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1
CAPTULO 8
PROTEO DE ALIMENTADORES, LINHAS DE DISTRIBUIO E LINHAS DE
TRANSMISSO, COM RELS
Prof. Jos Wilson Resende Ph.D em Sistemas de Energia Eltrica
(University of Aberdeen-Esccia)
Professor titular da Faculdade de Engenharia Eltrica
Universidade Federal de Uberlndia
8.1 Introduo:
A maioria das falhas nos sistemas ocorre nas linhas. A tabela
abaixo mostra o nmero de interrupes, em um sistema eltrico, durante
5 anos de observaes. Observa-se o alto ndice de falhas nas
linhas:
Nmero de Interrupes Linhas 162 Transformadores 10 Rels 9
Circuitos 126
Das falhas das linhas, a mais freqente a - T:
Causa No de Interrupes - T Descarga atmosfrica 60 - Descarga
atmosfrica 21 3 Descarga atmosfrica 06
8.2 Formao das Falhas Terra
Descargas atmosfricas Queimadas Tiros nos isoladores
Esquecimento de retirar cabos-terra aps-servio. 8.3 Formao das
Falhas - e 3 Descargas atmosfricas Queimadas Queda de torres
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2
Uma proteo de linha deve garantir que toda falta seja eliminada
to rapidamente quanto possvel. Visa-se, assim, que as linhas
permaneam o menor tempo possvel submetidas s elevadas correntes de
defeito e ainda que seja desligado o menor trecho possvel do
sistema. 8.4 Protees Utilizadas
De uma maneira geral, na proteo de linhas, os rels utilizados so
os de sobrecorrente e distncia. A seguir sero comentadas as
diversas aplicaes gerais destes rels, em funo do arranjo da linha
com o sistema. 1) SISTEMA RADIAL, UM CONSUMIDOR:
Figura 8.1
Sendo o sistema radial, para a falta em F, basta abrir o
disjuntor 1 atravs de um rel de sobrecorrente. 2) SISTEMA RADIAL,
VRIOS CONSUMIDORES:
Figura 8.2
A proteo seletiva obtida com rels, combinando correntes e tempos
de operao. 3) SISTEMA COM DUPLA ALIMENTAO, VRIOS CONSUMIDORES:
Figura 8.3
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3
Neste caso, a seletividade do sistema agora obtida calibrando os
rels mpares considerando a existncia da fonte A apenas. Em seguida
calibram-se os rels pares para a fonte B, apenas. Os rels mpares no
atuam caso a corrente de curto venha de B. Os rels pares no atuam
se a corrente de curto vier de A. EXEMPLO: Seja um curto em F. Vir
contribuio de A e B. O rel 3 (ou 1, como retaguarda) abrir o
disjuntor 3. O rel 4 (ou 6, at 8, como retaguarda) abrir o
disjuntor 4. 4) SISTEMA COM DUPLA ALIMENTAO, DUPLO CIRCUITO DE
TRANSMISSO, VRIOS CONSUMIDORES
Figura 8.4
A soluo anterior no mais conveniente: os fluxos de corrente
assumem diversas combinaes, dependendo do local, do tipo de falta e
da condio de operao antes da falta.
Por exemplo: um curto em F no dever requerer a abertura do
trecho 3-4, mas apenas do trecho 3- 4.
SOLUO: O rel de distncia.
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4
8.5 Proteo de Sobrecorrente Caractersticas gerais:
a proteo mais simples e barata. a mais difcil de aplicar e a que
mais requer reajustes, ou substituies. Muito usada em alimentadores
de distribuio e de indstrias. usada basicamente para proteo de
falta fase-terra, em:
circuitos de distribuio de empresas distribuidoras de energia,
sistemas industriais e em circuitos de subtransmisso, onde a proteo
de distncia no se justifica economicamente.
Por outro lado:
Em linhas de transmisso: a proteo de fase feita por rels de
distncia. a proteo de falta terra por rels de sobrecorrente.
A proteo com rels de sobrecorrente tambm muito empregada em
subestaes, para a proteo de retaguarda contra faltas externas.
Conforme se mencionou acima, os rels de sobrecorrente constituem
o mais simples e econmico mtodo de proteo de uma linha de
transmisso, Porm, s vezes, devido s dificuldades de obter-se uma
boa e adequada coordenao e seletividade, torna-se necessrio
utilizar-se mtodos mais precisos e de maior rapidez de atuao da
proteo.
Para se determinar o ajuste de um rel de sobrecorrente,
necessrio que se conhea as seguintes informaes:
corrente nominal do circuito a ser protegido; relao de
transformao de corrente (RTC); corrente de curto-circuito trifsico
e monofsico; tempo de operao da proteo; catlogo do fabricante.
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5
8.5.1. Proteo de Linhas com Rels de Sobrecorrente de tempo
Definido ASA 50 CURVA DE OPERAO TPICA:
Para que o rel opere, ele dever ser ajustado com a corrente I =
Im. Repare na figura acima que o rel 50 no , necessariamente, um
rel instantneo: nesta figura, ele inicia sua atuao a partir de Im,
em um certo tempo
definido (tm). O fato do rel 50 ser frequentemente denominado de
instantneo deve-se ao fato de que ele, nestas condies, estar
operando a partir do tempo definido de 0,0 seg. Inconvenincia:
A proteo no seletiva: vrios rels podem operar simultaneamente
(indevidamente), causando a retirada de uma grande parte do
sistema.
A proteo de alimentadores com rels de sobrecorrente de tempo
definido (50)
geralmente adotada em conjunto com a proteo com rels de
sobrecorrente de curva inversa (51). Embora no haja uma nica
justificativa para o uso em conjunto destes dois rels, uma das
principais aplicaes dos dois em conjunto a que se segue:
O rel de sobrecorrente de curva inversa (51) ajustado para atuar
para as correntes de curto trifsicas j calculadas e o rel de
sobrecorrente de tempo definido (50) ajustado para atuar para
correntes de curto ACIMA do valor previamente calculado. Nestas
condies, quando o rel 50 atuar, se saber que o nvel de curto est
acima do valor calculado. Ou seja, a capacidade geradora de curto,
por parte do sistema, agora, maior do antes. Este alerta servir
para que os clculos de curto sejam revistos (e provavelmente os
ajustes dos rels).
A figura a seguir mostra a curva caracterstica obtida com a
combinao de dois rels 51 e 50, onde se verifica que, para valores
de corrente inferiores a Im, o rel operar segundo a curva inversa.
Porm, para valores superiores a Im, o rel operar com um tempo tM
considerado instantneo.
Curva caracterstica de um rel de sobrecorrente com unidades
temporizada e instantnea.
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8.5.2. Rels de Sobrecorrente Temporizado de Fase ASA 51 Curvas
de Operao:
Figura 8.6
Rel tipo muito inverso:
Deve ser usado quando a capacidade geradora do sistema se
mantiver aproximadamente constante, obtendo-se assim uma sensvel
reduo do tempo de atuao dos rels prximo fonte geradora, em relao
aos rels de tempo inverso. Rel tipo inverso: Se a capacidade da
fonte geradora for bastante varivel, no se deve usar o rel muito
inverso, pois seu tempo de atuao muito sensvel variao da corrente
de atuao: EXEMPLO: Para a variao: I = I2 I1, a variao de tempo T3
T1 (no rel muito inverso) maior que T2 T1 do rel inverso.
Figura 8.13
Conexes dos rels de sobrecorrente 51N e 51 (A, B e C).
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(a) Trs rels de fase e um de neutro (b) Dois rels de fase e um
de neutro com circulao de corrente normal
Figura 8.5: Diagramas trifilares com as ligaes de TCs e rels
Falta Fase-Terra
Faltas Fase-Fase e Trifsica
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8
Procedimentos Gerais para ajustes de rels de sobrecorrente em
cascata:
Deve ser ajustado, inicialmente, o rel mais distante da fonte
geradora. A figura abaixo ilustra um alimentador subdividido em 3
trechos, cada um possuindo um rel de sobrecorrente. O ajuste dos
rels para esse esquema de proteo dever ser feito, primeiramente, no
rel mais afastado da fonte geradora. Assim, para uma falta no ponto
F, o rel 3 operaria no tempo t3, abrindo o respectivo disjuntor e,
caso este falhe, operaria ento o rel 2, abrindo o disjuntor
correspondente.
Figura 8.7 Proteo de linhas de transmisso com rels de
sobrecorrente temporizado
Para uma falta em F, o tempo de operao do rel 3 menor do que
aquele correspondente aos rels 2 e 1, obtendo-se, assim, a
seletividade de operao e tambm o esquema de proteo de retaguarda
remota.
A curva de operao do rel 2 ser obtida em funo da curva do rel 3
e de um intervalo de tempo t, que permita a atuao do rel 3 para um
curto em F. Ajustes requeridos: TAPE: geralmente calculado em funo
da menor corrente de curto fase-fase que o
sistema pode oferecer, no trecho seguinte quele que est
instalado o rel. Exemplo: Na figura 8.7, se estamos ajustando o rel
em (2), a falha considerada
F1, na linha L3. DT: Deve-se, neste caso, considerar uma falha
que ocasione uma corrente mxima de curto, j que dois rels 51, sendo
seletivos nestas condies, tambm o sero para correntes menores.
Exemplo: Considere novamente o sistema de proteo ilustrado na
figura 8.7: Para o rel em (2), a corrente de falha considerada ser
aquela no ponto F, da
linha L3 (logo aps o disjuntor 3 e no a falha F1 (usada para
ajustar o TAPE). A curva do rel em (2) ser escolhida em funo da
curva do rel em (3). A
diferena de tempo entre estas duas curvas ser de t (conforme
acima j definido).
IMPORTANTE: A corrente de operao do rel deve ser superior
corrente mxima de
funcionamento da linha.
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O intervalo de tempo t pode ser justificado pela seguinte
expresso:
T = T3 + O3 + F ONDE: T3 - tempo de rel, em 3. T3 - tempo do
disjuntor, em 3. O3 - tempo no qual o disco do rel em (3) continuar
a girar, embora tenha sido removida a corrente de curto (tempo de
inrcia). F - fator de segurana.
Alguns fabricantes estipulam que a soma dos tempos de inrcia
(O3) e de segurana (F) seja de 0,2 a 0,3 segundos.
8.5.3. Rels de Sobrecorrente de Terra- Temporizados ASA-51N
TAPE: Normalmente se usa um TAPE em torno de 20% a 30% da corrente
de falha
terra no FINAL do trecho seguinte (como para o rel de FASE). DT:
Deve-se considerar uma falha FT que ocasione uma corrente mxima de
curto, no
INCIO do trecho seguinte (como para o rel de FASE) j que, dois
rels 51N, sendo seletivos nessas condies, tambm o sero para
correntes menores.
8.5.4 - Inconvenientes do Uso dos Rels 51 Difcil aplicao em
sistemas de carga varivel. O tempo de atuao aumenta medida que se
aproxima da fonte. No distingue a direo da falha. A respeito da
lentido da proteo acima mencionada, vejamos o seguinte
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Exemplo numrico: No sistema da figura abaixo, so fornecidos os
valores das correntes de curto Trifsicas. Os demais dados so Rels:
Tipo IAC 51 Tapes: 1,5 2,0 2,5 3,0 4,0 5,0 6,0 Curvas: figura
8.9
Valores mximos da corrente de carga: Trecho CD: 110 [A]; Trecho
BC: 180 [A]; Trecho AB: 300 [A]. Tempo de coordenao entre os rels:
t = 0,3 segundos Tempo de operao do rel 51B para uma falta em D:
0,6 segundos Pede-se: Os ajustes dos rels 51A e 51B. Soluo:
Clculo das RTCs: Para o Rel 51C: Considerando que a corrente
nominal mxima de 110 [A]: RTC= 150/5 (20 In= 20x150 = 3000 [A], que
superior a 2.400 [A], que o valor do maior curto possvel de ser
visto por este rel (imediatamente aps a barra C)). Para o Rel 51B:
Corrente mxima de carga: 180 [A]: RTC: 200/5 (20 In= 20x200= 4000
[A], que superior ao curto mximo visto por este rel (3.600 [A],
imediatamente aps a barra C). Para o Rel 51A: Corrente mxima de
carga: 300 [A]: RTC: 300/5 (20 In= 20x300= 6000 [A], que superior
ao curto mximo visto por este rel (5.000 [A], imediatamente aps a
barra A). Ajustes do rel 51B
Ajuste de TAPE do rel 51B: ARTCI 5,4
)5/200(180max == ; Logo: TAPE = 5A
Escolha da Curva de Tempo:
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Mltiplo do TAPE do 51B: TAPERTC
imriaCorrentem).(Pr= 5,1
5).5/200(300 ==m
Entrando-se com um mltiplo de tape igual a 1,5 e tempo de operao
igual a 0,6s (este tempo foi dado) na curva de operao do rel,
figura 8.9, o dial de tempo ser igual a .
Tempo de atuao de 51B para um falta em C (Icc = 2400 A): Mltiplo
do tape: 12
5).5/200(2400 ==m
Logo, com m = 12 e DT = 1/2, temos, conforme figura 8.9, que o
tempo de operao ser de 0,20 segundos. Tempo de atuao do 51B para um
falta em B (Icc = 3.600 A): Mltiplo do tape:
Logo, com m =18 e DT = 1/2, temos, conforme figura 8.9, que o
tempo de
operao ser de 0,16 segundos.
Ajustes do rel 51A Ajuste de TAPE do rel 51A: 5
)5/300(300max ==
RTCI . Logo: TAPE = 5A
Escolha da curva de tempo DT:
O ajuste do rel 51A deve ser feito para uma falta em B (que a
maior corrente de curto no trecho seguinte).
Mltiplo do tape: 125).5/300(
3600 ==m Tempo de operao to = 0,3 + 0,16 (tempo de operao do rel
51B para uma
falta em B) = 0,46 seg. Com m = 12 e to = 0,46 seg., temos na
figura 13.9, que o dial de tempo ser 2 (ou at um valor um pouco
inferior a este).
Verificao do tempo de atuao de 51A para uma falta em A: Mltiplo
do tape: 66,16
5).5/300(5000 ==m
Logo com m = 16,66 e DT = 2, temos, na figura 8.9, que o tempo
de operao ser de 0,45seg.
185).5/200(
3600 ==m
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Figura 8.9 Curvas de operao dos rels IAC-51 e IAC-52
O segundo inconveniente de um sistema de rels de sobrecorrente
(instantneos e
temporizados) a sua impossibilidade de distinguir a direo da
corrente de falta. Suponhamos, por exemplo, o sistema da figura
8.11, onde h duas linhas de transmisso protegidas por meio rels de
sobrecorrente temporizados. Evidentemente, uma falta em F1
ocasionar no s a operao dos rels 1 e 2, mas tambm a dos rels 3 e 4;
portanto, ambas as LT sairo de servio, embora a falta seja apenas
numa delas.
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Figura 8.11 Inconveniente da proteo de sobrecorrente.
Para se atender casos anlogos, deve-se aplicar os rels de
sobrecorrente
direcionais, que operam apenas quando a corrente de falta est
dirigida numa pr-determinada direo. O cuidado a ser tomado que, se
a falta for em F1, o rel 1 dever operar primeiro que o rel 4 e,
caso a falta seja em F2, o rel 3 dever operar primeiro que o rel 2,
para obtermos uma adequada seletividade.
Um exemplo que melhor esclarece a aplicao dos rels de
sobrecorrente direcionais o da figura 8.12. Em cada linha, existem
rels de sobrecorrente direcionais, que somente operam para
correntes dirigidas conforme indicado nesta figura.
Figura 8.12 Aplicao de rel de sobrecorrente direcional.
Os rels em questo devero ser ajustados com os seguintes tempos
de atuao:
Rel TempoE TE D TD C TC B TB A TA 1 T1
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De tal forma que: TE < TD < TC < TB < TA < T1.
Devemos ter ainda que:
Rel Tempoa Ta b Tb c Tc d Td e Te 2 T2
Ta < Tb < Tc < Td < Te < T2.
Suponhamos, por exemplo, que ocorra uma falta no ponto P.
Analisando-os sentidos das correntes de defeito, verifica-se que
vrios rels sero sensibilizados; mas, devido coordenao de tempo,
somente os disjuntores e e D se abriro. Para qualquer ponto de
defeito, pode-se fazer semelhante anlise e verificar-se que,
obedecendo-se os ajustes de tempo, a proteo atuar corretamente.
Pelo que acabamos de expor, fcil concluir-se que a aplicao dos
rels de sobrecorrente e a sua calibrao, para se obter a necessria
seletividade de operao, exige estudos detalhados e precisos das
correntes de falta que podem surgir no sistema.
Considerando que os valores das faltas dependem da capacidade
geradora ligada ao sistema, a aplicao dos rels de sobrecorrente
poder ser bastante difcil, quando tal capacidade for de natureza
muito varivel.
Outro inconveniente o tempo de operao dos rels, que lento. Como
nos dias atuais importante uma eliminao rpida da falta, para que
esta no cause afundamentos de tenso (comumente denominados de
voltage sags) e nem afetem a estabilidade do sistema eltrico,
faz-se necessria utilizao de uma proteo mais adequada.
A proteo de sobrecorrente usada basicamente para proteo de falta
fase-terra, em circuitos de distribuio de empresas distribuidoras
de energia, sistemas industriais e em circuitos de subtransmisso,
onde a proteo de distncias no se justifica economicamente.
Em linhas de transmisso, a proteo de fase feita por rels de
distncia e, muitas vezes, a proteo de falta terra atravs de rels de
sobrecorrente.
A proteo com rels de sobrecorrente tambm muito empregada em
subestaes, para a proteo de retaguarda contra faltas externas.
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OUTROS EXEMPLOS NUMRICOS:
1) Um transformador de 20 MVA, trifsico, admitindo sobrecarga
de30%, alimenta um barramento de 11 kV atravs de um disjuntor. Do
barramento, atravs de disjuntores, saem vrios alimentadores. Os TC
do rel do transformador (51-2) e dos alimentadores tm relaes 1000/5
A e 400/5 A, respectivamente e alimentam rels de sobrecorrente tipo
CO-8 da Westinghouse (tapes disponveis: 4, 5, 6, 8, 10, 12 e 16 A).
A curva tempo-corrente deste rel dada a seguir.
O rel do alimentador mais carregado (51-1), onde ocorre um
defeito trifsico de 5.000 A, est regulado para 1,25 In x 0,3 seg.
Usando um degrau de tempo de 0,5 seg entre os rels em cascata,
pede-se calcular os demais ajustes da proteo.
Figura 8.14
Soluo:
a) Ajustes do rel 51-2 do secundrio do transformador: A corrente
de sobrecarga no transformador : 1,3 A
kVkVA
UP 360.1
11.3000.20
3==
A correspondente corrente no rel ser: AA 81,65/1000
360.1 = Assim, ajusta-se este rel no TAPE=8 A Para a corrente de
curto trifsico de 5.000 A passar pelo rel: AA 25
5/1000000.5 =
A esta corrente corresponde o seguinte mltiplo do tape m:
12,3825 ==m
O tempo de operao deste rel, para esta corrente de curto
ser:
toperao=toperao 51-1+0,5 seg = 0,8 seg. Entrando nas curvas do
rel CO-8, com t = 0,8 seg e m = 3,12, tira-se o ajuste DT= 1.
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b) Ajustes do rel 51-1 do alimentador mais carregado:
Considerando que no sabemos a corrente nominal deste alimentador,
ser adotada a informao de que o rel est ajustado para 1,25 In, onde
In= 5 A (no rel).
Assim, 1,25 x 5 A = 6,75 A>>>> Adotaremos o TAP = 8
A. A corrente de falta (5.000 A) vista pelo rel como:
Irel cc 51-1= 5000 A/(400/5) = 62,5 A.
A esta corrente corresponde o mltiplo do tape m: 8,78
5,62 ==m Finalmente, entrando nas curvas do rel CO-8, com t= 0,3
seg e m= 7,8 resulta o ajuste para a alavanca de tempo: DT= 1.
Ento, o ajuste do rel 51-1 ser TAPE=8 A e DT = 1.
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2) No diagrama unifilar abaixo, a linha de transmisso AB possui 31
km, z= 0,5 OHM/kM e da classe de tenso de 88 kV. O gerador G
representa um sistema com Xd = 0,10 pu nas bases de 100 MVA e 88
kV. A subestao abaixadora B, de 88/3,8 kV, tem trs transformadores
de 12 MVA cada. A subestao C, de 88/13,2 kV, possui trs
transformadores de 8 MVA cada. O disjuntor da barra A (indicado na
figura) para 600 A e os TCs do rel de sobrecorrente de fase (51)
que o desliga so de RTC 120/100/60:1. A unidade temporizada desse
rel de sobrecorrente tem tapes de 4, 5, 6, 8, 10 e 16 A enquanto a
unidade instantnea (50) regulada continuamente entre 4-100 A.
Pede-se:
a) A relao RTC em que o TC do rel 51 deve ser ligado; b) O TAPE
da unidade temporizada do rel 51 da barra A; c) A regulagem de
tempo (DT) do mesmo rel; d) O ajuste da unidade instantnea do rel
50 da barra ;A.
Sabe-se ainda que:
i) O rel temporizado da barra B, para um curto trifsico nesta
barra, opera em 20 ciclos.
ii) O tempo de abertura do disjuntor da barra B de 5 ciclos;
iii) Deve-se considerar uma margem de tempo de 20 ciclos para o
ajuste do rel
51 da barra A; iv) O rel de sobrecorrente do tipo C0-8 da
Westinghouse.
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SOLUO:
a) Escolha da RTC do disjuntor 52-A A carga total mxima que pode
passar no disjuntor de 3 x 12 + 3 x 8 = 60 MVA,
A39588 x 3
000.60U3
PIn ===
Logo, escolhe-se a relao RTC = 100:1 ou 500-5A.
b) Ajuste de tape do rel 51-A Adotando-se uma sobrecarga de
50%:
,RTC
I5,1tape n>
,A92,5~1:500
3955,1 >
tape = 6A.
c) Ajuste do DT do rel 51-A Para um defeito na barra do extremo
da linha, o rel 51-A deve atuar aps uma
temporizao: t = trB + t52B + ts
= 20 + 5 + 20 = 45 ciclos ~ 0,75 s.
Calcula-se, pois, a Icc no extremo da linha, e que corresponder
a um certo
mltiplo
=tapeImm cc do tape escolhido. Depois, com m e t, entra-se nas
curvas
tempo-corrente do rel, e deduz-se o DT.
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Sabemos que
XX
EXEI
LTGpupu +== (Icc3)
Como XpuG = 0,10, resta calcular XpuLT. Ora,
== 5,15km
ohm0,5 x km 31XLT
ou: baseohms
XX )ohms(LT)pu(LT =
e Impedncia base: .5,77100.000
10 x 88kVA
10 x kVbaseohm32
b
32b ===
Logo: pu, 2,05,775,15X )pu(LT ==
A corrente de curto circuito, em pu, ser:
pu, 33,32,01,0
1XX
EILTG
pu =+=+= ou, em Amperes:
, U3PII x II
b
bpubasepucc ==
A. 2.200658 x 33,388 x 3
100.000 x 33,3Icc ===
Ento, no secundrio do TC ter-se-: A. 22100200.2
RTCII cccc ===
O mltiplo correspondente : .65,3~622
tapeIm ccs ==
Entrando, pois, na figura 8.6 com m = 3,65 e t = 0,75s, resulta
DT = 1,5.
d) Ajuste da unidade instantnea Sabemos que ela deve operar
usualmente para curto-circuitos trifsicos
(assimtricos): Icc ass = 1,6 . 22 = 35,2 A.
Este valor de corrente acima deve ser acrescido de uma margem de
segurana. Se isso no for feito e se a unidade instantnea fosse
ajustada para 35,2 A, ento a unidade 51 jamais atuaria para este
curto de 2.200A. Para uma margem de segurana de 20%, esta unidade
seria ajustada para:
1,2.35,2 A = 42,20 A
Resumindo, o rel 50-51 em A regulado para: Tape = 6 A, DT = 1,5
e I = 42,2 A.
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8.6 Rels de Distncia 8.6.1. Introduo
Os rels da distncia so mais recomendveis na proteo de linha, do
que os rels de sobrecorrente (direcionais ou no), pois podem:
Ser mais seletivos, Ter sua velocidade de atuao independente da
variao da capacidade geradora
conectada ao sistema 8.6.2. Esquemas de Utilizao
Os rels de distncia so aplicados na proteo primria de linhas,
para proteo de faltas entre fases.
Na proteo primria de faltas fase-terra, a proteo feita com rels
de sobrecorrente direcional (67N).
Por outro lado, na proteo secundria (de faltas entre fases e de
faltas fase-terra), utilizam-se rels de distncia (21G). 8.6.3.
Diagrama R X
Nesse diagrama, podemos superpor a caracterstica do rel com a do
sistema, permitindo visualizar-se a resposta do rel para diversas
condies, visto que os rels de distncia operam dependendo da relao
entre a tenso, corrente e ngulo de fase, no ponto onde estiver
localizado. Exerccio 1: Dado o diagrama da figura 8.16, pede-se a
impedncia secundria do trecho AB e AC.
Figura 8.16
Vbase = 345 KV Sbase = 1000 MVA ( ) == 025,119
10x100010x345Z 6
23
base
A impedncia do trecho A-B ser:
No lado primrio dos TCs: /primrio8428,65119,025 x 8424074.0Zp ==
No lado secundrio dos TCs:
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20
undriosec/8491,1115/345x10
1000/5 x 8465.28Z 3s == A impedncia do trecho A-C ser: No lado
primrio : /primrio8469,3784119,025 x 5828,0Zp == No lado secundrio
dos TCs: undriosec/8462,4
34500/1151000/5 x 8437,69Zs ==
-------------------------------------------------------------------------------------------------------
Exerccio 2: Veremos, agora, como representar uma carga no diagrama
R-X. Seja a figura 8.17:
Figura 8.17 Clculo de impedncia refletida de uma carga.
Sabemos que: S = VI; ento:
VSI = ; elevando-se ao quadrado, teremos:
.QPS :onde ,VSI 2222
22 +== Assim: 2
222
VQPI +=
Logo, os valores de R e de X sero, respectivamente:
22
2
222
2
2 QPV x Q
IQX
QPV x P
IPR +==+==
onde: R = resistncia X = reatncia V = tenso entre fases P =
potncia ativa Q = potncia reativa
Exemplificando numericamente:
Calcular ZR para o esquema da figura 8.18., sendo dados:
RTC=1000/5 e RTP=345000/115
Figura 8.18
-
21( )( ) ( ) primrios/117810x10 x 10x100 345x10 x 10x100R
2626236
P == ( )( ) ( ) primrios/8,11710x1010x100 345x10 x 10x10X
2626
236
p =+=
=== 5,78345000/115
1000/5 x 1178RTPRTCRR pS
=== 85,7
345000/1151000/5 x 8,117
RTPRTCXX pS
Esses valores podem ser comparados com os do exemplo anterior,
onde foram calculadas as impedncias de uma linha, constatando-se a
diferena entre as impedncias da linha com as da carga. 8.6.4.
Efeito da resistncia do arco voltaico no alcance dos rels de
distncia: Considere a ilustrao abaixo, onde RF representa a
resistncia do arco:
O gradiente de tenso, ao longo de um arco, obedece seguinte lei
(Frmula de Warrington):
A1000Iccps/voltsI
8750V 4,0 1000 A
A resistncia mxima do arco ser: I
)t(L.VR F = O comprimento do arco dado por: L(t) = Lo +
3.V.t
Onde: L(t) = comprimento do arco, durante o tempo t Lo =
comprimento inicial do arco v = velocidade do vento t = tempo em
segundos
OBSERVAES: O efeito desta resistncia maior em linhas curtas,
pois em linhas longas, a
impedncia da linha, entre o rel e o ponto de curto grande, em
relao do arco.
-
22
No h efeito do arco no rel de reatncia. Efeito do arco no rel de
impedncias:
Para enxergar faltas em 100% da linha, o rel dever ser regulado
para 110% a 120% da linha. o rel MHO o mais afetado pelo arco.
8.6.5. Escolha do tipo de rel
Embora no haja regras fixas para a escolha entre os vrios tipos
de rels de distncia para uma certa aplicao, recomenda-se que sejam
considerados os seguintes pontos:
os rels tipo MHO so menos sensveis as oscilaes do sistema, sendo
os mais seletivos dentre todos os rels de distncia.
os rels tipo MHO so os mais afetados pela resistncia de arco.
Pelas razes anteriores, os rels do tipo MHO so mais indicados
para
serem aplicados em longas linhas de transmisso, sujeitas a
severas oscilaes do sistema.
Os rels do tipo MHO tm a vantagem de serem inerentemente
direcionais, no necessitando de serem equipados com uma unidade
direcional, como acontece com um rel do tipo impedncia ou
reatncia.
Os rels de impedncia so menos afetados pela resistncia do arco
do que os rels MHO; porm, so mais afetados do que os rels de
reatncia.
Os rels de impedncia so mais afetados pelas oscilaes do sistema
do que os rels MHO. Os rels de impedncia so geralmente usados em
linhas de transmisso de comprimento mdio.
Para que os rels de impedncia sejam direcionais, devem ser
providos de uma unidade direcional, j que o elemento impedncia
inerentemente no direcional.
Os rels de reatncia so praticamente insensveis resistncia do
arco, sendo muito utilizados em linhas de transmisso de pequeno
comprimentos. So especialmente preferidos para a proteo contra
falta para a terra.
-
23
Exemplo: Em um diagrama R X, trace o vetor representativo de uma
linha com
impedncia de (2,8 + j5,0). No mesmo diagrama, mostre as
caractersticas de rels de impedncia, de reatncia e mho, ajustados
para operarem com um defeito sem arco no extremo da linha (admitir
= para o rel mho).
Considere, depois, que uma falta com resistncia de arco de (1,5
+ j0) possa ocorrer em qualquer parte da linha, calcule, para cada
um dos rels anteriores, a mxima percentagem de linha efetivamente
protegida. Soluo:
Figura 8.19 Influncia da resistncia de arco na curva de operao
dos rels. Soluo: Sendo Zlinha = (2,8 = j5); Rarco = 1,5:, ento o
mdulo da impedncia da linha (Zlinha) ser 5,7 A percentagem da linha
que permanece sendo protegida aps a falta com resistncia de arco,
em cada rel, :
rel de reatncia: 100% da linha; rel de impedncia: linha; da
85,9%100 x
7,59,4 =
rel MHO: linha; da 80,7%100 x 7,56,4 =
-
24
8.6.6. Efeitos de Fontes Intermedirias: Entende-se por fontes
intermedirias de correntes as contribuies de curto-circuito
entre a localizao do rel e o ponto de falta. Essas fontes
diminuem o alcance dos rels de distncia, conforme a seguir
mostrado:
Figura 8.20 Fontes de corrente intermedirias.
A verdadeira impedncia entre a localizao do rel at o ponto onde
ocorre a falta Z12 + Z2F, como mostra a figura 8.20. Mas, devido
presena da fonte intermediria I2, a verdadeira impedncia vista pelo
rel 21-2 de (1), para um curto trifsico em F : Z = V/I1. Sendo V =
Z12 . I1 + Z2F(I1 + I2)
Ento:
++==
1
2212
1
1IIZZ
IVZ F
Admitindo I1 em fase com I2 (caso prtico), o termo
+
1
2
II1 ser um escalar que
poder aumentar Z2F. Isso far com que o ponto F parea mais
distante do rel do que realmente est.
Assim o rel de distncia alocado na Barra 1 ter seu alcance
reduzido, uma vez que foi ajustado para ver somente a Z12 +
Z2F.
Na prtica, ajusta-se o rel sem se considerar o efeito das fontes
intermedirias. Desse modo, o rel no operar para faltas alm da
subestao 2. No entanto, quando houver a contribuio de I2, o rel ter
seu alcance reduzido! O exemplo a seguir mostra essa situao.
-
25
Exemplo: Seja o esquema abaixo:
Figura 8.21
Dados: Alcance dos rels RelA = 9 ; RelB = 6 Pede-se: Analisar a
atuao destes dois rels para uma falta em F. Soluo: Considerando-se
a fonte intermediria, a impedncia vista por cada um dos rels ser:
Rel em A:
B1
2BA
1
RR ZI
IZZI
VZ ++== = opera. no rel 122 x 800200025ZRA =++= (9
-
26
13.6.7. A Influncia da Carga, no Rel MHO Em linhas longas, onde
a caracterstica do rel MHO possui longo alcance, a impedncia de
carga pode cair dentro da sua caracterstica fazendo-o operar
indevidamente:
Figura 8.22
Para se evitar esse inconveniente, usam-se rels tipo BLINDER,
que limitam a operao do rel MHO regio hachuriada. 8.6.8. O Efeito
da Perda de Sincronismo no Rel MHO A perda de sincronismo, entre
diferentes geradores de um sistema, visto pelo rel
MHO, como uma impedncia aparente que se move no diagrama RX.
Isso pode causar sua operao indevida, uma vez que o rel no
distingue oscilaes de curto-circuito.
Tais perdas de sincronismo so consideradas como sendo fenmenos
equilibrados, podendo-se pensar que o rel atuou devido a uma falha
trifsica.
Para se evitar que o rel MHO abra o disjuntor devido a oscilaes
de perda de sincronismo, usa-se o rel 68, que envolve a
caracterstica do MHO, atuando do seguinte modo:
Figura 8.23
Ponto T: a impedncia aparente, antes da oscilao (a perda de
sincronismo caracterizada por uma lenta oscilao).
-
27
Havendo a oscilao, a impedncia aparente se move de T para R,
entrando inicialmente na caracterstica do 68.
De R para B, se a oscilao exceder alguns ciclos, o 68 opera
atravs de um auxiliar, temporizado em 3 a 4 ciclos.
De B em diante, opera o 21, que fecha seu contato, mas a
abertura do disjuntor no ocorre, pois o 68 no permite.
No caso de curto:
H uma brusca mudana de impedncia. Existindo um curto em C, a
impedncia vista pelos rels 21 e 68 muda bruscamente de T para C,
havendo abertura do disjuntor pela operao do 21.
8.6.9. Ajuste da Proteo com Rels de Distncia
Os rels de distncia so ajustados baseando-se na impedncia de
seqncias positiva entre o ponto de ligao do rel at o ponto de
alcance desejado (no se esquecendo de referir a impedncia da linha
de transmisso para o secundrio dos TCs).
Para falhas FASE, os rels devem operar para: falhas 3, 2 e 2T.
De uma maneira geral, para faltas entre fases, os rels podero ser
ajustados
segundo a filosofia abaixo: 8.6.9.1-- Rels de Distncia de 1a
Zona Z1 1 Finalidade: realizar a proteo instantnea da linha. Logo,
no possui rel auxiliar de tempo. Deve ser ajustado para ver 80 a
90% da impedncia total da linha porque:
Sendo a sua operao instantnea, possui a tendncia de aumentar o
alcance devido componente DC da corrente de falha.
Garante a coordenao com os rels de outra extremidade da linha
Pode haver erros nos dados usados para clculo do ajuste. O prprio
rel no perfeito.
Figura 8.24
8.6.9.2 Rel de Distncia de 2a Zona - 21 2 A principal funo da
zona 2 proteger o restante da linha para alm do alcance
da zona 1. Logo, ela dever ser ajustada para defeitos no final
da linha, mesmo com
-
28
resistncia de arco. Para que ele possa sobrealcanar o terminal
remoto, a operao da zona 2 ser sempre temporizada, para obtermos a
coordenao com a proteo das linhas adjacentes;
Realiza a proteo do trecho de linha no protegido pelo 21-1. Deve
ser ajustado
para ver 110% a 120% (pelo menos) da impedncia da linha, pelos
seguintes motivos:
Possui tendncia de diminuir o alcance devido resistncia de arco
(que faz com que ele veja uma impedncia da linha bem maior).
Erro dos dados usados para o clculo do ajuste. Erro nos TCs e
TPs. Diminui o alcance devido ao efeito de fontes intermedirias de
corrente. 8.6.9.3. Coordenao do Tempo do Auxiliar do 21 2 a) Linha
no em anel
Figura 8.25
al) Falhas na linha L1: Falha em F [Dentro do alcance do 21 1 de
(1) e (2)]:
ATUAM: Em (1) : 21 1 e 21 2 Em (2) : 21 1 e 21 2
Os disjuntores A e B devem ser abertos na seguinte seqncia: 1.
Pela atuao dos 21 1 instantaneamente. 2. Ou pela atuao dos 21 2,
temporizados como retaguarda:
-
29
OBS.: Em A e B devemos ter
12 ZZTT >
2ZT : tempo de atuao do rel auxiliar TX do 21 2
1ZT : tempo de atuao do rel 21 1 (instantneo)
Falha em F1 (fora do alcance do 21 1 de (1)):
Rels que vm a falha Em (1) : 21 2 Em (2) : 21 1 e 21 2 Em
conseqncia: o disjuntor A aberto pelo 21 2 + TX o disjuntor B
aberto pelo 21 1 ou 21 2 + TX. Concluso: B dever abrir antes de
A.
a2) Falhas na linha L2: Em F2 (dentro do alcance de 21 1 e 21 2
de (2) e do 21 2 de (1)).
Rels que vm a falha: Em (1) : 21 2 Em (2) : 21 1 e 21 2
O disjuntor C deve ser aberto na seguinte seqncia:
1o) pela atuao de 21 1 de (2) instantaneamente 2o) ou atravs do
21 2 + TX de (2) 3o) como retaguarda, o 21 2 + TX de (1) poder
abrir o disjuntor A, logo, devemos ter
22 ZZTT >
Onde: 2Z
T : tempo do TX de A em (1)
2ZT : tempo de TX de C em (2) A temporizao de Tz2 varia entre
0,3 e 0,5 segundos
-
30
b) Linha em anel Neste caso, deve-se ajustar os TXs de todos os
21 2 no mesmo tempo, em torno de 0,4 segundos.
Figura 8.26
Motivo: Seja a falta F1, na linha L2: o 21 2 de A poder ver e
dever operar em um
tempo superior ao do 21 2 de E. Logo, Tz2(A) < Tz2(E).
Considerando, em seguida, a falha F2, na linha L1:
O 21-2 de E poder ver e dever operar em um tempo SUPERIOR ao do
21-2
de A. Logo )A(2)E(2 ZZ TT < Essa uma condio de ajuste
invivel, devido possibilidade de existir a falta F1, na linha
L2.
Pelo exposto, conclui-se que os tempos dos 21 2 devem ser
iguais.
Zona 3: sua funo prover retaguarda para as linhas adjacentes, e
seu alcance ser de 100% da linha protegida, mais 100% da linha
adjacente.
A operao dessa proteo tambm temporizada, objetivando-se a
coordenao com a linha adjacente e tambm com a zona.
-
31
8.7. Teleproteo 8.7.1. Introduo Dois objetivos so importantes,
em um sistema de proteo de linhas de transmisso:
1. Rapidez na eliminao dos defeitos dentro do circuito a ser
protegido, proporcionando, com isto, menor tempo de exposio s
elevadas correntes de defeito e menor possibilidade de repercusso
do distrbio;
2. Seletividade.
Nos esquemas convencionais, difcil a proteo ser, ao mesmo tempo,
seletiva e rpida. Vejamos a figura 8.27.
Figura 8.27: Objetivos da proteo de linha de transmisso.
No arranjo da figura superior, se quisermos ser seletivos,
deveremos ajustar o
rel da subestao 1 para alcanar em torno de 90% da linha. No caso
de uma falta em A, o defeito somente ser eliminado aps um tempo t2,
perdendo, portanto, em rapidez.
Por outro lado, se quisermos ser rpidos na deteco da falta em A,
possivelmente teremos que ajustar o rel da Subestao 1 para alcanar
alm da subestao 2. Assim, caso ocorra um defeito em B, o disjuntor
da Subestao 1 se abrir desnecessariamente, perdendo, portanto, em
seletividade.
A teleproteo um sistema de proteo onde um terminal informado
pelo terminal remoto, atravs de um sinal recebido (via microondas,
carrier, fibra tica ou telefonia), da deteco de um defeito, para
que seja comandada ou no a abertura do disjuntor da linha. A
vantagem principal desse processo que o mesmo altamente seletivo
(para abrir os disjuntores das duas extremidades da linha, os rels
dos dois lados devem ver a falta) mas ainda permite que a proteo
seja ultra-rpida. Isto porque o terminal remoto, possuindo sensores
adequados para sentirem a direo do fluxo da corrente de defeito,
fornece quase que instantaneamente essa informao ao outro terminal.
A figura 8.28 mostra uma situao em que, um curto externo, faz com
que o rel do lado esquerdo da linha veja a falta e outro (do lado
direito) no. Assim, o rel que no v a falta, permanece enviando um
sinal (denominado de guarda) que no permite que nenhum disjuntor
desta linha abra para esta falta externa.
-
32
Figura 8.28 Princpio de funcionamento de teleproteo.
8.7.2. Mtodo mais comum para transmisso de sinal
O mtodo mais usado para transmisso de sinal para teleproteo o
carrier. Este mtodo muito utilizado para a proteo primria. O
processo consiste em usar-se a prpria linha de transmisso como meio
de propagao. As principais partes componentes do equipamento de
onda portadora so:
transmissor e receptor; capacitores de acoplamento; unidade de
sintonia; filtro de onda.
A figura 8.29 ilustra o arranjo carrier:
Figura 8.29 Esquema de proteo com sinal carrier.
-
33
8.7.3. Componentes do Equipamento Carrier 8.7.3.1. Transmissor e
Receptor
So equipamentos semelhantes aos usados em rdio-comunicaes, porm,
operando com freqncias menores (da ordem de 30 a 300 KHz). O
transmissor, uma vez ligado, emitir um sinal de onda portadora numa
freqncia fixa, para a qual for calibrado. O receptor, calibrado
tambm para essa freqncia, receber o sinal, que ser utilizado
conforme adiante veremos. 8.7.3.2. Capacitores de Acoplamento
A funo dos capacitores de acoplamento permitir a conexo do
circuito de baixa tenso (transmissor ou receptor) ao circuito de
alta tenso (linha de transmisso). Esses capacitores oferecem uma
baixa impedncia s correntes de alta freqncia, (como o caso da
corrente de onda portadora) e uma elevada impedncia s correntes de
baixa freqncia (como o caso da corrente normal da linha de
transmisso). 8.7.3.3. Unidade de Sintonia
A unidade de sintonia tem como finalidade reduzir ao mnimo as
perdas resultantes de transferncia da corrente de onda portadora
entre o transmissor e a linha de transmisso, ou entre esta ltima e
o receptor. Essa unidade consiste essencialmente de um indutor
varivel e de um transformador, conforme mostra a figura 8.30.
Figura 8.30 Unidade de sintonia.
A impedncia permite, se ajustada devidamente, que o circuito
capacitor-
unidade de sintonia fique em ressonncia com a freqncia
estabelecida para a onda portadora. O transformador permite o
acasalamento entre a impedncia caracterstica da linha de transmisso
e a do cabo que liga o transmissor ao equipamento de acoplamento
linha (sendo diferentes as impedncias caractersticas da linha e do
cabo, o transformador o meio usado para se efetua a necessria
interligao entre os dois). 8.7.3.4. Filtro de Onda
O filtro de onda (ou unidade de bloqueio) tem como finalidade
confinar a corrente de onda portadora linha de transmisso que lhe
serve de condutor. Cada unidade composta por uma indutncia e uma
capacitncia em paralelo, formando um
-
34
circuito ressonante com a freqncia estabelecida para a onda
portadora. Oferece, portanto, uma impedncia mxima sua circulao e,
conseqentemente, bloqueia a sua passagem. Este filtro oferece uma
impedncia desprezvel corrente de carga nominal, no prejudicando,
portanto, o transporte normal da energia atravs da linha de
transmisso. 8.7.4. Tipos de Teleproteo Os arranjos mais comuns,
usados em teleproteo, so os seguintes: 8.7.4.1. Comparao Direcional
por Bloqueio A filosofia da proteo denominada comparao diferencial
por bloqueio (directional comparison blocking) pode ser entendida
pela figura 8.31. Basicamente, cada terminal possui um conjunto
transmissor/receptor operando na mesma freqncia e rels detectores
de falta (pilot (P) e Start (S)), que apenas operam para defeitos
ocorridos em um sentido predeterminado. Assim sendo, os rels P so
conectados de modo a s operarem para defeitos ocorridos no sentido
da linha protegida e os rels S, para defeitos atrs da linha. Os
sistemas de proteo contra defeitos entre fases e entre fase e terra
so independentes.
Os detectores de faltas entre fases so rels de distncia (21P e
21S) e os detectores de falta a terra so rels de sobrecorrente
direcionais residuais (67P e 67S). Outro elemento importante o rel
85 (carrier) que o elemento acoplado ao receptor carrier,
encarregado de bloquear ou no a abertura dos disjuntores, de acordo
com a informao do receptor.
Figura 8.31 Comparao direcional por bloqueio: esquema
simplificado.
A filosofia de atuao desse arranjo pode ser entendida atravs da
figura acima e
das seguintes condies de faltas que sero analisadas:
-
35
Defeito interno em F2 nesse caso, os rels PA e PB operam
comandando o trip para seus respectivos disjuntores, no havendo
partida do carrier e, conseqentemente, no havendo sinal de
bloqueio, permanecendo os contatos N.F. dos rels 85 (carrier)
fechados, completando-se o circuito de disparo. Defeito externo em
F1 para o defeito em F1, os rels PB e SA operam. No entanto, a
abertura do disjuntor B bloqueada porque o rel 85 de A (SA) v esta
falta (externa) e emite um sinal de bloqueio (transmitido pelo
transmissor TA e recebido pelo receptor RB) que traduzido na estao
B pela abertura do contato NF do rel 85B. A no abertura do
disjuntor A garantida tambm por este sinal de bloqueio (que causa a
abertura do contato NF local).
Como se v, necessria uma perfeita coordenao dos tempos
envolvidos, de modo que, na situao mostrada, no haja uma abertura
incorreta do disjuntor B, seja pelo atraso no recebimento do sinal
de bloqueio vindo de A, seja pela excessiva rapidez do rel PB. Essa
coordenao normalmente levada em considerao por uma lgica existente
no esquema, que permite a coordenao e refora a sensibilidade dada
aos rels quando do ajuste.
importante notar que, neste tipo de arranjo, o carrier est
normalmente OFF, ou seja, no h sinal sendo enviado em situao
normal. Haver transmisso apenas quando ocorrer uma falta detectada
pelos rels START.
Outro fato importante que, nesse esquema, o chaveamento de um
transmissor faz com que haja tambm a recepo local.
Outra lgica adicional usada a parada do carrier pelos rels
pilot. Isto , o transmissor impedido de operar pelo rel pilot
local, assegurando, dessa forma, que no haver transmisso de sinal
de bloqueio para defeitos internos.
Pelo exposto, nota-se rapidez e seletividade na eliminao de
defeito e conclui-se que este o esquema ideal para uso de carrier,
uma vez que s haver transmisso de sinal para defeitos externos
linha, garantindo-se uma tima qualidade do sinal de bloqueio.
Uma outra funo adicional existente nesse esquema que, uma vez
partido o transmissor para envio de sinal de bloqueio, este mantido
por algum tempo (cerca de 150 ms), mesmo que o sensor S que
originou a transmissor tenha desoperado. A razo disto pode ser
acompanhada pela figura 8.32.
-
36
Figura 8.32 Falta em F4: sentido de fluxo de corrente
Nesta figura, h uma falta (F4) na linha 3 4 (prximo barra B), de
tal forma
que as correntes de contribuio para o defeito tm o sentido
indicado pelas setas. O comportamento da proteo ser o seguinte:
na linha 1 2, os rels P1 e S2 operariam, sendo o disjuntor 1
bloqueado pelo sinal enviado de B para A pela operao do rel S2.
Na linha 3 4, h a operao dos rels P3 e P4, detectando-se o
defeito interno linha.
Suponha-se ainda que o disjuntor 4 o primeiro a ser aberto,
ocorrendo, no disjuntor 3, um atraso na abertura. Nessas condies, a
distribuio de correntes de defeitos aquela mostrada na figura 8.32.
Nesse perodo de transio, os seguintes fatos ocorreriam:
desoperao do rel S2 e conseqente cessao de envio de sinal de
bloqueio de B para A;
operao do rel P2 (caso haja suficiente corrente), preparando o
circuito de abertura do disjuntor para a desoperao do rel P1 e
operao do rel S1.
Observe-se que tudo isto possvel de ocorrer, caso haja um
defeito na proteo
do disjuntor fazendo com que haja um retardo na sua abertura.
Nessas condies, poderia ocorrer:
uma abertura indevida do disjuntor 2 (caso o rel P2 fechasse
seus contatos antes do recebimento do sinal de bloqueio de A para
B);
ou uma abertura incorreta do disjuntor 1 (caso o contato do rel
P1 permanecesse fechado, quando o sinal de bloqueio fosse removido
pela desoperao do rel S2).
-
37
Por esse motivo, um retardo intencional na desoperao dos rels 85
introduzido, garantindo assim a definio dos estados dos rels e
mantendo o sinal de bloqueio por um perodo tal que cesse a situao
transitria. 8.7.4.2. Comparao Direcional por Desbloqueio
O esquema de desbloqueio (unblocking) mais simples na sua
concepo do que o bloqueio porque, como pode ser visto na figura 34,
s necessrio, por cada terminal, um sensor de defeito olhando no
sentido da linha protegida, no sendo necessrio o rel START.
Figura 8.33: Comparao direcional por desbloqueio: esquema
simplificado.
Outra caracterstica importante que o sinal de bloqueio est
permanentemente
presente (transmissor ON), s deixando de haver sinal quando da
deteco de um defeito interno ou externo linha.
Para que haja trip em um terminal, necessrio que o rel (P) opere
e o receptor receba sinal de desbloqueio.
Com o auxlio da figura 8.33, passamos a descrever o
funcionamento dessa
proteo: Supondo-se falta externa em F1: haver a operao do rel P2
que atuar
no carrier, desbloqueando o circuito de abertura do disjuntor 1,
que, entretanto, no se abrir, porque no houve a operao do rel P1.
Por outro lado, o disjuntor 2 tambm no se abrir, porque, embora
houvesse a operao do rel P2, o sinal de bloqueio mantido pela no
operao do rel P1.
Para um defeito interno em F2: h a operao dos rels P1 e P2,
sendo
completamente cancelado o sinal de bloqueio, com a conseqente
desoperao dos rels 85-1 e 85-2, sendo, ento, dado o comando de
abertura dos disjuntores 1 e 2.
-
38
Em termos de transmisso de sinal, esse esquema apresenta as
mesmas vantagens do esquema de bloqueio, uma vez que no h
transmisso de sinal para defeitos internos linha.
Em termos de segurana no bloqueio para defeitos externos, esse
esquema apresenta a vantagem de j possuir o sinal presente. Assim,
quando um rel P operar para um defeito externo, j encontrar o
caminho de trip bloqueado. Note-se que, desse modo, no to grave o
problema da coordenao de tempos.
Outra vantagem apresentada por esse esquema que, estando os
transmissores permanentemente em ON, h uma constante superviso do
nvel do sinal carrier, podendo-se dessa forma, diminuir a
periodicidade dos testes. 8.7.4.3. Transfer Trip
Antes da descrio do esquema propriamente dito, algumas observaes
devem ser feitas. Nos esquemas de transfer trip, so necessrios dois
equipamentos distintos, operando em freqncias diferentes e
suficientemente afastadas para que no haja interao entre os dois
equipamentos. Assim sendo, conforme mostrado na figura 13.34, o
transmissor T1 e o receptor R1, localizados nas subestaes B e A,
respectivamente, operam na freqncia f1, enquanto que o transmissor
T2 e o receptor R2, localizados nas subestaes A e B,
respectivamente, operam na freqncia f2.
Figura 8.34: Transfer trip: esquema simplificado.
Durante a operao normal, os transmissores no esto chaveados,
emitindo,
entretanto, um sinal contnuo, chamado sinal de guard, que faz
com que os rels G1 e G2 dos receptores R1 e R2 fiquem operados,
mantendo seus contatos N.F abertos.
Os sinais de guard tm a funo bsica de supervisionar os canais,
fazendo tambm parte de uma lgica necessria para diminuir a
probabilidade de operao indevida, causada por rudo ou defeitos
semelhantes.
-
39
Quando um transmissor chaveado para transmisso, ele desvia o
sinal de sada da freqncia de guard para a freqncia de trip. Desse
modo, deixando de haver sinal de guard, haver a desoperao do rel de
guard correspondente e, com a emisso da freqncia de trip,
energizado um rel de trip.
Um fator que limita o uso desse esquema o fato de os rels
sensores terem que ser ajustados para no alcanarem o terminal da
linha (normalmente ajustados de 80 a 90% da linha). Para rels de
distncia, isto normalmente conseguido, mas para rels de corrente
dificlimo, a no ser em casos especficos.
O entendimento do funcionamento bastante fcil, uma vez que os
rels sensores s operam para defeitos internos linha. A operao de um
deles faz com que seja aberto o disjuntor local e enviado sinal de
transfer trip para o outro terminal. Esse tipo de esquema
normalmente usado nos seguintes casos: Proteo de Reator Shunt: Por
sua localizao, o reator necessita de que os disjuntores de ambos os
terminais se abram para isol-lo de um defeito nele ocorrido. Nesse
caso, o transfer trip partido pelos rels de proteo do reator, como
rel de gs, diferencial , etc. Proteo Contra Sobretenses: So casos
em que a presena de uma linha aberta em apenas um terminal
ocasionaria nveis de tenso inaceitveis para os equipamentos,
havendo assim, a necessidade do uso da transferncia de disparo.
Linhas Conectadas a Fontes muito Pequenas: o caso tpico em que uma
linha de interligao conecta dois sistemas sendo um deles de pequena
gerao, de modo que, quando da ocorrncia de defeitos na linha, no h
corrente de curto-circuito necessria para sensibilizar os rels
convenientemente. Isto pode ser melhor entendido pela figura
8.35.
Figura 8.35 Fonte fraca.