Reles Em Media Tenso ABB

Aplicaes de relsem Mdia TensoAlexandre Piatniczka (Piati)IntroduoAlexandre PiatiEngenheiro de AplicaesTpicos: Histrico Zonas de Proteo TCs TPs Medies e conexes Solues de proteoSistema de potnciaIntroduo Rels eletromecnicos 1 gerao, medio primrias 2 gerao, auto alimentao proveniente dos transformadores de proteo Rels requerem TCs e TPs com grande potncia Grande risco de saturao dos TCs, especialmente quando huma grande quantidade de componente DC na falta Muitas partes mecnicas, requer manuteno regular Ajustes imprecisos e baixa sensibilidadeCurva de resposta de TCsSadasecundriaCorrente primria /In1001010,10,010,0010,01 0,1 1 10 100 1000SaturaoTransformador conventionalcom ncleo ferrosoResposta tpica de transformadoresExemplo de painel de proteo eletromecnicaIntroduo Rels estticos Fonte de alimentao externa Baseado em eletrnica analgica ou digital Rel necessita de TCs e TPs com menor potncia Ajustes mais precisos Maiores faixas de ajustes Dimenses menoresIntroduo Rels numricos Tecnologia microprocessada fornece as mesmasfuncionalidades dos rels estticos e mais Diversas funes de proteo integradas em um nico rel Auto superviso de hardware e software Enorme quantidade de informao devido a comunicao Proteo, medio, controle, monitoramento de condies, comunicao e etc caixas chamadasterminais de proteoExemplo de painel de proteo numrica Introduo Objetivos da proteo Detectar todas as faltas eltricas e algumas condies anormais de operao Proteger seres humanos e propriedades do sistema eltrico A proteo deve ser seletiva Disconectar a menor parte possvel do sistema eltrico A operao deve ser rpida e sensvel Perigo de morte, destruio e distrbios devem ser minimizados A estabilidade do sistema deve ser garantido em todas condies Proteo deve cobrir 100% da rea a ser protegida Proteo deve ser confivel e simples Testes de comissionamento da proteo devem ser possveis de ser realizado no local da instalaoFalha de proteoZonas de Proteo Proteo deve cobrir 100% da rea a ser protegidaInstrumentos de medio Transformadores de corrente (TC)P1P2S1S2I1AI2P1 1S11S2A2S12S23S13S2P2C1P2C2S1 S2P1NcIeo e enioIanenlode nedioNcIeo e enioIanenlode pioleoNcIeo e enioIanenlode pioleoTiansfoinadoi de lis ncIeosReIe 1ReIe 2Tiansfoinadoi de un ncIeoDois enioIanenlos piiniiosInstrumentos de medio Transformadores de Corrente (TC)Principais funes dos transformadores de corrente: Diminuir o nvel de corrente primria para valores adequados aosintrumentos de medio e proteo Padronizar medidores e rels secundrios Proteger equipamentos secudrio sensveis de sobrecargas Possibilitar um sistema de medio e proteo centralizadoInstrumentos de medio Transformadores de Tenso ou Potencial (TP)A A AN N Nn n na a aEnrolamentoprimrioV V VA A AN N Ndndadn dnda daVConexo delta abertopara medio de tenso residualEnrolamentosecundrioTenso piincipaI 13,8 kVTenso NoninaIdopiiniio138OO/Tenso NoninaIdo secundiio 1OO /33EnrolamentoprimrioEnrolamentosecundrioInstrumentos de medio Transformadores de Tenso ou Potencial (TP)Principais funes dos transformadores de potencial: Diminuir o nvel de tenso primria para valores adequados aosintrumentos de medio e proteo Padronizar medidores e rels secundrios Possibilitar um sistema de medio e proteo centralizadoInstrumentos de medio Medio pelos relsSensor de correnteSensor de tensoTCTPTipos de faltas em sistemas de potnciaa) a) three-phase Trifsica b) phase-to-phase d) Falta terrac) phase-to-phase-to-earth b) Fase-Fase d) earth fault e) Falta cross-countrye) cross-country fault c) Fase-fase terra e) condutor rompido~~R R X XL1 L1~~R R X XL2 L2~~R R X XL3 L3R RL L X XL LL La a l l c c e e d d Le fMedies e conexes Princpios de medio Sobrecorrente no direcional(curto circuito) Sobrecarga Desequilbrio Discontinuidade de fase Subcorrente ou perda de cargaMedies e conexes Princpios de medio Sobrecorrente no direcionalde falta terra Somatrio residual TC toroidalMedies e conexes Princpios de medio Sobre / Subtenso FrequnciaMedies e conexes Princpios de medio Falta terra Tenso residualMedies e conexes Princpios de medio Sobrecorrente direcional e nodirecional Sobrecorrente direcional e nodirecional de neutro Sobrecorrente por restrio de tenso Proteo de distncia Sobre / Sub magnetizao Sobre / Sub potncia e potnciareversa Sobrecarga Desequilbrio Discontinuidade de faseMedies e conexes Princpios de medio Proteo diferencialMedies e conexes Princpios de medio Proteo diferencialFalta terra restritaMedies e conexes Princpios de medio Corrente residual Princpio de corrente diferencialMedies e conexes Princpios de medio Proteo de banco de capacitores (REF54_)Medies e conexes Princpios de medio Proteo diferencial de barraProteo de sobrecorrente 50/51 Atuao por tempo definido0,010,1110100 1000 10000Current/ATime/st>I>t>>I>>3 I >3 I >>Proteo de sobrecorrente 50/51 50N/51N[ ] k1II

s t

>= t = tempo de operao em segundos k (ou k0)= ajuste multiplicador de tempo TMS Dial I = corrente de fase I> (ou I0>)= corrente de partida ajustada120 1,0 Longo tempo inversa80,0 2,0 Extremamente inversa13,5 1,0 Muito inversa0,14 0,02 Normal inversaCurva inversa tempo/correnteProteo de sobrecorrente 50/51 50N/51NComportamento trmico de um motorProteo por imagem trmica 49 Estator / / / / trip [%]100500Partida Trabalho em corrente de plena cargaRotor

a

iProteo por imagem trmica 49 Ajustes da proteo I

= corrente de mxima carga = constante de tempo a= temperatura de alarmed) Line break down and single phase earth-fault on the load sideProteo de desequilbrio de fase 46 1020 30 4050 60 70 8090 100I/ IL[%]100806050403020108654321t s12020408060100120tsde tenso na barraMMMMMMProteo de desequilbrio de fase 46 Desequilbrio de corrente em um motor pode causar um desequilbrio0%20%40%60%80%100%MV70% 15% 10% 5%HV93% 4% 2% 1%Falta terra Faltafase-fase Fase-fase terraFaltatrifsicaFonte:IEEE Power System Relaying Committee Working Group 1992overhead linesReligamento automtico 79 Religamento automtico 79Religamentos com sucessoFonte:Elmore, Walter(1994). Protective Relaying Theory and Applications, USA1religamento2religamento3religamentoSem sucesso83,3 %10,0 %1,4 %5,3 %Impacto de falta por arco no cubculo0100 200 300 400 500t/msEstruturas metlicasCobreIsolaoDestruio completa do cubculoDanosDerretimento ou queimaImpacto de falta por arco no cubculoTRIP = primeiro disparo (atraso t>) CBFP = segundo disparo se CB2 falhar (atraso 0.1...1 s)Falha de disjuntorX XXTRIPCBFPCB1CB2 CB3MEDIOSuperviso do circuito de disparo Interligao de todos osrels em rede Visualizao em tempo real: da SE estado de operao Medies (A, V, .) Registros de: eventos de operao eventos de falta Banco de dados Acesso via LAN (TCP/IP)Software MICROSCADASistemas de Superviso e Controle de SEs Exemplo de topologia - Rede em anel (loop)Fibra ticaRS 232 ou RS 485Protocolos de comunicao: SPABUS ou IEC 870-5-103 (ambos at 19,2kbps)Sistemas de Superviso e Controle de SEs Exemplo de topologia - Rede em varalMODBUS - RS 485RS 232Protocolos de comunicao: MODBUS ou DNP 3.0 (ambos at 19,2kbps)RS 232 / RS 485 ConverterSistemas de Superviso e Controle de SEs Exemplo de topologia - Rede em estrelaProtocolos de comunicao: LON bus (ECHELON) 1,25MbpsLONBUS - Fibra ticaSistemas de Superviso e Controle de SEsTopologia 1: Barramento de dadosHSIEquip 1rios. TCs/TPs Equip 1rios. TCs/TPsControledo vo ARelARelBControledo vo BRelARelBEngenharia/MonitoramentoCentro de controleRoteadorBarramentode dadosda subestaoBarramento de dados usando 61850-9-1HSIEngenharia/MonitoramentoCentro de controleRoteadorBarramentode dadosda subestaoEquip 1rios. TCs/TPsControledo vo ARelARelBEquip 1rios. TCs/TPsControledo vo BRelARelBTopologia 2: Barramentos de dados e de processoHSIControledo vo ARelARelBEquip 1rios.ModernosTCs/TPsModernosControledo vo BRelARelBEquip 1rios.ModernosBarramento do processoBarramento do processoTCs/TPsModernosBarramentode dadosda subestaoEngenharia/MonitoramentoCentro de controleRoteadorChaveador ChaveadorTopologia 3: Barramento de dados comumHSIEngenharia/MonitoramentoBarramento comumde processo e de dadosda subestaoCentro de controleRoteadorControledo vo ARelARelBEquip 1rios.ModernosTCs/TPsModernosControledo vo BRelARelBEquip 1rios.ModernosChaveadorChaveadorTCs/TPsModernosTopologia 4: Barramento de dados em anelControledo vo ARelARelBEquip 1rios.ModernosTCs/TPsModernosControledo vo BRelARelBEquip 1rios.ModernosEthernet em anel com ChaveadoresChaveadorRoteadorHSIEngenharia/MonitoramentoBarramentode dadosda subestaoBarramento do processoCentro de controleBarramento do processoTCs/TPsModernosChaveadorPerguntas???www.abb.com/[email protected]