do mencionado equipamento. A seguir, mostra-se um esquema de ligao tpico

de um rel trmico.

As faixas de operao do rel trmico variam de um fabricante para outro ou at mesmo

dentro de um mesmo tipo de fabricante. So alimentados por fontes de tenso alternada

supridas atravs de transformadores de potencial, ou em alguns casos por fontes de tenso

auxiliar de corrente contnua.


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Este rel no foi implementado na subestao prottipo, mas ser proposto devido

importncia de se monitorar o comportamento da temperatura do transformador, fonte

principal de alimentao (neste caso) da subestao. Embora existam configuraes em que

vrios transformadores em paralelo alimentam uma subestao, o que mais confivel, tm-

se outras configuraes em que somente um transformador alimenta este sistema, porm

deve se ter um de reserva para evitar longos perodos de desligamentos e diminuir o risco de

desenergizar a subestao pelo mesmo perodo de tempo.

Parametrizao do Rel R 87 - Proteo Diferencial por Restrio (Transformador)

Como foi visto no Programa de Emulao do rel de Proteo de Sobrecorrente 50_51, as

correntes so as que prejudicam sobremaneira os componentes e o sistema eltrico em si.

Sendo este fator indesejvel para o sistema ou para qualquer equipamento eltrico, utiliza-se

o rel de Proteo Diferencial para a proteo de um transformador contra curto-circuito, quer

seja entre as espiras ou fase para a terra.

As correntes que entram e saem de um transformador, ou de outro equipamento qualquer,

so aquisitadas e comparadas por este dispositivo de proteo. Quando houver uma diferena

entre estas correntes que seja superior a um determinado valor parametrizado, o rel sensibilizado, enviando assim um sinal de comando de abertura do disjuntor. Caso esta

contingncia se d fora da rea de proteo do rel o mesmo no ser sensibilizado, caso

contrrio, qualquer falta que seja localizada dentro desta rea, o rel diferencial dever

eliminar. Alguns dos parmetros que so necessrios para a aplicao deste rel sero

detalhados a seguir segundo a pgina dedicada exclusivamente para o bay L1. Estes

parmetros so divididos em trs partes que so: Parmetros de Ajuste, dados do Slope

Primrio e dados do Slope Secundrio.

Processo de atuao do Rel Diferencial 87 por razes de Sobrecorrente no Transformador

Como foi mencionado anteriormente, existem sobrecorrentes que podem danificar um

equipamento, estas podem afetar de forma mnima ou mxima de acordo com o tipo e os

limites de suportabilidade do equipamento. A funo do rel 87 tem por principal objetivo a

constante vigilncia e anlise destas correntes que, na teoria devem seguir estritamente uma

anlise matemtica e do ponto de vista tcnico, aplicar estas teorias para que a atuao do

rel, como um equipamento dedicado,


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esteja dentro do campo especfico da falta e de forma tal que no haja atuaes indesejveis e

nem

retardo na atuao. Porm, do o ponto de vista didtico, eliminam-se certas anlises que

fogem ao

escopo deste trabalho e so as seguintes: anlise da corrente ponto a ponto, e, como

conseqncia,

transformadores de medição e proteção

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