SEMANA DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA1 PROTEÇÃO DO SISTEMA DE DISTRIBUIÇÃO INTRODUÇÃO CONCEITOS...

SEMANA DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA

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PROTEÇÃO DO SISTEMA DE DISTRIBUIÇÃO

• INTRODUÇÃO

• CONCEITOS FUNDAMENTAIS

• FILOSOFIA DA PROTEÇÃO

• EQUIPAMENTOS DE PROTEÇÃO

• CRITÉRIOS PARA COORDENAÇÃO:

1. FUSÍVEL X FUSÍVEL

2. RELIGADOR X FUSÍVEL

3. RELÉ X FUSÍVEL

4. RELÉ X RELIGADOR


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INTRODUÇÃO

Em geral, observamos que quanto maior o nível de tensão do sistema maior a necessidade de se ter proteção confiável e segura.

Ex.: em sistema com tensão igual ou maior que 230 kV, cada linha de transmissão possui um verdadeiro sistema de proteção com altíssima confiabilidade, isto tudo para promover a proteção que o sistema exige.

Por outro lado vamos até uma linha de distribuição de baixa tensão, de 127V, por exemplo, qual é a proteção que estamos dando para ela? É confiável? Este sistema não necessita de um sistema confiável de proteção?

A maioria dos acidentes, defeitos e falhas em sistema elétrico ocorre em sistema com níveis de tensão de distribuição e de baixa tensão.

Obviamente porque estes sistemas são muito maiores e estão muito mais próximos da população que os sistemas de transmissão.


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CONCEITOS FUNDAMENTAIS

Zona de Proteção:

É o trecho de uma rede de distribuição protegido por um equipamento de proteção. A zona de proteção é determinada em função do tipo do equipamento de proteção.

Cada equipamento de proteção tem sua característica e finalidade específica no sistema elétrico de distribuição.


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Sensibilidade:

De forma geral podemos definir sensibilidade como sendo a capacidade que um equipamento de proteção ser sensível o suficiente e interromper o circuito em condições de curto-circuito de valores mínimos no final do trecho considerado zona de proteção, e ao mesmo tempo de se manter fechado com a circulação da máxima corrente da carga do circuito.


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Seletividade:

É a condição que se dá ao equipamento de proteção de interromper e manter isolado o menor trecho defeituoso do sistema, provocada por qualquer tipo de falta (transitória ou permanente) sem interromper o fornecimento dos clientes instalados a montante dele.

É importante observar que esta operação ocorrerá sempre, independentemente do tipo de falta no trecho protegido pelo equipamento de proteção, quer seja permanente ou transitória.


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Coordenação:

É a condição que se dá a dois ou mais equipamentos de proteção operarem numa determinada seqüência de operação, previamente definida, quando em condição de falta no sistema.

Regra Básica de Coordenação

· Para faltas permanentes: o sistema de proteção deverá isolar o menor trecho possível do sistema;

· Para faltas transitórias: o sistema de proteção deverá eliminar a falta, em qualquer parte do sistema de distribuição, no menor tempo possível e proporcionar um esquema de religamento assegurando a continuidade do fornecimento de energia.


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Coordenação da Proteção (Usuário)

Grafico de Coordenação 15/12/2004 14:21:44


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FILOSOFIA DA PROTEÇÃO

O sistema de proteção dos circuitos de distribuição tem como principais objetivos a segurança de seus funcionários, contratados e terceiros e a preservação do patrimônio da empresa, de tal forma que se consiga o melhor desempenho da rede e equipamentos, oferecendo ao cliente, qualidade e continuidade no fornecimento de energia elétrica.

Os defeitos que ocorrem em um sistema de distribuição aéreo se apresentam de diversas maneiras, como por exemplo: contatos de galhos de árvores, descargas atmosféricas, vandalismos, contato de animais, abalroamento, rompimento de cabos, objetos lançados em equipamentos e na rede elétrica.

Estes defeitos acontecem independentemente do dia e da hora, causando muitas vezes transtornos tanto para os clientes como também para os operadores do sistema de distribuição.


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Esta variedade de defeitos pode ser classificada segundo sua origem, ou seja: Defeito de origem transitória: é aquele que auto se extingue ou se extinguem com a atuação da proteção, sucedido de um religamento com sucesso, não havendo assim a necessidade de reparos imediatos no sistema. Estatísticas mostram que a grande maioria dos defeitos é de origem transitória. Defeito de origem permanente: é aquele que exige reparos imediatos e provoca interrupções prolongadas para a recomposição do sistema. Portanto, os equipamentos de proteção devem ser dimensionados de tal forma que protejam o sistema em condições de defeitos e também promovam a continuidade e a qualidade do fornecimento aos clientes em geral.

FILOSOFIA DA PROTEÇÃO


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Equipamentos de Proteção

• Disjuntores e relés

• Chaves fusíveis

• Chaves fusíveis religadoras

• Religadores

• Seccionalizadores

• Seccionalizadores eletrônicos


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Disjuntores e Relés

Equipamentos de proteção usados nas saídas dos alimentadores.

O disjuntor é comandado por relés de sobrecorrente de fase (50/51) e neutro (50N/51N e 51GS) com religamento automático feito por meio de relé de religamento.

Os relés de sobrecorrente usados para a proteção de fase e terra possuem uma unidade instantânea e uma unidade temporizada.

Os relés são ligados aos alimentadores por meio de TCs de capacidades adequadas, sendo que os relés para a proteção de terra são ligados no esquema residual.


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Disjuntores e Relés


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Chaves fusíveis

• Norma NBR 8124 “Chave Fusível de Distribuição – Padronização”

• Tensão até 38 kV

• Base: 100 A e 200 A – tipo A, B e C.

• Porta-fusível:

– 50 A – 1,25 kA – Laranja

– 100 A – 2 kA – Vermelho

– 100 A – 4 kA – Marrom

– 100 A ou 200 A – 10 kA – Cinza


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Chaves fusíveis

• É o dispositivo mais empregado em saídas de ramais, devido ao seu baixo custo.

• Os porta-fusíveis devem ser compatíveis com a base e com o elo fusível usado.

• Os porta-fusíveis devem ter capacidade de interrupção superior à máxima corrente de curto-circuito disponível no ponto de instalação.

• Quando usadas com lâminas desligadoras as chaves fusíveis podem transportar até 300 A.


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Elos fusíveis

• Norma NBR 5359 “Elos Fusíveis de Distribuição – Especificação”• Comprimento da cordoalha: 500 mm• Tipos:

– H – Alto surto– K – Rápidos– T – Lentos


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Elos fusíveis H

• Para proteção de transformadores de distribuição.

• Correntes nominais:1, 2, 3 e 5 A

• Tempos maiores para as correntes grandes.

• Curva inferior: tempo mínimo de fusão

• Curva superior: tempo máximo de extinção da corrente de defeito.

0,01

0,1

1

10

100

1000

1 10 100 1000

1H

1H

2H

2H

3H

3H

5H

5H


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Elos fusíveis K e T

• Para proteção de transformadores de distribuição, ramais e consumidores

• Correntes nominais:– Grupo A: 6, 10, 15, 25, 40, 65, 100, 140 e 200 A– Grupo B: 8, 12, 20, 30, 50 e 80 A

• Curva inferior: tempo mínimo de fusão

• Curva superior: tempo máximo de extinção da corrente de defeito.


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Elo fusível tipo K


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Pontos de instalação

• Instalação deverá ser sempre em local de fácil acesso.

• O número de chaves fusíveis em série não deverá ultrapassar a quatro.

• Instalar chaves fusíveis somente em ramais com mais de 3 transformadores ou mais de 300 m.


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Chave Fusível Religadora

• Religa o circuito até 2 vezes

• Evita o deslocamento de equipes para defeitos transitórios

• Capacidade de interrupção 2 kA

• Elos queimados podem ser substituídos sem interrupção do fornecimento


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Chave Fusível Religadora

FuncionamentoFuncionamento


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Religadores

• Dispositivo de proteção contra sobrecorrente, automático, destinado a abrir e religar uma ou mais vezes um circuito de corrente alternada, de acordo com uma seqüência de operações predeterminada.

• Norma NBR 8177 “Religadores Automáticos – Especificação”• ANSI C37.60 “Automatic Circuit Reclosers for Alternating-Current Systems”

• Tensões nominais: 15, 25,8 e 38 kV

• Correntes nominais: 200, 280, 400, 560 e 800 A

• Capacidade de interrupção: 4, 6, 8, 10, 12 e 16 kA


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Religadores


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Tipos de Religadores

• Religadores com bobina série– Reyrolle tipo OYT– McGraw Edison tipo KF– McGarw Edison tipo R e W

• Religadores eletrônicos– Westinghouse tipo SEV280– Cooper tipo KFE

• Religadores com controle digital– Brush PMR– Nulec N Series– Cooper NOVA– Whipp & Bourne– ABB


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Religadores com Bobina Série

• Isolação: óleo

• Interrupção: óleo ou vácuo

• Bobina série para operação por fase, corrente de operação 2x a corrente nominal

• Hidráulico

• Circuito eletrônico para operação por terra

• Fechamento com bobina de AT

• Possui poucos ajustes e poucas alternativas

• Corrente de interrupção depende da bobina série


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Religadores com Bobina Série

Características de operaçãoCaracterísticas de operação• Corrente de atuação para fase:

– 10, 20, 30, 50, 60, 70, 100, 150, 200, 300, 400 e 500 A

• Corrente de atuação para terra: 5, 10 e 20 A

• Quantidade total de operações: 1 – 4 operações

• Quantidade de operações temporizadas: 0 – 4 operações

• Temporização para fase e para terra

• Tempo de religamento: 2 s

• Tempo de rearme: 1,5 minutos por operação e 7 minutos após o bloqueio


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Religadores Eletrônicos

• Proteção feita por relé

• Sem fonte de potência (a potência vem da corrente de carga)

• Mais opções de correntes de atuação

• Mais opções de temporizações, tanto para operações rápidas como para as temporizadas

• Tempos de religamentos ajustáveis, facilitando a coordenação com os relés eletromecânicos.

• Tempo rearme ajustável


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Seccionalizadores

• O seccionalizador é sempre instalado após um outro equipamento de proteção automático (religador ou disjuntor) e dentro da zona de proteção deste último equipamento.


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Seccionalizadores

Instalação de SeccionalizadoresInstalação de Seccionalizadores

• Em pontos da rede onde a corrente é muito alta para a utilização de elos fusíveis.

• Em pontos onde a coordenação com elos fusíveis não é suficiente para o objetivo pretendido.

• Em ramais longos e problemáticos.

• Após consumidores que podem suportar as operações dos religadores, mas não suportam longas interrupções, no caso do bloqueio do religador.


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Seccionalizadores

Vantagens do SeccionalizadoresVantagens do Seccionalizadores

• coordenação efetiva em toda a faixa comum com religador de retaguarda.

• interrompe as 3 fases simultaneamente.

• pode ser usado como chave de manobra sob carga e fecha correntes até 9.000 A

• ajustes independentes para operação de fase e de terra.


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Seccionalizador Eletrônico

• Funcionamento semelhante ao do seccionalizador

• Não tem fonte de potência

• Disponível em várias correntes e com várias contagens

• Não diferencia corrente de fase ou terra

• Espoleta química ou rearme mecânico

• Fabricantes

– Hubbell Power Systems, Inc.

– Cooper Power Systems, Inc.

– Etc.


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CRITÉRIOS PARA COORDENAÇÃO E SELETIVIDADE DA PROTEÇÃO

Fusível x Fusível

A seletividade, entre dois ou mais fusíveis instalados em série, é satisfatória quando o tempo total de interrupção do fusível protetor (F1) não exceder a 75% do tempo mínimo de fusão do protegido (F2).

T2

T1

IccMAX

F1

F2

Icc

t

IccMAX

F1F2


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Fusível x Fusível


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Religador x Fusível (fusível do lado da carga)

Este tipo de coordenação ocorre é típico no sistema de distribuição.


IccMAX IccMIN

CURVA LENTA

CURVA RÁPIDA X K

ZONA DE DESCOORDENAÇÃO

ZONA DE COORDENAÇÃO

ZONA DE SELETIVIDADE Icc

t


35



Religador x Fusível (fusível do lado da carga)


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Relé x Fusível

A seletividade entre o relé de sobrecorrente instalado na subestação e os elos fusíveis ao longo do circuito é garantida para todos valores de corrente de curto-circuito, quando existir uma diferença de maior ou igual a 0,2s entre o tempo máximo de interrupção do elo fusível e o tempo mínimo de operação da curva do relé.

t

Icc

X max

X min.

PONTO LIMITE DA SELETIVIDADE

D

51

IccMAX

IccMIN IccMAXIccMIN


37



Relé x Fusível


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Relé x Religador

Esta configuração é comumente encontrada no sistema de distribuição, onde os relés são instalados em subestações e os religadores instalados em poste ao longo dos circuitos de distribuição.

Caso o relé de sobrecorrente seja estático ou microprocessado, a seletividade será garantida se a diferença de tempo entre a curva lenta do religador e a curva do relé for maior ou igual a 0,2s, para todos valores de corrente de curto circuito encontrado na zona de proteção do religador.



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t

Icc

t1

t2t3t4

RELE ESTÁTICO OUMICROPROCESSADO

51

D

R

t2 - t1 > 0,2s

t4 - t3 > 0,2s

IccMAX

IccMIN

IccMAXIccMIN



40



Relé x Religador

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