Cigré/Brasil

CE B5 - Proteção e Automação

Seminário Interno de Preparação para o Colóquio de Madri 2007

Rio de Janeiro, 01 e 02 de outubro de 07

Dados do Artigo

• Número: 306

• Título: German Practice of Transmission System Protection

• Autoria: H. J. Herrmann (Siemens), A. Ludwig (Vattenfall Europe), H. Föhring (RWE TSO Strom), H. Kühn (E.ON Netz), F. Oechsle (EnBW)

• País: Alemanha

Objetivo

Apresentar concepções típicas de proteções, utilizadas nos componentes do Sistema de Transmissão da Alemanha

Características do Sistema de Transmissão da Alemanha:

Níveis de tensão de 380 e 220kV Geração (incluindo parque eólico) conectada no sistema de

transmissão Aproximadamente 36.000Km de extensão 4 grandes empresas operam boa parte do sistema A maioria das linhas são em circuito duplo

Sistema de Proteção

1 - Transformadores Elevadores de Geradores + Trecho de Linha (TF conectado diretamente na subestação ou por uma linha de transmiddão aérea)

A proteção principal do transformador é a proteção diferencial. Do lado do

gerador há uma proteção de distância. A zona 1 alcança 70% da

impedância do TF (temporizada em 100ms, para dar preferência de disparo

ao 87T). Para impedâncias medidas maiores que Z1 e na presença de

detecção de falta o disjuntor do lado de alta tensão é aberto com uma

temporização, coordenada com as proteções do sistema.

A seção de conexão do TF e a linha aérea são protegidos por uma

proteção de distância, localizada na subestação, e ajustada para alcançar

70% da impedância do TF. Na direção reversa a proteção de distância faz

back-up para as proteções do sistema. Alternativamente é utilizada

proteção diferencial de linha para proteger a linha aérea.

Em muitos casos são utilizadas proteções duplicadas (redundantes).

Sistema de Proteção

1 - Transformadores Elevadores de Geradores + Trecho de Linha (continuação)

Para o gerador, fechamentos sob falta (barra ou linha) representam condições

críticas. Se o sistema de proteção falhar durante um fechamento sob falta, o

tempo de eleiminação da falta poderá ser elevado. Uma duração elevada da

falta resulta em stress severo para o gerador. Para este caso aplica-se uma

lógica de desacoplamento do gerador, que atua (temporizada => 100 a

150ms) para as seguintes condições: -dP/dt + Pforward< + U< (fase-terra) +

I> (trifásica); localizada na alta ou baixa tensão do TF.

Sistema de Proteção

2. Barras

Proteção Diferencial de Baixa Impedância (seletiva e distribuída).

Tempo de disparo especificado: 20 a 30ms (tempo total de eliminação da falta menor

que 100ms).

Adaptação automática a qualquer mudança de configuração.

Porteção para a zona morta (falta entre o DJ e o TC).

As proteções de falha de disjuntor são realizadas pelas unidades de bay. O 1º estágio

dá trip no próprio disjuntor, sem retardo; e o 2º estágio temporizado abre todos os

disjuntores da seção de barramento. Ocorre transferência de diaparo para o disjuntor

do terminal remoto, após um tempo de retardo.

Proteções de back-up: proteção de distância do terminal remoto das linhas e proteção

de retaguarda dos transformadores

Sistema de Proteção

3. Linhas de Transmissão Aéreas

Proteção de Distância (com aplicação de esquemas de teleproteção PUTT e

POTT, com lógica de eco) e Diferencial de Linha.

Aplicação mais comum: proteção de distância com ou sem teleproteção.

Normalmente são utilizadas duas proteções de distância, com esquema de

teleproteção. Em linhas de 230kV, em alguns casos, é usada teleproteção

em apenas uma das proteção (a outra utiliza proteção de distância

escalonada por zonas).

Há duplicidade (redundância) de sistemas de proteção e da teleproteção

(utilizando diferentes meios). Geralmente são utilizados relés de fabricantes

diferentes ou de hardwares diferentes.

Recentemente há uma tendência crescente a aplicar diferentes princípios de

medição (distância e diferencial).

Sistema de Proteção

3. Linhas de Transmissão Aéreas (continuacao)

É dada preferência para o uso de fibra óptica, na proteção “Principal 1”. Ênfase é

dada para a obtenção de um reduzido tempo de transmissão/recepção (inferior a 10

ms).

São implementados diferentes modos de religamento automático.

Em geral, é implementado o religamento automático monopolar. Para faltas

envolvendo mais de uma fase o disparo tripolar definitivo é normalmente usado.

Em geral ambas as proteções de distância contêm uma função de religamento.

Algumas empresas só iniciam o religamento pela proteção “princial 1”.

Alternativamente ambas as proteções iniciam o religamento.

Uma empresa utiliza religamento monopolar para faltas bifásicas (sem envolvimento

de terra). Outra peculiaridade é iniciar o religamento em um terminal, somente se o

religamento for bem sucedido no outro.

Sistema de Proteção

4. Transformadores

São utilizados 2 sistemas de proteção redundantes.

Proteção Diferencial (TCs de bucha e TCs de pedestal)

Proteção de Distância (back-up e/ou “Principal 2”).

Proteção de Sobrecorrente (secundário e/ou terciário)

Buchholz e Temperatura

Sistema de Proteção

Requisitos adicionais para implementação

A proteção dos componentes é agrupada em dois grupos de proteção.

Cada grupo de proteção tem seu circuito de trip, que ativa a correspondente

bobina de abertura do DJ; ou cada grupo de proteção tem circuitos de trip

duplicados, que ativam ambas as bobinas de abertura dos DJ.

Para poder testar os relés, os circuitos de medição e disparo possuem

chaves para isolamento.

TCs com múltiplos enrolamentos são utilizados (enrolamentos distintos para

cada grupo de proteção).

Sistema de Proteção

Requisitos adicionais para implementação (continuação)

Tempo de eliminação de falta:

. BARRA: proteção principal => 100ms; proteção de back-up => 600ms;

BF => 300ms (lines) e 900ms (TFs)

. LINHA: primeira proteção => 120ms; segunda proteção => 120ms;

BF => 420ms

. TRAFOS: primeira proteção => 120ms; segunda proteção => 150ms;

BF => 420ms

Dúvidas

Conclusões

Na Alemanha verifica-se o uso de algumas concepções

de proteções diferentes das adotadas no Brasil. Mas, de

um modo geral, há muita semelhança com as concepções

adotadas aqui.

Respostas às questões do REP

• Questão 14

• A existência de redundância ou proteções de princípios completamente diferentes, usadas para as proteções “Principal 1 e 2”, numa mesma linha protegida, embora do mesmo fabricante, seria aceitável como uma alternativa, ao invés de se ter os relés de diferentes fabricantes?

• Resposta: Sim

Respostas às questões do REP

• Questão 14 (continuacao)

• Há empresas alterando suas filosofias, em relação às proteções “Principal 1 e 2” (sistemas de proteção redundantes), em decorrência da introdução da norma IEC61850 e da “evolução” nos “negócios” através de turn-key?

• Resposta: Não

Respostas às questões do REP

Grato pela atenção!

Adriano Pauli

ELETROSUL

pauli@eletrosul.gov.br

(48)32317261