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RELÉ DE PROTEÇÃO DE ALIMENTADOR

MEMÓRIA DE CÁLCULO PARA OS AJUSTES DO SEL-751A

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ÍNDICEPÁG.
1. INTRODUÇÃO3
2. CARACTERÍSTICAS DO RELÉ SEL-751A6
2.1. Funções de Proteção7
2.2. Funções de Medição8
2.3. Funções de Monitoramento8
2.4. Funções de Controle9
2.5. Integração e Comunicação10
2.6. Outras Características10
2.7. Kit Retrofit (Opcional)1
3. MEMÓRIA DE CÁLCULO12
3.1. Correntes de curtos-circuitos12
3.2. Global12
3.3. Group 153
3.4. Front Panel163
3.5. Report174
3.6. Port F178
3.7. Port 1180
3.8. Port 2198
3.9. Port 3 / 4209
3.10. Modbus User Map223
3.1. DNP Maps224
4. ANEXOS227
4.1. Anexo I227
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1. INTRODUÇÃO

O presente documento tem a finalidade de apresentar um exemplo de memória de cálculo e a respectiva parametrização dos ajustes, para o Relé de proteção de alimentador SEL-751A, utilizado na proteção de um alimentador de 13,8 kV, conforme Figura 1.

Figura 1 – Aplicação dos relés SEL-751A

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Este documento é apenas um exemplo de memória de cálculo para o relé SEL- 751A, o profissional que irá executar os estudos deve ser qualificado para tal tarefa e utilizar de outras literaturas, não tomando este documento como única referência. Devido à complexidade e inúmeros detalhes das subestações onde o relé SEL-751A pode ser usado, a SCHWEITZER ENGINEERING LABORATORIES não se responsabiliza por qualquer uso inadequado deste documento e que venha a causar danos.

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Diagrama de Conexão

O diagrama de conexão da Figura 2 ilustra as entradas, saídas e portas de comunicação do relé SEL-751A.

Figura 2 – Entradas, Saídas e Portas de Comunicação do Relé SEL-751A

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2. CARACTERÍSTICAS DO RELÉ SEL-751A

O Relé de Proteção de Alimentadores SEL-751A fornece uma excelente combinação de funções de proteção, monitoramento, controle e comunicação, incluídas num pacote industrial.

Funções de Proteção Padronizadas. Efetue a proteção de linhas e equipamentos usando elementos de sobrecorrente de fase, seqüência negativa, terra-residual e terra-neutro. Implemente esquema de rejeição de cargas e outros esquemas de controle usando proteção de sub/sobrefreqüência baseada em corrente e esquema falha de disjuntor para um disjuntor tripolar.

Proteção contra Arcos Voltaicos Opcional. Use o SEL-751A com elementos de proteção e entradas opcionais para o detector de arco voltaico via quatro canais de fibra óptica. Elementos ajustáveis de sobrecorrente de fase e neutro para detecção do arco voltaico, combinados com elementos para detecção da luz indicativa da formação do arco voltaico, propiciam uma atuação rápida, segura e confiável da proteção durante eventos com arco voltaico.

Funções de Proteção Opcionais. Use o SEL-751A com uma das opções de entrada de tensão para fornecer elementos de sub/sobrefreqüência, taxa de variação da freqüência, sub/sobretensão, check de sincronismo, monitor da tensão dc das baterias da subestação, detecção de arco voltaico, potência e elementos de medição da demanda.

Controles do Operador e Religamento. Facilidade para abertura e fechamento do disjuntor através de quatro botões de pressão programáveis no painel frontal. Implemente funções de controle local e remoto, e efetue religamento seletivo com verificações de tensão e sincronismo (opcional).

Software para Ajustes do Relé e das Lógicas. O Software AcSELerator QuickSet® SEL-5030 reduz os custos de engenharia para programação das lógicas e dos ajustes do relé. As ferramentas do Software AcSELerator QuickSet facilitam o desenvolvimento das equações de controle SELogic®.

Medição e Monitoramento. Use as funções de medição incorporadas para eliminar os dispositivos de medição montados separadamente. Analise os relatórios do Registrador Seqüencial de Eventos (“Sequential Events Recorder” – SER) e os relatórios oscilográficos dos eventos para agilizar o comissionamento, testes e diagnósticos pós-falta. O protocolo de mensagens não solicitadas do SER permite a coleta de mensagens binárias do SER ao longo da subestação. A opção com detecção de arco voltaico fornece relatórios de evento e medição da intensidade da luz para os propósitos de comissionamento e captura dos eventos com arco voltaico para análise.

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Entradas de Tensão com Conexão em Estrela ou Conexão em V. As entradas de tensão opcionais permitem a conexão das entradas de tensão do relé em estrela, V com dois TPs (“open-delta”) ou individual.

Recursos Adicionais Padronizados. O SEL-751A também inclui Modbus® RTU, compatibilidade para Event Messenger, tecnologia de comunicação MIRRORED BITS®, perfil de carga, monitoramento do desgaste do disjuntor, suporte para 12 RTDs externos (SEL-2600), entrada IRIG-B, equações SELogic avançadas e protocolo para os sincrofasores em conformidade com a norma IEEE C37.118.

Recursos Opcionais. Selecione a partir de uma ampla oferta de recursos opcionais, incluindo IEC 61850, DNP3 serial e LAN/WAN, Modbus TCP/IP, 10 RTDs internos, entradas e saídas (I/Os) analógicas/digitais expandidas, entradas de tensão, entradas de fibra óptica para a função de detecção de arco voltaico, portas de comunicação EIA-232 ou EIA-485 adicionais, porta serial de fibra óptica, portas Ethernet de fibra óptica ou cobre, simples ou dual, e etiquetas configuráveis.

2.1. Funções de Proteção

• 50/51 - Sobrecorrente de fase instantânea e temporizada; • 50/51G - Sobrecorrente residual instantânea e temporizada;

• 50/51N (ou GS) – Sobrecorrente instantânea e temporizada de neutro ou terra;

• 50/51Q (46) - Sobrecorrente instantânea e temporizada de seqüência negativa;

• 50PAF – Sobrecorrente de fase instantânea de alta velocidade para detecção de arco voltaico (opcional);

• 50NAF – Sobrecorrente de neutro instantânea de alta velocidade para detecção de arco voltaico (opcional);

• 49 – elemento térmico (opcional), com a utilização de RTDs;

• 81 – Sub / Sobrefreqüência e taxa de variação de freqüência (opcional);

• 27/59 - Subtensão e sobretensão fase-neutro ou entre fases (opcional);

• 5 – Fator de potência (opcional);

• 60 - Perda de potencial (opcional);

• 59Q (47) – Sobretensão de seqüência negativa (fase reversa) (opcional);

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• 59N – Sobretensão de seqüência zero (opcional), quando utilizados 3 TP a quatro fios.

• 86 – Bloqueio;

• 50/62BF – Falha de disjuntor;

• 79 – Religamento Automático (4 tentativas) (opcional);

• 32 – Direcional de potência (opcional);

• 25 - Check de Sincronismo (opcional);

• AFD – Detecção de arco voltaico (opcional).

2.2. Funções de Medição

• Correntes de fase (IA,IB, IC), de neutro (IN), residual (IG), correntes de seqüência negativa (3I2) e zero (3I0);

• Tensões de fase (VA,VB,VC), tensões fase-fase (VAB,VBC,VCA), tensão de sincronismo (Vs), de seqüência negativa (3V2), seqüência zero (3V0) e tensão DC (Vbat);

• Potência aparente, ativa e reativa trifásica;

• Fator de potência trifásico;

• Energia ativa e reativa trifásica;

• Freqüência;

• Medição de temperatura com até 12 RTDs (através do módulo externo

SEL-2600) ou 10 RTDs com cartão interno. Tipo do RTD configurável: Pt100, Ni100, Ni120 ou Cu10 (opcional);

• Medição sincronizada de fasores.

2.3. Funções de Monitoramento

• Oscilografia de 15 (até 23 relatórios) ou 64 ciclos (até 5 relatórios). Resolução de 16 amostras/ciclo;

• Seqüência de eventos, armazena os últimos 1024 eventos;

• Relatório de Curva de Carga (load-profile), com coleta de até 17 grandezas analógicas com intervalos programáveis (5, 10, 15, 30 ou 60min.);

• Monitoramento do sistema de alimentação auxiliar C, fornecendo alarme para sub ou sobretensão.

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2.4. Funções de Controle

STANDARD: 2 entradas e 3 saídas digitais;

• Número de entradas e saídas binárias: • Placas adicionais (até 3 placas):

04 Entradas para sensores de luz para detecção de arco voltaico;
10 RTD’s internos;
4 Entradas e 4 Saídas Digitais;
4 Entradas Digitais e 4 Saídas Digitais de Estado Sólido
8 Entradas Digitais
3 Entradas e 4 Saídas Digitais e 1 Saída Analógica (4-20mA)
8 Entradas Analógicas (até ±10V ou ±20mA)
4 Entradas e 4 Saídas Analógicas (até ±10V ou ±20mA)
3 Entradas de Tensão AC (VA, VB, VC)
5 Entradas de Tensão AC (VA, VB, VC, Vsync, Vbat)
Porta serial EIA-232/485
Comunicação DeviceNet – EIA-485

• 86 – Retenção de sinal de disparo;

• Pushbottons frontais personalizáveis para controle local;

Programação por equações lógicas e matemáticas SELogic® para controle local e remoto, possuindo os seguintes elementos:

• 32 chaves locais; • 32 chaves remotas;

• 32 temporizadores;

• 32 contadores

• 32 biestáveis;

• Operações: AND, OR, NOT, comparadores (=,<>,<, >, <=, >=), adição (+), subtração (-), multiplicação (*), divisão (/), detecção de borda de subida (R_TRIG) e detecção de borda de descida (F_TRIG).

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2.5. Integração e Comunicação

• 1 porta serial EIA-232 frontal; • 1 porta serial EIA-232 ou EIA-485 traseira;

• 1 porta de fibra óptica serial;

• 1 ou 2 portas Ethernet; (opcional);

• 1 placa com porta serial EIA-485 ou EIA-232 traseira; (opcional);

• 1 placa para comunicação DeviceNet; (opcional);

• Sincronização horária por IRIG-B;

• Protocolos:

• Serial: ASCII, Modbus® RTU, DNP3.0 Serial (opcional), DeviceNet (opcional), SEL Fast Meter, SEL Fast Operate, SEL Fast SER, SEL Fast Message, Mirrored Bits.

• Ethernet: Modbus® TCP (opcional), DNP3.0 LAN/WAN (opcional), Telnet (opcional), FTP (opcional), IEC 61850 (opcional).

2.6. Outras Características

• Painel frontal com LED’s e rótulos (Labels) configuráveis, display LCD com 2 x 16 caracteres e teclado de fácil navegação;

• Software amigável para parametrização (AcSELerator®);

• Contatos Standard: capacidade de condução contínua 6A @ 70oC, capacidade de estabelecimento de condução 30A, capacidade de interrupção 0,3A (125Vcc, L/R = 40ms);

• Possibilidade de aumento da capacidade de interrupção para 10A (125Vcc, L/R = 40ms), utilizando SEL-9501/SEL-9502.

• Entradas de corrente: 1 A ou 5 A; Entrada de corrente de neutro de alta sensibilidade: 2,5mA; (opcional)

• Painel frontal atende os requisitos do NEMA12/IP65;

• Temperatura de operação – 40 º a + 85 º C;

• Proteção Conformal Coating dos circuitos impressos contra agentes químicos (opcional);

• Garantia de dez anos;

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2.7. Kit Retrofit (Opcional)

O relé pode ser fornecido com kit incluindo moldura para fácil substituição dos relés existentes pelo relé SEL-751A:

• Bezel, CO (FT-2)

• Bezel, IAC (S1)

• Bezel, GE F650

• Bezel, série GE 700

• Bezel, série ABB 500 (1/2 Rack Case)

• Bezel, Siemens 7SJ61 (1/3 Rack Case)

• Cover Plate, CO (FT-2)

• Cover Plate, IAC (S1)

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3. MEMÓRIA DE CÁLCULO

Os cálculos de ajustes e as parametrizações que serão definidos a seguir se referem ao Relé SEL-751A (IN = 5,0 A – Fase e Neutro), utilizado no esquema de proteção de um alimentador fictício de 13,8 kV, representado na Figura 1.

3.1. Correntes de curtos-circuitos

Os cálculos de curtos-circuitos para as condições Normal, Máxima e Mínima de operação, estão apresentados no anexo I.

General

3.2.1. PHROT Phase Rotation

Este ajuste define a rotação de fase. PHROT: ABC, ACB.

3.2.2. FNOM Rated Frequency (Hz)

Este ajuste define a freqüência nominal do sistema. FNOM: 50, 60 Hz.

AJUSTES FNOM = 60

3.2.3. DATE_F Date Format

Este ajuste define o formato da data. DATE_F: MDY, YMD, DMY.

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3.2.4. FAULT Fault Conditions (SELogic)

Este ajuste define quais elementos terão a suspensão temporária da medição de valores máximos e mínimos durante uma falta.

FAULT: SELogic Equation.

Nesse exemplo as medições serão suspensas em caso de partida das unidades de sobrecorrente de fase ou terra e TRIP.

FAULT = 50G1P OR 50N1P OR 51P1P OR 51QP OR 50Q1P OR TRIP

Event Messenger 3.2.5. EMP Messenger Points Enable

O SEL-751A, quando usado com o SEL-3010 Event Messenger, pode permitir que até 32 mensagens em ASCII definidas pelo usuário, juntamente com dados analógicos medidos ou calculados pelo relé, sejam transformadas em mensagens de voz. Essa combinação permite que o usuário receba mensagens de voz em qualquer telefone, avisando quando da transição de qualquer Relay Word bit do relé.

Notificação verbal de aberturas de disjuntores, falhas de fusíveis, alarmes de RTDs, etc., podem agora ser enviadas diretamente para seu telefone celular através do uso do SEL-751A e SEL- 3010 (têm de estar conectados a uma linha de telefone analógica). Além disso, as mensagens podem incluir uma grandeza analógica, tal como medições de corrente, tensão ou potência efetuadas pelo SEL-751A.

Essas mensagens trafegam virtualmente sobre qualquer meio com capacidade de suportar comunicações em texto tais como uma mensagem de texto via modem de telefone celular. Adicionalmente, elas podem ser enviadas para um dispositivo que as converte em áudio e, em seguida, efetua a ligação e reporta a mensagem audivelmente.

Além dos métodos previamente mencionados de envio da mensagem de um evento como uma mensagem de texto e uma mensagem de voz audível, ela também pode ser convertida em uma mensagem de e-mail. Nesse caso, um transceptor serialpara-Ethernet é conectado na Porta 3, o qual captura a mensagem de texto e a converte em um e-mail. Esse e-mail é então imediatamente enviado para um endereço individual, ou

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Esse ajuste define o número de mensagens habilitado

AJUSTES EMP = 1

Event Messenger n 3.2.6. MPTRnn Messenger Point MPnn Trigger (Off, 1 Relay Word bit)

Este ajuste define qual elemento iníciará o envio da mensagem n, com n entre 01 e 32.

MPTRnn: OFF, 1 Relay Word bit.

AJUSTES MPTR01 = OFF

3.2.7. MPAQnn Messenger Point MPnn Analog Quantity (None, 1 analog quantity)

Este é um ajuste opcional e pode ser usado para especificar uma Quantidade Analógica para ser formatada em uma mensagem n, com n entre 01 e 32.

MPAQnn: None, 1 quantidade analógica.

Nesse exemplo, a mensagem será usada para informar o valor da corrente de carga do circuito, em Amperes.

3.2.8. MPTXnn Messenger Point MPnn Text (148 characters)

Este ajuste define o texto da mensagem n desejada, com n entre 01 e 32.

MPTXnn: 148 caracteres.

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O local e resolução do valor da quantidade analógica dentro da mensagem podem ser especificados usando “%.pf”, onde:

% = define a localização do valor.

p = define a quantidade de casas decimais que será usada (até 6, se omitido o defaul é 6).

f = indica o ponto flutuante do valor. Usando %d será arredondado para o valor mais próximo (p.e. 157 AMPERES).

Nesse exemplo o formato da mensagem exibida será: A CORRENTE DE CARGA É 157,4 AMPERES.

AJUSTES MPTX01 = A CORRENTE DE CARGA É %2f AMPERES

Setting Group Selection

O Relé SEL-751A armazena três grupos de ajustes. Os grupos de ajustes selecionáveis tornam o relé ideal para aplicações que necessitem alterações freqüentes de ajustes e para adaptar a proteção às alterações das condições do sistema. Pode-se selecionar o grupo ativo através de um contato de entrada, comando ou outras condições programáveis. Usando esses grupos de ajustes é possível cobrir uma ampla faixa de contingências de proteção e controle. Ao selecionar um grupo, também são selecionados os ajustes da lógica e quando programada pode adaptar os ajustes às diferentes condições de operação tais como manutenção da subestação, operações sazonais, contingências de emergência, e alterações da fonte, carregamento, e dos ajustes de relés adjacentes.

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