Aula Reles Diferenciais

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Thales Terrola e Lopes

PROTEÇÃO TEE-06090 (10º PERÍODO)

3 – RELÉS DIFERENCIAIS (87)

UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE Departamento de Engenharia Elétrica

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Localização dos TC´s

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Relé Diferencial Comum

Relés diferenciais não estabilizados;

Basicamente relés de sobrecorrente utilizados em

ligação diferencial.

Condição Normal ou Defeito fora da zona protegida.

Sistema

em anel.

Relé não atua!

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Defeito interno a zona protegida.

Sistema

Radial:

Relé atua!

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Relé não atua!

Relé não atua!

Relé atua!


Sumário

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Limitação da proteção Diferencial Comum:

Ocorrência de forte Curto-Circuito fora da zona seletiva, mas

muito próximo ao TC.

Casamento dos TC´s não ser ideal;

Saturação dos TC´s.

Ajuste das funções de sobrecorrente inerentes ao 87.

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Relé Diferencial Percentual (87)

Derivação Central

Relé atua!

Limiar de Operação!

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Situação de Operação Normal ou defeito fora da zona

protegida.

I1 e I2 produzem campos magnéticos

concordantes!

i1=i2

Bobina de Operação:

Torque Nulo!

Bobina de Restrição:

Duas partes enroladas no

mesmo sentido

Elevado Torque Negativo!


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Elevado Torque Positivo!


Torque Nulo!

Supor que:

i1=i2

I1 e I2 produzem campos magnéticos em

sentidos opostos na meia bobina de restrição!


Curto Circuito dentro da zona protegida.

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Defeitos externos: relé fortifica a restrição e

enfraquece a operação, não garantindo a operação;

Defeitos internos: relé fortifica a operação e

enfraquece a restrição, garantindo a operação.


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Curva de Operação do Relé 87

A característica percentual (slope) é utilizada para compensar do

descasamento das relações de TCs, de ajustes de bobinas de restrição, etc.

Curva Percentual

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Modelo determinado a partir da situação normal de operação, sem curto.



Determinação da Curva de Operação

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Torque no balancim do relé:

No limiar:


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Declividade da reta do limiar de

operação do relé 87.


Generalizando para

relação do Torque:

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Curva Percentual

K3 representa o efeito da mola restauradora.

0,1 A ou 0,2 A ou valor fornecido pelo fabricante.

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Maior declividade da reta

menor sensibilidade do relé!

Ex: Declividade de 25%; a = 25%

Ajuste da inclinação da curva:


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Alternativa Gráfica para a Curva de Operação

do Relé 87

Modelo baseado nas correntes na bobina de retenção: I1 e I2

Percentagem da corrente diferencial p ( I1 - I2) em relação

a menor corrente, I1 ou I2

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I1 I2

Aumento do ângulo: Aumento da zona de

não atuação!

Aumento da faixa de

correntes onde I1 = I2.

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86 – Relé auxiliar de bloqueio

Obs: Os TC´s utilizados na proteção diferencial devem ter uma classe

de precisão superiores aos TC´s para as funções 50, 51, 21, 67. 32.

Erros dos TC’s influenciam no ajuste do relé 87.

Clsses de precisão: 2.5%, 5% ou de 10%.

Conexão ao SEP

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Relé Diferencial Percentual (87) Compensação da diferença angular estrela – triangulo

dos transformadores pela conexão dos TCs.

A corrente no enrolamento 1, IA-IB, está adiantada em 30° da

corrente do enrolamento 2.

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Compensação da diferença angular estrela - triangulo pela

conexão dos TCs.

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Proteção Diferencial por Tele Proteção

Fio Piloto

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Fio Piloto

Operação Normal

Curto-Circuito na Linha

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Fibra Óptica

Cabo OPGW (Optical Ground Wires) – condutor metálico

onde coaxialmente estão instalados os cabos de fibra óptica.

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Fibra Óptica - Cabo OPGW (Optical Ground Wires)

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Relé Diferencial Percentual (87) Proteção Diferencial por Tele Proteção

Onda Portadora (Carrier)

OPLAT – Onda Portadora sob Linha de Alta Tensão (20 a 400 kHz)

Demodulação Modulação

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Relé Diferencial

Exercícios

1) Determinar os parâmetros principais dos transformadores

de corrente e os ajustes necessários do relé de

sobrecorrente diferencial para a proteção de um

transformador de potência de 56 MW, na tensão de

138/13,8 kV, ligado em triângulo-estrela. A corrente de

curto-circuito monopolar próximas as buchas do

transformador é de 3700 A. A corrente de curto-circuito

trifásica na mesmo ponto vale 17.000A. A corrente de curto-

circuito no lado primário vale 2800A.

a) Relações nominais dos TCs (RTC);

b) Erro percentual na relação;

c) Ajuste da declividade percentual.

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Relé Diferencial 2) A figura abaixo mostra um relé diferencial aplicado para proteção

do enrolamento do estator de um gerador. O relé tem um valor de

picape mínimo (corrente de atuação) de 0.1 A e está regulado para

uma declividade de 10%. Uma falta à terra ocorreu no enrolamento

do gerador, próxima ao extremo correspondente ao neutro aterrado

solidamente, quando o gerador alimentava uma certa carga,

resultando na circulação das correntes dada na figura. Admitindo-

se que os TC´s têm relação 400/5A e sem imprecisão, pergunta-se:

a) O relé operará para atuar o disjuntor do gerador, nas condições

dadas?

b) Poderia o relé operar sob dado valor de corrente de defeito, se

o gerador não estivesse fornecendo corrente à carga (disjuntor

aberto)?

c) Representar em um mesmo diagrama, a característica de

operação do relé e os pontos que representam as correntes de

operação e restrição no relé, nas duas condições acima.

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Relé Diferencial

2) Figura do exercício.

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