10 Protecao de Sistemas Eletricos - Carlos Andre S Araujo, Notas de estudo de Engenharia Elétrica

Baixe 10 Protecao de Sistemas Eletricos - Carlos Andre S Araujo e outras Notas de estudo em PDF para Engenharia Elétrica, somente na Docsity! PROTEÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOS Carlos André S. Araújo Flávio Camara de Souza José Roberto R. Cândido Marcos Pereira Dias EDITORA INTERCIÊNCIA Rio de Janeiro - 2005 Mi Proreção ne Sisrerdas ELerrICOS vir Constituir-se-á, também, em grande apoio aos estudantes de Faculdades de Engenharia e Escolas Técnicas, nos seus cursos de especia! Vização em eletricidade. É importante ainda registrar os agradecimentos a diversos profissionais da Light, que contribuíram para à consecução deste trabalho. Os Autores Sumário Transformadores de Insirumentos...... 1 1,7 Introdução ........ 1 1,2 Definições Básica: 1 1.3 Transformadores de Corrente (TC's)... 2 1.3.1 TC de medição x TC de proteção 3 1.3.2 Especificação de TC de proteção. 5 13.3 Polaridade 8 1.3.4 Ligações... g 1.3.5 Tipos de TCS mais utilizados . um 14 Transformadores de Potencial (T2's) 13 14,1 Ligações... 14 1.42 Tipos de TC's mais s uti iizados.. 16 Circuitos Auxiliares .. 2.1 Circuitos Auxiliares de Corrente alternada . 2.2 Circuitos Auxiliares de Corrente Contínua 2.21 Fomes de alimentação ........ 222 Cargas de corrente continua .... “Moções Básicas Sobre Relés .. Definição Finalidade . Estrútura Física ............ Principais Tipos Construtivos . Classificação Geral.. . 3.5.1. Quanto à natureza da grandeza atuante :2:-:: Quanto ao tenpo de operação... .5:3.: Quanto à ligação do elemento sensitivo .. 4: Quanto ao princípio de funcionamento . de: Relés mais Utilizados... entadores 43 de: Alimentadores. 43 tompõem o esquema . 44 uricionamento dos relés . 44 PROTEÇÃO DE SisiEMAS ELÉJRICOS Sumário . 8 6.5.2 Condição de recurso .......... 44.1 Diagrama unifilar geral... a6 6.5.3 Diagrama esquemático com seletividade 442 Diagrama trifilar com irês relés e Tase e um den neutro... 46 : 6.54 Caso particular... 443 Diagrama trifilar com dois retés de fase e um de neutro .. 47 4.5 Apresentação e Análise dos Diversos tipos de Curto-Circuito 4.5.1 Situação normal de operação ........... 4.5.2 Curto-circuito monofásico (fase-terra) .. 453 Curto-circuho bifásico (entre duas fases) . 454 Curto-cirçuito trifásico (entre as três fases) 46 Esquemas de Controle............ aj Proteção de Falha de Disjuntor 48 Relé Religador... 49 Religadores, Seccionalizadores « e Fusíveis 4.10 Análise de um Circuito Típico . 44 Diagramas com as Ligações Elétricas entre os TC's e os Relés Proteção de Barras de 13,8 kV do Tipo Bloqueio.............. 7.1 Introdução ..... 7.2 Princípio de Funcionamento . . 7.3 Defeito Envolvendo Barramento e a Terra. 7.4 Defeito Envolvendo um Alimentador e a Terra. 7.5 Seletividade da Proteção... 7.5.1 Condição normal de operação 7.5.2 Condição de recurso............ 7.5.3 Diagrama esquemático com seletividade a & Proteção de Barras de 13,8 kV Tipo Diferencial . 8.1 Introdução .. &2 Malha Diferen 821 Proteção diferencial monofásica 82.2 Proteção diferencial trifásica 83 Análise de Circulação de Correntes 83.1 Situação normal de operação 832 Defeito fase-terra em um alimentador (fora da zona protegida) nu Proteção de Bancos de Capacitores de 13,8/25/138kV .. 51 Definição de Bancos de Capacitores 52 Proteções de Bancos de Capacitores.. 5.21 Proteção interna dos elementos capaci 5.22 Proteção de sobrecorrente..... 52.3 Proteção de falha de disjuntor 524 Proteção de sobretensão de fases 5.2.5 Proteção de sobretensão residual e deshalanço de corrente 58 5.3 Diagramas Unifilar e Esquemático com todas as Proteções dos Bancos de Capacitores . . 5.4 Configurações... . 54.1 Bancos de capacitores instalados nos secundários dos transformadores de 138/13,8kV.... 54.2 Bancos de capacitores instalados nos secund transformadores de 138/34,5-25 kV... . 543 Bancos de capacitores instalados no sistema de 138 py. . 6 protegida)... 834 Defeito entre fases no barramento “84 Seletividade.. 84] Situação normai de operação 8.42. Condição de recurso....... Arranjo Particular dos jogos de TC's Instalados no Disjuntor de Junção de Barras .............. e ão de-Transformadores Terra ........ Coniceito":::. teção. M: iposide Defeitos . 1: Defeito mon Defeito bifásico . Defeito trifásico . Proteção de Barras de 13,8 kV do Tipo Terra Isolada ........seesemerenea 63 6. Introdução .. 62 Defeito Envolvendo U um a Alimentador e ea a Terra.. 62.1 Bobina do relé E67G em série com relé E 64. 6.22 Bobina do reté E67G no neutro da medição 63 Defeito Envolvendo o Barramento e a Blindacia 6.3.1 Bobina do relé E67G em série com relé E6 63.2 Bobina do relé -67G no neutro da medição 6.4 Diagrama Esquemático Simplificado 6.5 Seletividade da Proteção . . 6.5.1 Condição normal de operação 833 Defeito fase-terra no barramento Identro dazona O temperatura do ÓIGO iris crremsieerm 80 101 102 XH Proteção De Sistentas ELÉTRICOS Sumário m 10,32 Indicador de temperatura do enrolamento ..........e “us 144 Condição Normal de Operação. 10.4 Proteção contra Falta de Óleo em Transformadores . 115 144.1 Proteção diferencial... 10.5 Diagrama Esquemático Simplificado ... 144.2 Proteção de sobrecorrente 145 Curío-Circuito entre Fase-Terra 14.5.t Proteção diferencial ...... 14.5.2 Proteção de sobrecorrente 14.6 Curto-Circuito entre Fases.. 14.6.1 Proteção diferencial 14.6.2 Proteção de sobrecorr Proteção de Comutadores Automáticos com Carga (CACO) em 11.1 Noções Básicas sobre CACC 11.2 Proteção de CACC ........ 11.2.4 Diagrama esquemático simplificado .. te. Proteção de Sobrecorrente de Transformadores 12.4 Introdução ..... 122 Proteção contra Sobrecargas € Curto-Cirtuitos entre Fases em Transformadores (Relé F51H) . 12.21 Ligação dos TC's . 12.3 Proteção conira Curto-Circuitos Entre Fase e Terra no Lado de Baixa Tensão de Transformadores (Relés E51G ou ESTAN) 12 12.3.1 Ligação dos TC'S... . 124 Atuação da Proteção... Esquema Regional de Alívio de Carga (ERAC)..... 15.1 Por Subireguência........ 15.1.1 Esquema de ligação do relé F.81 . 15.:.2 Grupos do esquema de rejeição por subfrequência. 15.2 Por Subtensão.............. eemeemerenseneins 15.2.1 Esquema de ligação do relé E27V 15.2.2 Grupos do esquema de rejeição por subiensão . Pára-Raios 16.4 Definição. 16.2 Localização des Pára-Raios 16.3 Aspectos Construtivos 16.3.1 Elementos Constituintes de um Pára-Raios 16.4 Classes de Pára-Raios ............ ste . . 169 Proteção Diferencial de Transformadores 13.1 Conceitos Básicos acre 13.2 Visualização do Treci tegido 13.3 Relé Diferencial (Função 87) ... 13.3.1 Relé diferencial! amperimétrico 13.32 Relé diferencial percentual ....... 13.4 Compensação de Relação....... ia 13.5 Ligação para um Transformador ofásico 132.6 Ligações para Transformadores Trifasicos A:Y 13.7 Ligações para Bancos de Transformadores Trifásicos À! 13.8 Proteção Terra Restringida............ . 13.8.1 Situação normal de operação 13.82 Curto-circuito fase-terra fora da zona protegid 13.83 Curto-circuito fase-terra dentro da zona protegida 13.9 Proteção Fase-Terra para O Lado de Alta Tensão do Transformador... crceeeeseserenener cer eecanenereneeeno Proteção de Linhas de Transmissão Subterrâneas de 138 KV ..... 217 Introdução............ 42.2. Proteção Diferencial. . 172.1 Proteção diferencial com utilização de fio-piloto 172.2 Proteção diferencial com utilização de fibra óptica 172.3 Análise de corrente em situação normal de car 17.24 Análise de corrente em situação de curto-circuito 7,3:Próteção Diferencial de sobrecorrente . :1/:3:1.: Como retaguarda para a proteção diferencial 47:3:2.: Como substituta para a proteção diferencial p:de Linhas de Transmissão Aérea...... Proteção de Barras de 138 kV... A 14.1 Introdução ce . Iniródição . 14.2 Tipos de Barramentos roteção de Distância . 14.2.1 Quanto à instalaç incípio de atuação da prote 14.22 Quanto ao arranjo elétrico . . «Onda portadora (carrien . 143 Tipos de Proteção de Barras... foteção ....... tea 14.31 Proteção diferencial artier Light (fabricante GE) 143.2 Proteção de sobrecorrente.. TF KDAR (fabricante Westinghous 143.3 Proteção de pressão (para b (fabricante ABB) .......... o. arramentos a &:  Proteção DE Si Enrolamenitos primários Núcleo Enrolamento secundário Figura 1,3 - TC de baixa reatência. e TC de alta reatância — tem característica de alta reatância de disper- são de fluxo magnético por possuir núcleo com outras geometrias, ten- do o enrolamento secundário concentrado em partes desse núcieo (fi- gura 1.4) Núcleo Enrolamenio Enrolamento o secundário primário Figura 1.4 - TC de alia reatância CAPRULO | - TRANSFORMADORES DE fNSTRUMENTOS 5 1.3.2 Especificação de TC de proteção O TC deve ser especificado, visando seu correo funcionamento, de acor- do com as características das grandezas e dos circuitos envolvidos. Esta especificação deve levar em consideração a frequência nominal do sistema, cor- rente primária nominal, corrente secundária nominal, fator de sobrecarga, efeitos mecânicos e térmicos, tensão nominal e cargas nominais Outro item de exirema importância para a especificação de um TC é a classe de exatidao, que é definida como o valor máximo do erro expresso em porcentagem. Os TC's de proteção, de acordo com as normas, devem possuir classe de exatidão de 5 cu 10%. A definição da classe de exatidão de um TC depende ca carga (Burden) conectada ao seu enrolamento secundário. Para a declaração dos requisitos de exatidão, as normas padronizaram determinados valores de impedância de car- gas, denominadas cargas padrão ou cargas nominais. A tabela a seguir apresenta cargas nominais definidas pela norma ABNT (NBR 6856/1992) cas 25 0,50 0,866 10 100 “= 50 so 1,00 1,732 20 208 Cr0o 100 200 2464 40 “00 200 4,00 6,928 80 aoo lguns exemplos de especificação de TC's, tendo em vista as normas ANSI National Standart Institute), ASA (American Standart Association) e Ociação Brasileira de Normas Técnicas), são apreseniados a seguir ProTEÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOS Cupiruto 7 - ThnwesrummenDures De Ins rmtnsentos 7 RREO . A tabela a seguir apresenta os valores obtidos ao se aplicar tensão nos MERENDA | PAN RLATO cia PR terminais secundários do TC, monitorando os valores de zensão medidos nes aus] Tua 200 (100 é 200)! Volts secundários com 20 x Inom x Zcarga mix terminais do enrolamento primário e os valores de corrente circulante no terminal 10% Clávro do Exotido secundário (corrente de excitação). ASA 10H200 1oLA0d HL High / Lovy (Reatância) zoo Volts secundárias com 28 x inora x Zcarga máx, i AB “Alta 7 Baixa (Reatância) í VALORES MEDIDOS [oa Classe da Exatidão a V Secundário Aplic V Primário Texc ta) E, AfORCSa morzocso 720” | múitiia da imominal para a classa especificada Ê 15V 0,116 0,0023 | So Carga másima em VA (VA = 2x 12) 30v 0,242 10% Classe de Exatitão asv 0,367 ABNT «sAz00 auhzoo AS Alia 7 Baixa (reatêncio) - Gov 0,494 tAtual) 200 Volts secundários com 20 x Inom x Zearga inóx, F8Y 0,617 sv 0,743 405V 0,858 120 0.994 Exemplo prático: À figura 1.5 apresenta o esquema de ligação para os tes- 135V e 1,HD tes de relação de transformação e saturação de um TC 108100 com RT€ 600-5A. 1504 1,249 [o 185v 1.366 180v 1,483 195, 1,602 240V 1,728 225v. 1,847 240V 1,961 250V o P2 Figura 1.5 — Esquema de ligação para teste de saturação e RTC. O grático a seguir Toi plotado com vs dados obtidos nos testes e denomina- ilrva-de saturação do TC. à (Volts) ão O pe Eicitaço ão 1.000 E 2.0c0 Corrente de Excização (A) Figura:1.6 - Curva de saturação do TC 8 Proteção DE Sisremas ELéTRICOS Conclusão dos Testes: o RTC - observa-se que a RIC (120:1) apresenta erros menores que 10% até a tensão aplicada no enrolamento secundário atingir o valor de 165 volis e Saturação — o valor da tensão de saturação do núcleo do TC é obtido no ponto Gjoelho) onde uma reta de 45º com o eixo horizontal (corrente de excitação) tangencia a curva de saturação. A partir deste ponto a RIC ceixa de ser confiável. No tesie realizado obteve-se um valor de aproximadamente 150 volis como tensão de saturação. Como trata-se de um TC com classe de exatidão 108100, conclui-se que o TC encontra-se em perfeito estado de funcionamento. 1.3.3 Polaridade A polaridade de um TI pode ser definida como o sentido da tensão induzida nos terminais primários (de H1 para H2) quando comparada com a tensão induzida nos terminais secundários (de X1 para X2). » Polaridade subtrativa — é aquela em que as tensões induzidas no primário e secundário estão em mesmo sentido, conforme mostrado na figura 1.7. Corrente no primário do ltansformador — HI —=e—>— e» enssão no primário de transformador E Figura 1.7 — Polaridade subtrativa o Polaridade aditiva - é aquela em que as tensões induzidas no primé rio e secundário estão em sentidos opostos, conforme mostrado; figura 1.8. 1 Cnpiruio 1 - IRanspoRnaADORES DE InSTALMENTOS “o Corrente no primário do trarsformador ——m Hi Tensão no primario do À <ransfarmader HZ Figura 1.8 — Polaridade aditiva. A marcação da polaridade para TC's, TP's e transformadores de força. utilizados na LIGTH, é subtrativa. Considerando que acidentalmente os dois ter. minais adjacentes do primário e secundário do transformador sejam curto- circuitados, então a tensão desenvolvida ros outros dois terminais será a soma para a polaridade aditiva e a diferença para a polaridade subirativa. Esta vantagem da polaridade subirativa pode ser considerada desprezível para transformadores pequenos mas se torna apreciável para transformadores de grande porte. 34 Ligações é Os TC's são ligados em série com o circuito de potência e suas ligações ais COrnuns são; e Estrela (Y) -- onde os terminais ser marcação de polaridade de cada e são ligados em um ponto comum e aterrados (ponto de neutro), e os duty os terminais são ligados à carga, conforme figura 1.9. Fase C | Fase igura 1.9 - Ligação de TC's em estrela Proreção DE Sisremas ELéraicos Caprruto 7 - TransromaaDonss De Insruntentos 15 14, 1.4.1 Ligações º Ligação delta - (figura 1.19) Os TP's são ligados em derivação (paraielo; com o circuito de potência é suas ligações mais comuns são Fase À e Ligação monopolar — (figura 117% é Fase 8 Fase À Fase € Fase B . Fase € H H, 3 Jur 9) x, x, Figura 1.19 — Ligação delta a c b n Figura 1.17 - Ligação monopolar. * Ligação residual — (figura 1.20) « Ligação estrela - (figura 1.18): Fase A Fase B Fase C Vres=Van+Vbn+Ven Figura 1.20 - Ligação residual Figura 1.18 - Ligação estrela. Proreção ni SisTEMAS ELETRICOS CapiruLO À - TRANSFORMADORES DE INSTRUMENTOS 17 A figura 1.22 apresenta um TP convencional « Ligação em V ou delta aberto — (figura 1.21): Fase À Fase B f Fase € Figura 1,21 — Ligação em V ou deita aberto 1.4.2 Tipos de TP's mais utilizados Os dispositivos de potencial podem ser divididos em dois grupos: ao e anita Transformador de Potencial Convencional Dispositivo que tem a primário tigado em paralelo com o circuito principal e o secundário ligado aos relés e/ou instrumentos de medição cujo valor de ten: são depende da tensão primária e do número de espiras do enrolamento (relaçã de transformação). e O enrolamento primário está conectado diretamente ao circuito de poiên; cia, entre duas fases ou fase-lerra : Pode existir mais de um secundário ou derivações em um único secunda rio, à fim de se obter diferentes valores de tensão, algumas vezes necessi para padronização de relés ou para medição. Figura 1.22 — TP convencional or. de Potencial Capacitivo (TPC) ou Divisar Capacitivo (DCP) as: mesmas funções do transformador de potencial convencional, q utilizado por ser confiávei e ter baixo custo. Os divisores capacitivos ados em dois subgrupos: úta um TP de acoplamento instalado em uma linha de Proteção ve Sistemas Etéruicos Carituto | - TransronaL Caes DE InstrunENTOS 19 18 Batramento = É Drisorde Ligação er T ncial delta aberto ir â Caixa de í potencial é > EN 7 65,44 2 E ê Terminais secundários. e < a so tidv se SOTO A = - a s 66,4V ni 5 e S y > Chasede = Ugação em aterramento estrela alerrado Figura 1.24 — Esquema interno da TP de Acoplamento. Figura 1.23 - TP de Acoplamento, ixaíde potencial - É um equipamento destinado a ajustar a tensão dos divisores de potencial a valores utilizáveis na medição e prote- sistê essencialmente de um transformagor ajustável e capacitores Através da figura 1.24, verifica-se que o capacitor de acoplamento é, U dispositivo formado por unidades capacitivas ligadas em série e dando origem uma capacitância entre a linha e a terra A última unidade capacitiva da série é colocada dentro de uma base (cai xa de potenciã)) a prova de tempo. A conexão da unidade de acoplamento é feita diretamente à linha qualquer dispositivo de proteção. apresenta um TP instalado na bucha de um disjuntor de 138 kV, cha condensiva consiste de um condutor central colocado dentro forcelana e de um flange metálico. Se o condutor central for lia Se material isolante e sobre esta uma folha metálica, e Proreção nE Sistemas ELETRICOS Carituto 2 - Circuitos Atas 25 2a Nos circuitos dos TSLS há um intertravamento mecânico através de chaves Estas cargas são essenciais para o funcionamento da subestação, tendo (KIRK), com a finalidade de aumentar a segurança na manobra. A figura 21 como fontes de alimentação o retificado: ou, na falta deste, o grupo de baterias. mostra um exemplo de circuito auxiliar para alimentação de uma subestação, : É importante frisar que-na perda da alimentação destas cargas os equipa- onde pode ser vista a origem da alimentação dos Sis, os fusíveis de proteção, 0 mentos da subestação deverão ser desenergizados por motivos de segurança, intertravamento por chaves (K) e contatoras de força que permitem a transferên- sois os esquemas ce proteção ficarão comprometidos cia automática de alimentação para fonte de emergência (E) quando a fonte normal (N) estiver fora de operação. Neste caso, a fonte de emergência é o TSL42 (da trafo 2) ou, dependendo de uma chave de transferência, passará a ser o TSLa4 (recurso externo). 2.2.1 Fontes de alimentação ú É 2.2.1.1 Retificador/carregador de baterias ii O erapsoç 2 a IDasç O retificador de bateria converte corrente alternada (CA) em corrente con- DO ENC" a = Ed eo tinua (CC), com alta estabilidade e boa regulação, sendo composto por uma o prende O Fer námmoase ponte retificadora semi-controlada, no caso monofásico, ou totalmente controla- e | Dm Pjaraas a suner da, no caso trifásico. O retificador/carregador, é destinado a alimentar cargas CC y e manter em flutuação (reposição de pequenas perdas da bateria) ou em carga ráraoase f AA um conjunto de baterias com tensão estabilizada e limitação de corrente. E Ss nave de encrupeçaço Na ocorrência de anormalidade com o retificador/carregador, este é desli- óS a SS etva transferência Mn gado e as cargas CC passam a ser alimentadas através das baterias ( 11 214 Lia Após o restabelecimento do retificador/carregador, este é reposto automa- (HO PANEL GAvEC DA ANTIGA... f FALA DE COMANDO | Ati - ticamente em funcionamento passando a alimentar as cargas CC, fornecendo, paralelamente, a corrente de carga para as baterias. Os retificadores visam atender as seguintes finalidades específicas: * suprir as cargas de corrente contínua de consumo permanente da subestação; * suprir a corrente de perdas internas das baterias; º repor às baterias as correntes transitórias solicitadas nas operações dos disjuntores, chaves seccionadoras motorizadas, etc. que normaimente superam a corrente nominal do retificador. GERALCA. (1954 PAMELASDIO ($5Rs | (8A) GA PIRÁDIOITELEFONE AQUEC. PAINEL CACO (50H, . GA, vago DISIUNTOR 1702 (dh | (35% vago «E condições normais de operação, o retificador fornece uma tensão cons- due independe do valor de corrente continua solicitada. Quando esla cor té ilirápassa o valor nominal do retificador, este passa a operar como gerador arichte constante em lugar de tensão constante, ou seja, se a corrente au- ar demasiadamente, a tensão ficará abaixo de seu valor nominal. Tal carac- de limitação de corrente evita que um curto-circuito na carga ocasione à e. seUs fusíveis protetores. Figura 2.1 - Esquema típico da igação de circuitos atuxiliares de corrente alternada, em uma subestação. 2.2 Circuitos Auxiliares de Corrente Contínua Estes circuitos são responsáveis pelo suprimento das cargas de correi continua da subestação, como por exemplo: ilsminação de emergência, circil ce controle, circuitos de proteção e etc. 26 Proteção Di Sisvemas ELETRICOS Figura 2.2 — Retilicador/carregacor de baterias. 2.2.1.2 Baterias As baterias são equipamentos independentes do sistema elétrico ao qual! estão associadas e têm por finalidade manter a confiabilidade da operação de dispositivos de proteção, comando de equipamentos, sinalização, alarmes e ilu= minação de emergência Consiste de elementos (aproximadamente 60) ligados em série, sendo que cada elemento é composto de duas placas de polaridades opostas, com tensão nominal de aproximadamente 2,2 V por elemento, conforme mostrado: na figura 2.3 60 ELEMENTOS =]22V 132vcc 224 e ame) Figura 2.3 - Esquema de ligação de um banco de baterias Capiruto 2 - CircuTos Auuemiares 27 Figura 2.4 - Banco de baterias. A figura 2.5 apresenta a ligação em paralelo do retificador e do banco de baterias, que identifica a operação em flutuação. Normalmente o conjunto de baterias é submetido a uma tensão de flutuação de aproximadamente 132 v, devi- de a seus 60 elementos terem uma tensão nominal em seus terminais de 2,2 V. Nestas condições, o retificador sustenta as cargas permanentes e aquelas trarsitórias de curta duração dentro do limite de sua capacidade nominal. Qualquer excesso de carga será atendido pela bateria, a qual seré auto- maticamente recarregada quando cessar a carga intermitente BATERIA az RETIFICADOR (5 (+ CARGA Figura'2.5 - Esquema de ligação do conjunto bateria/retificador suprindo a carga à saída de operação do retificador, as baterias sustentarão toda a alor da tensão CC cecrescerá enquanto continuar esta condição, até 28 Phursção ne Sistemas ELrTaIcoS um limite mínimo permissível de 105 v, pois abaixo deste valor ocasionará danos às baterias e poderá comprometer a atuação dos equipamentos de manobras para a proteção. BATERIA ; Tate Lo] 4 (o) (+) | CARGA Figura 2.6 — Esquema de ligação da bateria suprindo & carga 2.2.2 Cargas de corrente continua A figura 2.7 apresenta a conexão das fontes CC para suprimento das cargas Ver dos transformadores de serviço local 220 Vea Baterias “o psi , Ê Lt | Eppo Pp? Ketificador Fusíveis “3 O (+ E Mo [ Para alimentação de circuitos ; de comirole, comando, alarme, proteção e iluminação de emergência Figura 2.7 - Circuito geral. 2.2.2.1 Supervisão de terra em corrente contínua O sistema retificador/bateria não é aterrado, isto é, não tem contato cú a malha de terra. Qualquer contato indesejável de um de seus pólos com a trt compromete 0 desempenho do esquema, devendo ser imediatamente identific: do e isolado, Carmuto 2 - Creuros Auxtiares 22 No painel de CCC existem duas lâmpadas de mesma potência que fi- carn permanentemente acesas, com a finalidade de supervisionar a ocorrência de aterramento nos circuitos de corrente contínua da subestação, sendo ligarias em conjunto com um relé F.74 (responsável pelo alarme sonoro) de acordo com a figura 2.8, Em condição normal, as lâmpadas apresentam à mesma intensidade luminosa. [89] 7 1 um 66 Ver A o : “PN a 132 Vec a nd” 66 vec 8-6)- A " o l CARGA Figura 2.8 — Condição norma! do circuito de supervisão. Caso haja aterramento no pólo positivo, como mostrado na figura 2.9, a tármpada "A" irá apagar (contato firme à terra) ou diminuir de intensidade lumi- nosa (contato pouco firme à terra ), e a lâmpada “B” ficará com intensidade maior que a normal. À corrente fará o relé E 74 operar soande um alarme, indi- £ando que houve terra no controle através do pólo positivo (indicação das lâmpa- é das). Se o aterramento ocorrer no pólo negativo, o procedimento será o mesmo, invertendo somente a intensidade luminosa das lâmpadas. Portanto, a “terra” será no pólo cuja lâmpada apresentar-se com luminosidade DR ————> Í ovec A L 74 = mad a (O e! 132 Voc R ” “| “= am Figura 2.9 — Aterramento no pólo positivo.  34 PROTEÇÃO DE Sistemas ELÉTRICOS 3.4 Principais Tipos Construtivos Os relés de proteção são basicamente constituídos de: e Partes Mecânicas — caixa com terminais e tampa, berço ou base, ele- mento móvel e componentes fixos. Circuitos Magnéticos. Circuitos Eletrônicos. e Circuíios Elétricos (Corrente e tensão — CA, Controle — CC). 3.5 Classificação Geral 3.5.1 Quanto à natureza da grandeza atuante e Elétrico. e Térmico. * Mecânico. 3.5.2 Quanto ao tempo de operação e Temporizado. e instantâneo. » Alta Velocidade, 3.5.3 Quanto à ligação do elemento sensitivo e Primário (conectado diretamente ao circuito de potência). » Secundário (conectado aos TC's/TP's). 3,5.4 Quanto ao princípio de funcionamento 3.5.4.1 Relés de tração eletromagnética Estes relés podem ser utilizados em circuitos de corrente alternada ou tínua. Dentro deste princípio de funcionamento são anaiisados dois tipos de trução diferentes: Caeinuto 3 - Noções Básicas Some Reis] 35 Armadura Axial Consiste de uma bobina solenóide que, erergizada eletricamente, atrai nara O seu interior um núcleo móvel de ferro. Este núcleo móvel de ferro, quando é atraído, carrega consiga um contato móvel, alinhado a um contato fixo na carcaça da bobina. BOBINA CONTATO FIXO CONTATO MÓVEL Figura 3.1 - Armadura axial, lura em Charneira ua atesta inferior, fechando um circuito magnético que será criado pela de. corrente na bobina colocada em oposição à armadura. Quando a atraída; carrega consigo um contato que irá ao encontro de um outro localizado na estrutura onde se encontra a bobina. CONTATO MÓVEL igUra 3.2 — Armadura cm charneira.  36 Proteção pe Sistemas EtETAICOS | Cartuns 3 - Noções Básicas Sobre Reses 37 3.5.4.2 Relés tipo indução eletromagnética Tambor de Indução Consiste de um cilindro metálico com uma das bases fechadas como um É copo, iivre para girar no interior do entreferro compreendido entre as faces dos pólos magnéticos e do núcleo de ferro. São utilizados quatro ou oito pólos dispos- tos simetricamente, com duas fontes de polarização alimentando alternadamente as bobinas montadas nos pólos. Estes relés são utilizados somente em circuitos de corrente alternada. Den- tro desta princípio de funcionamento serão analisados dois tipos de construção: Disco de Indução Consiste de um disco condutor, geralmente de alumínio, que se movimen- ta por indução em torno de um eixo no entreferro de um núcleo magnetizado peia passagem de corrente na bobina que o envolve. O fluxo produzido no entreferro é dividido em duas componentes, defasadas pela colocação de anéis de cobre que envolver parte de cada face do pólo no enireferro. Fixado ao mesmo eixo move-se um contato em direção a outro, fixo na estrutura do relé. CONTATO MÓVEI ea CONTATO CONTATO FIXO FIXO DUCÃO Figura 3.4 — Relé tambor de indução. s com elemento térmico ste basicamente de uma lâmina bimetálica colocada ao lado de um ssagem de corrente neste resistor irá transmitir calor ao bimetálico, da um: contato móvel na extremidade penderá na direção de um Figura 3.3 — Relé disco de indução. Estiutura do relé. icos ar desenvolvimento dos sisternas elétricos, quer no cresci- 5 otências de suprimento, quer na evolução da complexi- úges e aumento dos níveis de curto-circuitos, originou a ne- ção le esquemas de proteção cada vez mais rápidos, sele- PaoreçÃo DE SISTEMAS ELETRICOS Capiruso 3 - Noções Bástas Sosre Reies 39 38 Os relés estáticos, que sucederam; os relés eletromecânicos, operam com Barramento base no funcionamento de circuitos lógicos eletrônicos de estado sólido : O deservolvimento dos relés estáticos acelerou-se com o advento dos + 1 modernos componentes eletrônicos utilizando semicondutores e com a evolução | [ Disjuntor RELÉ ESTÁTICO da técnica de circuitos impressos. i UNIDADE E-Comandos UNDADE DE [Si] UNIDADE DE MEDIÇÃO [E] saía UNIDADE DE ALIMENTAÇÃO indicações fo» Algrmes Funcionalmente, os relés estáticos são aplicados de maneira idêntica aos relés eletromecênicos, entretanto, apresentam-se como equipamento de carga consideravelmente menor para TC's e Ps, com maior operacionalidade, permitindo não só melhorar a atuação dos esquemas de proteção tradicionais mas também desenvolver esquemas de proteção mais avançados. gere CONVERSORA Vy Asmentedor Figura 3.6 - Unidacies básicas de um: relé eslático. 3.5.4.5 Relés digitais : Os relés digitais surgiram como sucessores dos relés estáticos. Os primeiros rábalhos na área digital surgiram nos anos 69, quando es computadores come- fam a substituir ferramentas tradicionais na análise dos sistemas de potência. soividos os problemas de cálculo de curto-circuito, fluxo de potência e estabil- dl 2.85 atenções voltaram-se para Os relés de proteção que prometiam ser um tante campo. No entanto ficou claro que o desenvolvimento tecnológico dos tadores desta época, ainda não podia atender às necessidades das fun- e proteção, nem era economicarnente atraente. O interesse sobre o assun- tEentão restrito à área acadêmica, onde os pesquisadores mantiveram o alvimento dos algoritmos de proteção, até gue a opcrtunidade surgisse. om, à evolução rápida dos computadores, a sofisticada demanda dos as. de proteção pôde ser atendida com velocidade e economia pelos eComputadores, A tecnologia digital tem se tornado a base da maioria as de uma subestação, atuando nas funções de medição, comunica- Sao e controle. Desta forma, além das funções de proteção, o relé Ser programado para desempenhar outras tarefas, como por exem- rentes e tensões dos circuitos. Todas estas funções são especificadas ox programas (softwares) “7 apresenta de forma simplificaca a estrutura de um relé digital, Ntadas suas principais unidades. Figura 3.5 — Relé Estático. 3,5.4,4.1 Unidades básicas A figura 3.6 apresenta de forma simplificada a estrutura de um relé esi tica, onde são apresentadas suas principais unidades: e Unidade conversora — é a unidade de entrada do relé. Sua função* adaptar as grandezas (tensões e/ou correntes) a níveis compatíveis com a eletrônica do relé, Geralmente existem transformadores nos circuito: de entrada, possibilitando o isolamento entre o secundário dos transfof madores de instrumentos com os circuitos eletrônicos do relé. e Unidade de medição -- é a unidade onde se reatiza a comparação, do sinais de entrada com valores pré-determinados (ajustes). * Unidade de saída — é a unidade onde se encontram os contatos & iniciarão o processo de eliminação do defeito. * Unidade de alimentação -- é a unidade responsável pela energizaçã dos circuitos eletrônicos (corrente contínua).  44 Proteção DE Sistemas ELÉTRICOS 4.2 Relés que compõem o esquema A proteção dos alimentadores é feita por relés de sobrecorrente, sendo constituídos por duas unidades: « unidade instantânea — classificada como função 50, ajustada para valores elevados de corrente de curto-circuito e com atuação rápida, então: - 50 (A, B ou €) — unidade instantânea de fase; -— S0N — unidade instantânea de neutro. o unidade temporizada — classificada como função 51, ajustada para valores menores de corrente de curto-circuito e com aiuação temporizada, então: -51 (A, Bou €) - unidade temporizada de ase, — 514N » unidade temporizada de neutro. 4.3 Princípio de Funcionamento dos Relés Tanto os relés digitais quanto os eletromecânicos são utilizados neste tipo de proteção. Para exemplíficar, será apresentado o relé de disco de induçãi cujo funcionamento foi esquematizado na figura 4.3. Barramento 2777 %oniato fixo” ” Mola Contato Disjuntor 4 Alimentador Circuito Ele:romagnético Capiruto 4 - PROFEÇÃO DE ALMENTADORES 45 Da figura 4.3: & = corrente no primário do TC; Is = corrente no secundário do TC. A corrente vinda do TC (Is) cria um fluxo magnético na bobina do relé, que desenvolve uma força, fazendo o disco girar. OQ disco, ao girar, leva consigo o eixo acoplado ao contato móvel, que obriga os dois contatos a se encontrarem, dando continuidade ao circuito onde está a bobina de abertura do disjunior. A figura 4.4 apresenta um relé de sobrecorrente de disco de indução. “4 kd Contato Bloco dos Bandeitola da estacionário da tapes Escala de unidade unidade de corrente temporização temporizada — temporizada Placa de calibração da unidade instantânea Ajuste da uniciade instantânea Local onde cai à bandeirota da unidade instantânea Contato da unidade instantânea Cantaio móvel temporizado Mola de ajuste Disco de indução Magneto de freio Bloco de contatos 14.4º:. Relé de sobrecorrente de disco de indução. 46 Proreção ve Sistemas ELÉTRICOS 4.4 Diagramas com as Ligações Elétricas entre os TC's e os Relés São apresentados um diagrama unifilar e dois trifilares nas figuras 4.5, 4.5 e 4.7, retratando as ligações elétricas dos TC's com os relés. 4.4.1 Diagrama unifilar geral BARRAMENTO + ——— DISIUNTOR ALIMENTADOR Figura 4.5 — Diagrama unifilar de um alimentador. 4.4.2 Diagrama trifilar com três relés de fase e um de neutro BARRAMENTO DISJUNTOR Í 1 Y Figura 4.6 -- Diagrama trifilar ce um alimentador. ted or a 1a S een Em e em H voy ALIMENTADOR Capituro 4 - PROTEÇÃO DE AUMENTADORES 47 4.4.3 Diagrama trifilar com dois relés de fase e um de neutro BARRAMENTO DISJUNTOR e 1 B05iN a Vo ALIMENTADOR Figura 4.7 — Diagrama trifilar de um alimentado”, “5. Apresentação e Análise dos Diversos Tipos de Curto- Circuito :1 Situação normal de operação A tigura 4.8 apresenta um diagrama com a circulação das correntes nas 25.e nos relés, em situação normal de carga. mais tm — BARRAMENTO DISJUNTOR Ha dh ME 1508 RE | | | fi u Vo % ALIMENTADOR Circutação de corrente em situação normal de carga.  Provição DE Sistemas Etérmicos Como o somatório vetorial das correntes nas três fases é igual a zero, não há circulação de corrente no relé de neutro, sendo que os reiés de fase também não operam devido ao valor da corrente no secundário do TC não ter atingido o valor ajustado no relé. 4.5.2 Curto-circuito monofásico (fase-terra) Um exemplo de curto-circuito monofásico seria o caso de um galho de árvore encostando no condutor da fase €, conforme representado na figura 4.9. Sendo o curto-circuito entre a fase C e a terra, Os relés 50/51C e 50/51N deverão operar. B BARRAMENTO DISJUNTOR LT ond [soma io os ES ALIMENTADOR Voy Y Figura 4.8 — Circulação de corrente para um defeito monofásico. 4.5.3 Curto-circuito bifásico (entre duas fases) Um exemplo de curto-circuito bifásico seria o caso do condutor da fase C-. encostar no condutor da fase B, conforme representado na figura 4.10. Sendo a curto-circuito entre as fases B e C, opera o relé de sobrecorrent 50-51C. Se o curto-circuito fosse entre as fases A e €, operariam os relés di sobrecorrente 50-51C e SO-51A. CapiruLO - PROTEÇÃO DE AummenTADORES as BARRAMENTO DISJUNTOR Leoa A NE 0/51 E ad ag — siena ALIMENTADOR Y voy Figura 4.10 -- Circulação de corrente para um defeito bifásico. 4.5.4 Curto-circuito trifásico (entre as três fases) Ur exemplo de curto-circuito trifásico seria o caso dos três condutores encostarem um no outro ao mesmo tempo, como esquematizado na figura 4.11. Sendo o curto-circuito entre as três fases, operam os relés de sobrecorrente 50/51€C e SODA, —— 8 RARRAMENTO ] E O/51C| BOBA [a Do a! HA sm ALIMENTADOR 7 vo y uk Figura 4.71 - Circulação de corrente para um defeito trifásico. G Proteção de Bancos de Capacitores de 13,8/25/138 kV 5.1 Definição de Bancos de Capacitores Os bancos de capacitores destinam-se a realizar o controle da tensão do sistema elétrico, injetando potência reativa para prover elevação da tensão e reduzir as perdas das linhas de transmissão, entre as usinas geradoras e as subestações onde estão instalados. Figura 5.1 — Banco de capacitores de 13,8 kV, 2 Proteções de Bancos de Capacitores Os dispositivos típicos de proteção de bancos de capacitores estão indiiça- ababio = Proteção interna dos elementos capacitivos (elos-Fusiveis) Proteção de sobrecorrente (F. 50/51). = Proteção de falha de disjuntor (E 50/62 BF). Proteção de sobretensão de fase (F 59) Eróteção de sobretensão residual ou desbalanço de corrente (F 59 G ou 61.N)  PROTEÇÃO DE Sistemas Etéraicos Capiruto 5 - Proteção DE Bancos De CacagToRes DE 13,8/25/1328 KV 57 56 5.2.1 Proteção interna dos elementos capacitivos 5.2,2 Proteção de sobrecorrente Tal esquema tem por finalidade proteger o banco de capacitores de defei- tos no cabo de interligação dos bancos de capacitores ao seu respectivo disjuntor, sendo utilizados três relés de sobrecorrente de fase (uniciades instantâneas e temporizadas) e um relé de neutro (uniclade instantânea e temporizada), confor me a figura 5.4. Cada unidade capacitiva (elemento) normaimente apresenta proteção in- dividua! por elo-fusivel, visando relirá-lo de operação para pcorrencia de defeitos internos conforme as figuras 5.2 € 5.3. BARRA DE FASE BARRA DE FASE A mma É ELO-FUSÍVEL B BARRAMENTO ELO-FUSÍVEL c T ELEMENTO ELEMENTO DISJUNTOR CAPACITIVO CAPACITIVO NEUTRO = NEUTRO | [te | |. 1€ Lgors: u [sas À L Soo cd EN rs 1 505 aj j aum Figura 5.2 - Representações de um elemento capacitivo. BARRA DE FASE ELO-FUSIvEL NEUTRO Figura 5.4 — Circuito de proteção de sobrecorrente. Froteção de Talha de disjuntor fa. caso O disjuntor do banco de capacitores não abra após a atuação o) dle sobrecorrente, É composta por um relé de sobrecorrente (50) e uporizador (E 62BF) conforme figura 5.5. Quando operado, energiza a auxiliar (E86-3) que desenergizará a seção de barra através da disjuntor geral de transformador e abertura e bloqueio do disjuntor “if referente ao disjuntor envolvido no defeito, acarretando perda argas. se Proreção be Sissemas ELérRICOS PARA O TRANSFORMADOR DISIUNTOR GERA: SEÇÃO DE SEÇÃO DE BARRA DISJUNTOR | BARRA unção |” o DISIURTOR BANCO DE ALIMENTADOR de CAPACITORES EN Oasomeago > NE as ban stcudoçd Figura 5.5 — Circuito das proteções de sobrecorrente e falha de disjuntor 5,2.4 Proteção de sobretensão de fases Este esquema de proteção está relacionado ao fato de que a operação de capacitores em condições de sobretensão tende a originar a aceleração da perda de vida útil da unidade capacitiva e fornecimento de tensão acima da faixa per- mitida ao consumidor. Para este tipo de proteção é empregado um relé de sobretensão (F.59) conectado a um TP, conforme figuras 5.6, 5.7 e 5.8. Quando aperado, este relé provocará a abertura do disjuntor do banco de capacitores. 5.2.5 Proteção de sobretensão residual e deshalanço de corrente Na ligação das unidades capacitivas em paralelo, a queima de elos-fusi- veis origina desbalanço das tensões entre fase e neutro no banco de capacitores, gerando deslocamento do neutro da estrela com o aparecimento de tensão entre o neutro e a terra. No 13,8 e 25 kV, esta tensão pode ser detectada por um relé de sobretensão residual (.59G) conectado a um TE que por sua vez está ligado ao neutro do banco de capacitores conforme a figura 5.6. A queima de elos-fusíveis também provoca uma circulação de corrente residual pela interligação dos neutros dos elementos ligados em paralelo do mes- mo banco de capacitores. Esta corrente pode ser detectada por um relé de sobrecorrente (F.61N) conectado a um TC, que por sua vez está ligado entre os neutros dos elementos, conforme figura 5.7 Logo, pode-se escolher o relé com a função de proteção dg sobretensão residuai (.59G) ou sobrecorrente residual (F.61N) para os bancos de capacitores de 13,80U 25 kV. Cneiruno 5 - Proteção ve BANCOS DE CamaciToRES be 13,8/25/1328 4 59 No 138 kV, o desbalanço entre as tensões pode ser detectado por um relé de sobretensão residual (F.59G) conectado paralelamente a um TC e a um resistor, conforme a figura 5.8 al Figura 5.6 - Esquerna de ligação da proteção de sobretensão de fase e residual = Figura 5.7 — Esquema de ligação da proteção de desbalanço de corrente e sobretensão de fase, 5.3 Diagramas Unifilar e Esquemático com Todas as Proteções dos Bancos de Capacitores As figuras 5.8 e 5.9 apresentam um diagrama unisilar com todas as prote- ções de três bancos de capacitores, incluindo disjuntor, chaves de manobra e seccionadoras e um diagrama esquemático de proteção.  Proveção pi Sisremas Eixinrcos Na ocorrência de um curto-circuito envolvendo o barrarmemo e a carcaça : da blindada, O único caminho para a corrente de curto-circuito (lcc) percorrer é: através do cabo de aterramento. Isto acarreta a operação do relé F.64 que energiza a bobina de um relé auxiliar (E 26-3) que tem por finalidade desenergizar a seção de barras envolvida (abertura do disjuntor geral, abertura do disjuntor de junção de barras 2 bloqueio do fechamento deste último), isolando o defeito. É <a -s— — Elindado Cuiiçuia do Disjuntor Geral Cubículo do Atieentador Cubleulo do Alsmentador furto pe NO Sircuito v Resisior de aterramento Disuntor Lsspantar Figura 6.2 — Defeito envolvendo barramento e a blindada. a Um CariruLo 6 - Proteção ce Barras pe 73,8 KV Do TiroTenra IscraDa £m algumas subestações, o transformador de serviço local (TSL) encontra- se instalado no interior da blindada. lal fato gerava o seguinte problema: um defeito monofásico em algum circuito pertencente à baixa tensão deste TSL po- deria causar a operação do relé E 64, ocasionando a desenergização indevida da seção de barra de 13,8 kV (figura 6.3), Blntava Cubiculo do TSt ubiculo do Visurtor Seral Cubiculo Alimertado Tanstormader 138 -13,8kV Disjumior Curto Cireuito Rute y E64 > "DT — Neutro do TSL aterrado foca ts bndade ul atá a-solução desse probiema foi adicionado um relé E.67G ao esquema. imicaracterísticas clirecionais, possuindo duas bobinas, operando so- lo .ambas estão energizadas.  66 Proreção DE Sistemas ELÉTRICOS Urna das bobinas do relé E67G é instalada no secundário do TC localizado nió-cabo neuiro do transformador de força, em série com o relé F 51G e à ouua ata DO secundário do TC localizado no cabo de aterramento da blindada, êrr séria com a bobina do relé [.64 (figura 6.4) ou no neutro dos TC's de medição do transformador (figura 5.5 — caso mais utilizado). Blindado Cobieulo — P cubiculo doi cubiculo do St Disirtor É atimentasor Geral Eansfoimador Ê ize -13,8kv i [ Sixunter Resistor da aterramento Curto Circuio — Não há circulação de corrente nesta sobina co relé 2876 — mr í L | Ê = Neutro do T5t ate-rado = > fora da irindada Figura 6.4 - Defeito envolvendo o circuito de baixa tensão co TSL e a blindada ibobina do relé F67G em série com F64). : i Cazhuio 6 - PROTEÇÃO DE Banras be 13,8 KV DO TiroTenna IsciaDa 57 Birdags Cublculo Cublculo do É Cubiculo do doTSI Disjuntor Geral É Alimentador Transformador 138-13,8kV Resistor de aterramento Dssjuntor Curso Circuito) Não há circulação E de corrente nas 64 babinas do relé FeIG Neutro do TSL aterrado fora de blindada Figura 6.5 —- Defeito envolvendo o circuito de baixa Lensão do TSt e a blindada (bobina do relé £.67G no circuito de medição). 6.2 Defeito Envolvendo um Alimentador e a Terra A circulação ce corrente para um defeito entre fase e terra nos alimentadores, fora cia blindada, é apresentada nas figuras 6.6 e 6.7. No caso da figura 6.6, ocorre operação da proteção de sobrecorrente do alimentador (F.50-5tN), não operando a proteção die terra isolada, pois a corren- te de defeito só passa em uma das bobinas do relé F. 676. Na tigura 6.7 ocarre a operação do relê E67G (energização de suas duas -Sobinas). Entretanto, nã operação do relé auxiliar .86-3 devido ao relê -.64 Não ser sensibilizado por este defeito. Cariruto 6 - Proteção pe Bapras 51 13,8 KV 20 TroTERRA jsoLaDA é Proseção De Sistemas Eitraicos 65 Dt SBIRÇÃO CE alstMAS Ei ErRICOS 6.2.2 Bobina do relé E67G no neutro da medição 62.1 Bobina do relé E67G em série com relé F64 Bindeda Cubicuio do Disjuntor Geral m biculo Cuiicuio do Disuntor Geral Cubículo do Alimentago! Transformador 138-13,8kv pe Transivrmador 138 -13,8ky Resistor de aterramento Dijumos | Circulação de corrente nas cuas bobinas do ralá EG7G Resisior de aterramento ese Ci ont No há circulação amo | bobina do relé Curto- Fós preto co relé 64 Não há circulação de corrente neste boina do relé E67G Não hã citculação de curto- corrente na bobina creio od assa Figura 6.6 — Defeilo em ur alimentador. Figura 6.7 — Defeito em um alimeniador.  Za Paniução De Sistemas Eréisicos Estando o transformador 2 da figura 6.11 fora de operação, o transforma- dor 1 deve alimentar as seções 1 e 2. Se neste memento ocorrer um defeito envolvendo a seção 2 e a carcaça da blindada B, deverão operar os relés R64B e F&7G-6A, que energzarão o relé -.86-3 da seção 2, provocando a abertura e bloqueio do disjuntor junção de barras tA, desenergizando a seção 2. Desta forma, o defeito é isolado do sistema com a perda apenas de parte da carga. Se ocorrar um defeito na seção 1, com a subestação na condição de recur- so exemplificada acima, as duas seções serão diesenergizadas. 6.5.3 Diagrama esquemático com seletividade Resumindo, temos as seguintes situações, conforme figuras 5.11 e 6.12: = Transformador 1 alimentando seção 1. - Defeito na seção 1. Operação dos relés -.64A, FZA, -O7G-6A e E86-3 (seção 1) Desenergiza a seção 1. * Transformador 2 alimentando seção 2, — Defeito na seção 2. Operação dos relés F64B, F.2B, F67G-5B e F.86-3 (seção 2). Desenergiza a seção 2. e Transformador 1 alimentando seções 1 e 2. — Defeito na seção 1 Operação dos relés FG4A, F2A, F67G-6A e E86-3 (seção 1). Desenergiza seções 1 € 2. — Defeito na seção 2. Operação dos relés F64B, F2B, -.67G-6A e F86-3 (seção 2). Desenergiza a seção 2. e Transformador 2 alimentando seções 1 e 2. - Defeito na seção 1. Operação dos relés FO4A, E2A, E6/G-5B e E.86-3 (seção 1). Desenergiza a seção 1. — Defeito na seção 2 Operação dos relés -.64B, F.2B, F67G-5B e F86-3 (seção 2). Desenergiza seções 1 e 2. Cartruio 6 - ProrEção DE Banras De 13,8xV DG TioTERra rotaDa 75 to | Á EMA E E28 5 E sam Dr = E548 132 Vze [e L =" 28 to Figura 6.12 - Diagrama de energização cos relés F86-3 6.5.4 Caso particular Para um defeito envolvendo o barramento e a blindada na região compre- endida entre o disjuntor junção de barras 1A e o isolamento entre as blindadas, indicada pelo ponto P na figura 6.11, ocorrem casos particulares de falta de sele- tividade Em condições normais de operação, um defeito no ponto P acarretaria a operação dos relés F64A e E67G-5B, energizando o relé -86-3 da seção 1, que não isolará o defeito. Neste caso a proteção responsável pelo isolamento do defeito será a proteção de segunda linha (relé F.86-2) do trafo 2. Esta proteção de segunda linha será apresentada com mais detalhes no capítulo 12. Em condições de recurso, no caso do transformador 1 alimentar a seção 2, um defeito no ponto P acarretaria a operação dos relés F64A e F67G-6A, energizando o relé E 86-3 da seção 1. Neste caso, serão desenergizadas as se- ções 1 e 2, não ocorrendo seletividade.  É Proteção de Barras de 13,8 kV Tipo Bloqueio 7.1 Introdução A proteção de barras de 13,8 kV tipo bloqueio, também conhecida como proteção de blindagem, tem por finalidade proteger o barramento para defeitos envolvendo a terra. Ao contrário da proteção tipo terra isolada, onde a blindada é aterrada somente em um ponto, na proteção tipo blaqueio há vários pontos de aterramento (muilti-aterrada). 7.2 Princípio de Funcionamento Neste esquema é utilizado um relé de sobrecorrente para terra (F.64), ins- talado no neutro dos TC's de medição, iocalizados ro cubículo do disjuntor geral do transformador, conforme apresentado na figura 7,1, Bliagada Transformador Cubleulo do Cubícuio à 13s-13,8ky Disjuntor Geral imentado: Resistor ce aterramento Diguntor Figura 7.1 — Esquerna de ligação do relé F.54 na proteção tipo bloqueio. Este relé opera para defeitos fase-terra na blindada, em seus alimentadores au no trecho de cabo do barco de capacitores, quando a corrente de curto-circuito éigual ou superior ao seu ajuste. Como este esquema de protação foi projetado para defeitos envolvendo a terra, no barramento, somente nesie caso deve haver à Speração desta proteção. enaingesto Z8 Proteção De Sisnemas Etéreicos Quendo ocorre um defeito envolvendo o barramento e a terra, o reié F.64 um relé temporizador (F.2). Após a temporização, o relé F.2 fecha o seu continuidade ao circuito de operação do relé auxiliar F86-3, que idade desenergizar a seção de barras envolvida (abertura do disjuntor geral e abertura e bloqueio do fechamento do cisjuntor junção de barras), isoian- dy'u defeito Para defeitos extemos à blindada (alimentador ou banco de capacitores) envolvendo a terra, esta proteção não deve atuar, face a operação do relé de bdioqueio E SONB, que sinaliza defeito externo à zona protegida e bloqueia a ope- ração do relé -86-3. Este relé F.SONB está conectado no neutro dos TC's de proteção de cada alimentador e bancos de capacitores. Enquanto o relé F50NB impede a atuação da proteção de bloqueio, a atuação dos relés E50-51N protege os circuitos para defeitos em suas zonas de atuação (figura 7.2). Blindada Cubículo do E Cubleuio do Transformador Disiuntor Geral É Alimentador é 138-13,8xV Sa Res:stor de aterramento Disumor Figura 7.2 - Representação da proteção tipo bloqueio. O bloqueio ocorre através de um contato NF (normalmente Techado) de um relé auxiliar (50X), que é energizado pela atuação do relé FSONE, conforme figura 7.3. Desta forma, para um cefeito fase-terra em um alimentador, mesmo. com a operação do relé 64, não haverá a energização da bobina do relé E.86-3; ocorrendo apenas o desligamento do disjuntor do alimentador envolvido atrav da operação de sua própria proteção (relé F.50-51N). i i 4 Cariruro 7 - Proreçao or Barras Dx 13,8 KV 69 Teo Boçueo 79 (14 = SONB — (Tt 132 Vec p + Abertura de 50X === É Mare disjuntor Ouos Ps 863 Ad Lol o Figura 7.3 — Diagrama esquemático da proteção tipo bloqueio. 7.3 Defeito Envolvendo Barramento e a Terra Para um defeito monofásico no barramento, a circulação de corrente de curto-circuito é apresentada na figura 7.4. Nesse caso, ocorre a operação dos relés E64, F2 e F86-3. Elincade Cubiculo do Disjuntor Geral Cubsiícuio do É Almentecor Transformador 138-13,8ky == Cunoe rito ercivendo € Resistar de w aenioaa alesramento Oisjuntor > 4 ; É 4 A bobina do aê Nãa passa comente b64 & enesgicado pela boina deste re 4 af >> >>> oa q a q q a a o <— &— qu a q a a ao a a a a Figura 7,4 — Defeito envolvendo o barramento e a terra. osmpane tio RE  8,1 Introdução aterramento (blindada Proteção de Barras de 13,8 kV Tipo Diferencial multi-aterrada). A proteção diferencial de barras é feita através da comparação entre as correntes que entram 2 saem de um barramento (lei de Kirchoff). A informação da corrente que entra no barramento vem dos TC's localiza- das no cubículo do disjuntor geral do transformador, enquanto que a informação das correntes que saem vem des TC's iocalizados nos cubículos dos disjuntores dos alimentadores e bancos de capacitores. Estes delimitam a zona protegida. Ao contrário da proteção tipo terra isolada, onde a blindada é aterrada somente em um ponto, na proieção tipo diferencial há vários pontos de É importante frisar que os TC's citados acima são utilizados exclusivamen- te para a proteção diferencial, ou seja, não são os mesmos TC's da proteção dos alimentadores/bancos de capacitores (F.50, 51, SON, 57N). ateção da Alunentador Blindada Cubículo do Cubleuto do Cubíeulo do Iransformad a: Bs a Disjuntor Geral Alimestade: Alimentador É AA pes Disjunto Disjuntor TT! B <] EmA DA ' Resistor de / N aterramento f TCs da TCsds Proteção TCs da Medição Diferencial do Proteção Trarsformador Diferencial ps TF deBeras o AT pa TC's da TCs cz Proteção Diferencial de Barras Figura 8.1 = Trifilar simplificado de um barramento. í  86 Proteção DE Sistemas ELÉTRICOS 8.2 Malha Diferencial Í Em condição normal de operação, o valor da corrente que passa pelo disjuntor geral é igual, ou próximo, ao somatório das correntes de todos os alimerrtadores e bancos de capacitores ligados ao barramento; nesta condição não ocorre a operação da proteção diferencial Esta proteção é composta por um ou mais relés de sobrecorrente, que poder ser monofásico (F.87BN) ou trifásico (-.87B e F87BN) instalados na ma- lha diferencial, para detectar defeitos no barramento (área protegida) Outro relé utilizado neste esquema é o E 74BN (instalado em série com a bobina do relé -87BN), que tem a função de supervisionar a continuidade elétri- ca da malha diferencial. Quando operado, o relé E. 74BN provoca alarmes sonoro e visual. Em algumas subestações existe a chave F43B, que tem a finalidade de bloquear a proteção diferencial, através de comando manual, em caso de opera- cão do relé F74BN. Para que seja possível estabelecer uma relação entre as correntes que entram e saem do barramento, é necessário que haja ligações entre os secundá- rios de todos os TC's envolvidos. Desta forma, o circuito criado é denominado malha diferencial (figura 8,2). Transformador Disjurtor 128-13,8%y Geral = a c Resistor de aterramento Disjuntor Disjuntor A Malha 7 Diferencial Figura 8.2 — Ligação da malha diferencial em um barrarsento. Cariruto 8 - Proteção DE Barras DE 73,8 KV Tiro Direpencia 87 8.2.1 Proteção diferencial monofásica O fechamento da malha diferencial é feito da seguinte forma: cada jogo de TCs (3 TC's sendo 1 por fasé) é paralelado entre suas fases (A, Be C). Ojogo ce TC's do disjuntor geral é ligado com polaridade contrária aos demais jogos de TC's (alimentadores e bancos de capacitores), conforme a figura 8.3. Transfurmador 13813844 Disuntor Geral A a B a | I e Resistor de t Í aterramento ERES | Disuntor ar ABC Figura 8.3 . Diagrama lrifásico da proteção diferencial monofásica. 8.2.2 Proteção diferencial trifásica O fechamento da malha diferencial é feito da seguinte forma: cada uma das fases dos TC's envolvidos é paralelada entre si, de maneira que as fases do jogo de TC's do disjuntor geral sejam tigadas com suas polaricdades invertidas em relação aos outros TC's (alimentadores e bancos de capacitores), conforme figura 84. Tansiv:mador 1238-1384 | Resistor de aterramento na» R 1 i Ea as corante Í : x , se anulam | | € neste panto ABC AB Figura 8.4 — Diagrama trifásico da proteção diferencial trifásica. 88 8.3 Análise de Circulação de Correntes 8.3.1 Situação normal de operação Proreção pe Sistemas ELÉTRICOS A circulação de corrente para a situação normal de operação está repre- sentada nas figuras 8.5 (proteção monotásica) e 8.6 (proteção trifásica). Para este tipo de configuração veri se que não há operação da proteção diferenci- al, pois não existe passagem de corrente na bobina do relé -87BN e/ou -.87B. Transformador Cisjuntor 138-13,8kV Geral et Ea — — —» À pai — EA > — te 8 man —-. DD remem peer Dea Zu fa mete C cd nha Hay aterramento as correntes Di 'y D tor se anulam isjuntor isjuntor reste pomo agem y | ct ! DA as correntes se anulam restes pontos A Figura 8.5 — Circulação normal de corrente num circuito de proteção diferencial monarásica. ! o «4— 4— wo fm ! É É É Es Cariruo 8 - Proteção DE Baaras DE 13,8 KV Tio Dierentiar 89 Transformador Disiuntor 133-13,8kv —» Geral > à > 8 —» € Resistor de aterramento ut mem kl b ul | ! l ! a Dijunto Disjuntor Dep MI E Pogmd o Ad va 1 í A As corretas + * É nestepento | 1 Do ee an lili Uul AB € Figura 8.6 — Circulação norral de corrente num circuito de proteção diferencia! trilásica Proteção De Sistemas ELÉTRICOS i Cxpiruno B - Proreção x Baraas De 13,8 kW Tiro Diem 94 95 Yansformador Disjuntor .. 138-13,8kV Geral 8.4 Seletividade — FAL —» A, seo Ba Nas SE! Efe . 5 que possuem mais de um 1; : - E a—€ rencial (monofásica ou trifásica) Janstormador e utiliza proteção dife- ti trê seja isolado com s mãe ifásica), sendo esta projetada de maneira que o defeito Resistor de operação, quant nor perda de carga possível, tanto em situação normal di atercamento |. | Pisjurtor ; de bars q 'O em fecuiso, existe um relé diferencial associadi - ade à, como será apresentado nas figuras 8.13 e 8.14 O a cada seção ; [tpm = rn TRAFO 1 & TRAFO 2 | Wu 8 € o í Figura 8.11 - Circulação de corrente em um defeito bifésico, dentro da zona protegi- í rm o + da (proteção diferencial manofásica) ” Ed + nei] 2P -=— NÉ : .3.4.2 Proteção trifásica po! rooms í 8.3.4.2 Proteção trifási (53) E : Seção 2 Conforme figura 8.12, observa-se que a proteção opera, pois existe circu- lação de corrente nas bobinas dos relés clas fases envolvidas no defeito (-87B-A e E87B-C). TC2 * cuia | ALIM 4 ã Disjuntor Transformador Geral 138-138KW —+ — — > + AA e Es € l Resislcr de É aterramento [ bisiumor | Disjuntor 4 É I ua Figur. — if igura 8.13 - Diagrama unitilar da proteção diferencial de barra —À AB ABL Figura 8.12 — Circulação de corrente er um defeito bifásico, dentro da zona proteg da (proteção diferencial trifásica). : 96 Promeção DE SisTEMAS In EiniCOS te) f 876 8/6 fsec 1 (sec 1) E B63 863 fsec 1) (sec 2) Figura 8.14 -- Diagrama esquemático da proteção diferencial de barras. 132 Vac 9 Observação: EB7B — sec 1 ou F87B -- sec 2 quando operados acionar, res- pectivamente e 86-3 sec 1 - abre o disjuntor GERAL 1 e abre e bloqueia o fechamento do disjuntor JUNÇÃO; e 86-3 sec 2 - abre o disjuntor GERAL 2 e abre e bloqueia o fechamento co disjuntor JUNÇÃO. 8.4.1 Situação normal de operação Para esta situação, os disjuntores GERAL 1 & GERAL 2 estão fechados e o disiuntor JUNÇÃO aberto (figura 8.1 3). Sendo assim, para um defeite na seção 1, opera o relé F86-3-sec 1 e para o caso de defeito na seção 2, opera o relé FB6-3-sec 2 8.4.2 Condição de recurso Para esta condição, os disjuntores GERAL 1 € JUNÇÃO estarão fechados e “É o disjuntor GERAL 2 aberio (figura 8.13). Nesse caso, existe um fluxo de corrente através do disjuntor JUNÇÃO (se- cão 1 para seção 2). Observa-se que junto à ele estão instalados dois jogos de TCS (TC1 e TC2) que também fazem parte das malhas diferenciais (seção 1 8 seção 2, respectivamente). Neste exemplo de recurso, existe circulação de corrente no secundário de ambos os TC's. Para a proteção da seção 1, 0 TC1 se comporta como mais um TC des alimentador onde sua carga é o somatório das correntes dos alimentadores da seção 2. Para a proteção da seção 2, o TC2 se comporta como um TC de disjuntor. geral. Cartimo 8 - Proteção cz Banzas DE 13,8 kV Tiro Dyenctcin ENC 97 Em situação de defeito na seça t 2 na seção 2, verifica-se que É BIB á , ç que o relé -87B - sec 2 se enereizado fazendo com que atue o relé E 86-3-sec 2, retirando de o) atação penas a seção 2, conforme visto anteriormente na figura 8.14 Cree Pare defeito na seção 1, é verificadi 1a SEC , ificado que o reié R87B — sec 1 é 5 feil ié R87B - sec 1 é energiz jluando o relé F86-3-sec 1, retirando de operação as seções 1 e 2 Do ae aso, amãas estão sendo alimentadas pelo disjuntor GERAI. 1 Pos neste 8.5 Arranjo Particular dos Jo: o o os Junção de pr gos dle TC's instalados no Disjuntor culo do dis fans am poresentados dois jogos de TC's, localizados no cubi- ! isj cle barras, instalad o i disuntos gue ara oe 3] os um de cada lado de maneira que O Entretanto, em algumas bli . io, 8 blindadas, este arranjo não é i mors o, em i ' & possível ê limitação de espaço físico no interior do cubículo deste disjurt y ai dois jogos de TC's insê s são instalados juntos em um i mostra a figura 8.75. ' dos lados do ds TRAFO 1 Var TRafO 2 Desta forma, os tor, conforme TT Ponto » GERAL? Seção 1 tez) frei Seção 2 ação e Posjd JUNÇÃO - | AMI [am ALA 3 | Al | ; LIM 4 q Z «& É ? nv E 1 Fi - Ari Tt fgura 8.15 - Arranjos de TC's instalados no disjuntor junção de barras.  Proteção DE Sistemas ELÉTRICOS Para um curto-circuito no pento pifigura 8.15) observa-se que existe uma diferença na atuação da proteção para os arranjos dos jogos dos TC's do disjuntor junção de barras apresentados nas figuras 8.13 € 8.15. No caso da figura 8.13, este curto-drcuito poderá acarretar à perda das duas seções de barra, case a proteção da seção 2 atue primeiro de maneira indevida. Observa-se que ocorre uma corrida entre os contatos dos relés E87B — sec je F87B-sec 2. No caso da figura ção da subestação, acarretará a operação que não eliminará o defeito, é atuação da proteção de segun mador 1 (E51H ou E516). 815, este curto-circuito, em situação normal de opera- da proteção diferencial da seção 2. da linha do transfor- Proteção de Transformadores Terra 9.1 Conceito O transformador terra é empregado para fornecer uma referência para mM) d f fi terra, quando são utilizados transformadores de força (ou bancos de ra s om a dores) com enrolamentos secundários Ii : ndário: = tos fase-terra sejam detectados. s ligados em delta, possibilitando que defei- A ligação de ti ; ransformador tel is utili tir ou não um. Ss rra mais utilizada é 0 2ig-. a resistência de aterramento entre o neui: Dea tem podendo ex tr erra, Para a proteçã ção de tran: + sobrecorrente 50-512. nsformadores terra, são utilizados dois relés de Um transformador é ador terra é s acordo com as figuras 9.28 9.3. apresentado na figura 9.1 e representado de Figura 9,1 -- Transformador terra.  PRCHEÇÃO DE SISTEMAS ELiT 4 3.3.4.2 No cabo que intertiga o transformador terra e O arramento dor 4 b ent ansforma- Para um defeito fase-terta em um dos cabos que Inter o anarar A tara enrmad! er N ne pró transformador terra, dev dor terra 8 o barramento, ou no próprio e er PeosiT provocando à abertura do disjuntor do transformador tera a stá apresentado nas figuras 9.10 e 21 A circulação de corrente esta Defeito para Alimentador aterra irensformador L8S/] EN 4 terra tugação Zig-Zag) Figura 9.14 — Análise das correntes no rolê. | | / Capituro 9 - PaoTECÃO DE TransronmaDORES Terra 105 9.3.2 Defeito bifásico Para um defeito bifásico no transformador terra, irãc operar 0s relés F.50- SIZ, provocando & aberiura do disjuntor do transformador terra, À corrente de curto-circuito se comporta ce acordo como apresentado nas tiguras9.12€9.13 ê = Barrumento € — Disjuntor s0517 = E 7 e El dE Lo sosiz a ; pi] Defeito hifásico Abmentador Transformado: terra (Ligação Zg-2ag) af Figura 9,12 -- Defeito bifásico. Sã AÊ a Figura 9,13 — Análise das correntes nos reiés PROTEÇÃO DE Sis: EMAS El FIRICOS 106 9.3.3 Defeito trifásico mo trifásico no tr Para um defeito trifásica nc Je ando a abertura do disjuntor do transior a, irão operar os relés [.50- ador terra, irão opel: ! a mador terra. A circulação de 512, provoc: ! o corrente está representada nas figuras 9.44€9.15 Barramento => Ae : ie c Lo tor Bisjuntor Disjunf Defeito trifásico Transformador terra (Ligação Z1g-220) Figura 9.14 — Defeito trifásico. Alimentador Figura 9.15 - Análise das correntes nos relés. to Proteções internas de Transformadores 10,1 Relé de Gás (.63T) O relé de gás (F.63), também chamado de relé BUCHHOLZ, é empregado normalmente em transformadores de força que possuem tanque auxiliar (balão, conservado!) e tem a finalidade de proteger o transformador contra cefeitos inter- nos que produzam gases ou movimento brusco do óleo, tais como: descargas internas, avarias no isolamento com formação de arco, perdas de isolamento entre as chapas do núcleo ou nos tirantes de amarração, alta resistência nas ligações, etc. O relé de gás ainda atua em caso de baixo nível de óleo, É coloca- do entre o tanque do transformador e o conservador, como mostra a figura 10.1 tem alguns transformadores, o relé de gás fica na parte superior do tanque prin- cipal) Figura 10,1 — Reté do gás. Proreção DE SISTEMAS ELÉTRICOS 108 1 3 j E 02 e 10.4), O Buchnolz consta essencialmente de duas bóias (figuras 1 cada quai possuindo um cor tato de mercúrio Figura 10.2 Relé Buchhelz. 49,1.1 Processo de operação do relé Ze! as « Bóia (flutuador) superior — opera para des lentamente, como por exemplo, uma falha no isdl ia ente da il | uma ligação que começa à apresentar - os espiras ou excessivo calor nos pontos onde ocorrem. O cal o Pp a tizmçãe G óleo, isto é, transforma o óleo em gás. Este gês a e Varea e A mais alta que é o conservador. Ao passar pelo a o ta, é de ce acumula na parte superior do mesmo, empurra o o dao a dister té ara baixo. Em consequência, não havendo die fisco baixa e fecha os contatos que fazem soar o alarme e aparecei uma indicação visual. «4 ' : | Nesses casos, será verificado pela torneira do gás € inflamável ou não gura 10.3) se o gês é Figura 10.3 - Torneiras do relé de gás. Quando 09 lamáv fica que ocorreu algum defeit interno nos y ignifica q : algum defeito interno à à 5 reu al ) ás é inflamável, signtfis eu el a ti ansiorma or. Não sendo inflamável, a atuação da bóia superior pode ser prove: ransiormador. fº ó di niente de ar ou umidade existentes nO transformador Catruio TO - Proreçoes fntienas DE | RansrORMaDoRES t0g Se o alarme soar com irequência e o gés não or inflamável, o transforma- dor poderá estar com alguma estrada de ar º Bóia inferior - um curio-greuro entre as espiras do transformador ou ainda 6 rompimento de uma espira, pode acarretar a formação de um arco. Neste caso, o forte caiur desenvolvida ocasiona a formação de gran- des bolhas de gás, o que força O óleo a passar com grande velocidade pelo relé em direção ao conservador. O fluxo de óleo e gês empurram a dúia inferior, fazendo com que o contato de mercúrio feche o circuito de disparo da proteção de primeira linha do transformador (F86-1) O relé Buchholz ainda pode operar para baixo nível de óleo e para sobre- cargas elevadas, Quanco o nível de óleo cai a um ponto abaixo da bóia superior, 50a um alarme, se o nível de óleo continuar a baixar, a bóia inferior se desioca e energiza um telé auxiliar (F63TX) que, por sua vez, energizará a bobina do relé F26-1 retirando o transformador ce operação (figura 10.13) Para o caso de sobrecargas elevadas, que produzem grande aquecimento nos enrclamentos do transformador, o relé de gás também pode operar, pois se a temperatura do enrolamento atingir cerca de 150 ºC ou mais, o óleo começa a se volatizar. Se isto ocorrer em boa parte dos enrolamentos, haverá formação brus- ca de várias bolhas, acarretando o deslocamento do óleo em direção ao conser- vador. Ao passar pelo relé de gás, empurra a bóia inferior e fecha o contato do mercúrio. bóia superor bésa inferio” contato de mer imercóide) conexac paro tosaaira do cleo Figura 10.4 — Principais componentes do relé ce gás.  PROTEÇÃO DE Sistemas 114 TT. Buçha do transformador Y Ca Capilar Caixa mostradora Resistência de | aquecimento Para os enrolamentos Buibo comi mercúrio presentação do funcionamento do indicador de Figura 10.9 - Rei º temperatura do enroiamente. Ponteiro Ponteiro e móvel Figura 10.10 Indicador de temperatura do enrolamento. Observação: Em alguns mostradores, po i indi itura cnáxim: com a finalidade de indicar a tempera do de tempo, sendo chamado de ponteiro de demanda. e-se usar um terceiro ponteiro, a ocorrida durante certo perio- Capituro 10 - Proteções Inrernas DE TransromdaDores Us Caso a lemperatura no enrolamento sasse dos 105 C em transformado- res cujo sistema de refrigeração é efetuado airavés de circulação forçada de óleo, poderá operar a proteção ce 7º linha do transformador (E 86-1), retirando o mesmo de serviço. 10.4 Proteção contra Falta de Óleo em Transformadores O óleo existente nos transformadores tem duas finalidades: — permite diminuir as distâncias entre as partes energizadas no interior do transformador devido às suas propriedades isolantes, tornando o mes» mo mais compacto; — Tacilita o transporte do calor desenvolvido no núcleo do transformador para as paredes do tangue e raciadores devido às suas propriedades refrigerantes. Ostransformadores de grande capacidade utilizam indicadores que permi- tem a fiscalização visual do nível de óleo. Entre os mais usados para esse fim encontra-se o indicador magnético de nível O indicador magnético é colocado no conservador (balão) e consta essen- cialmente de uma bóia presa a uma haste, que fica no interior do conservador, e um mostrador, com as indicações máxima, mínima e 25 “C (indicação de nível normal para a temperatura ambiente de 25 “C) na parte externa. Este indicador tem o nome de magnético, porque não existe conexão mecânica entre o eixo gue prende a haste da bóia e o ponteiro que dá a indicação do nível. O que obriga o ponteiro a acompanhar o movimento da bóia são dois imãs permanen- tes, um no interior do conservador e outro preso ao ponteiro, de acordo com à figura 10.11. Imas Permanentes 1] [7] x” Ponteiro NE Nível do óles Figura 10.41 — Representação do funcionamento do indicador do nível de óleo.  Paoreçao 5 ELEITOS ne UT jaza nas jumias do Em geral, O nível ce óleo baixa por causa de va OS q c maio as válvui cio que esses à r 35 o suas válvulas, Sem 5 ransformador ou em algumas des ú u Ss ae un tam UMa diminvição lenta do nível de óleo. de a a aa mento mais sério (perfuração no radiador, por sem ni su eração Vão olermes sonoro e visual e até desligamento do transiorim são alarm do relé de gês. Figura 10.12 - indicador de nível de óleo. 40,5 Diagrama Esquemático simplificado A figura 10.13 apresenta circuito simplificado de proteção dos e F20VS. = —a O | e Loovsx 1 ' ao REL Figura 10.13 - circuito de proteção amplíticado 20N5X 5 relés F.631 | | i ! gg Proteção de Comutadores Automáticos com Carga (CACO) 11.1 Noções Básicas sobre CACC A maioria dos transformadores existenLes nas subestações possui comuta- cão automática com carga (CACC). O comutador automático é um equipamento associado ao transformador, localizado em seu interior e fsolado através de um ianque que contêm óieo, cesiinando-se a controlar a tensão para que seu valor esteja sempre deniro de uma iaixa estabelecida. A variação de tensão é feita através da mudança de tap, pela abertura º fechamento de contatos, adicionando ou relirando espiras ro enrolamento co transformador. Estas mudanças podem ser feitas por: acionamento manual — através ie manivela; acionamento eletremanual local - através de botoeiras localizadas ra caixa de comando do CACC; o acionamento eleiromanual remoto — através de botoeiras localizadas na sala de comanco ou através de sistema cigital; acionamento automático — através do relé F90, localizado junio ao comutador ou por lógica digital Eixo de Acionamento Indicação Meter do TAR do CACT Figura 11.1 — Armário do CACC PROrEÇÃO DE SISTEMAS ELETRICOS 8 1 jando a tensão do A e dor ador ocorre Cu A variação automática de tap's do transform sendo a sistema sai de uma faixa elecida durante dete do tempo, tema sai de uma faixa estabelecida rante um minado temp: e faixa e o tempo ajustados no relé ramados na lógica digita! ixa e o tempo ajustados no elé E 9Q e/ou programado: tógi gj f ã ea 11.2 Proteção de CA! abertura e fechamento de contatos) poderão ui a defeitos ue danifiquem o equipamento, principalmente a de mudança ho ver uma elevação brusca de corrente. A fim e Na a ra cel ressão semelhante ao Buchholz é instalado entreo com iaas care or de óleo (balão), que, quando operado, energiza are re Sono o transformador de operação. À figura 11.2 apresenta o relé de p! do CACC Durante a troca de tap's ti Figura 11.2 — Relé de pressão para proteção do CACC. 41.2.4 Diagrama esquemático simplificado A figura apresenta circuito simplificado de proteção do CACC, ei a 11.3 apresenta cire s onjunto com os relés E 63T e E20VS (proteção interna de transformador) a V º To Lic est + 705 pr ex A 20V5X Lescacex 20NSX, 2 . nei. Figura 11.3 — Circuito de proteção simplificado. po, Proteção de Sobrecorrente de Transformadores 12.1 Introdução Nos transformadores de grande porte, a proteção de 2º linha (proteção secundária) é normalmente feita por relés de sobrecorrente temporizados (57H, F51G e StZN). Estes relés operam quando há falha no esquema de proteção de 1º !inha de alimentadores, proteção de barras ou no próprio transformador, Esta falha está normalmente associada a defeito em relé, TC, disjuntor ou no circuito de corrente contínua. A probabilidade ca proteção secundária atuar para falha interna ao trans- formador é pequena, face a existência de diferentes tipos de proteção de 1º linha para este equipamento (relés diferenciais, relés de gás e válvula de alívio de pressão). Quanto ao relé 51H, além de atuar como proteção de 2º tinha, também pode operar para sobrecarga em transformador, sendo uma função muito impor tante para a preservação da vida útil deste equipamento. 12,2 Proteção contra Sobrecargas e Curto-Cirtuitos enire Fa- ses em Transformadores (Relé F.51H) Para toco transformador existe um valor máximo de corrente ce operação em condição normal, para o qual o referido equipamento foi projetado. Este valor é denominado corrente nominal e está relacionado com a potência e tensão nominais do transtormador, Desta forma, sempre que o valor da corrente de operação de um transfor- mador uitrapassar o valor nominat, pode-se dizer que este equipamento está trabalhando numa condição de sobrecarga. Os transformadores são equipamen- tos que podem suportar sobrecargas razoáveis durante um determinado tempo. Para curto-circuitos entre fases no transformador na alta tensão ou baixa tensão, haverá elevação anormal das correntes (valores bem superiores quando comparados aos de sobrecarga), sensibilizando o relé E51H a Proreção ne Sistemas Exéreicos i Casmina 12 - PROTEÇÃO DE SoBRECORRENTE UE ThnniseaRmanoRES tas ROTLÇA MnrciDO — Í Para transformadores ligados em delta-delta, existe a necessidade cia ins- talação de um transformador de aterramento ligado em zig-zag, com o objetivo de fornecer referencial para a terra ao transformador de força. O primário do TC desta proteção fica ligado ao neutro do transformador terra. Portanto, quando ocorre um defeito fase-terra, = corrente de curto-circuito procura o neuíro deste equipamento. Esta corrente sensibiliza o relé E51ZN (coneciado ao secundário do TC), atuando de modo a energizar a bobina do relé E86-2 e consequentemente, tetirar o transformador de força de operação. a Am ——s> ——+. a] Barramento E : pd TC | F, E é E51G Disjuntor Disjuntor . k à TC que alimenta o relé 516. | Figura 12.5 - Detalhe da Instalação do TC q! T Resto de é | ransicemador vera k ater “ | (Ligação Zig-Zag) 27 ST eum) y Esta corrente se A Jo A te divide emtrês | = parcelas iguais Defeito para a terra to «a — Alimentador Figura 12.7 — Circulação de corrente de defeito para um transformador com: ligação delta-deha. 12.4 Atuação da Proteção Em geral, o relé F51H é ajustado para operar quando o transformador estiver com cerca de 43% de sobrecarga e o relé E51G ou 51ZN são ajustados Figura 12.6 — Resistor de aterramento do transformador e TC. Proteção DE Sistemas ELÉTRICOS 126 1 para operar com à passagem de uma corrente muito baixa (menor tap do relé), sendo que estes ajustes possuem tempo de atuação bem superior aos das prote- ções de 1º linha. Quando estes relés operam, seus contatos se fecham fazendo com que ocorra a energização da bobina do relé auxiliar (.86-2). Este relé possui vários contatos, sendo responsável pela execução de junções especificas, tais como: — alarme; -- abertura dos disjuntores gerais do transformador, — bloqueio do fechamento dos disjuntores junção de barras, etc. A figura 12.8 apresenta UM circuito de controle simplificado desta proteção. Lico Ly [ [ SIZN Lg6-2 6-2 132 Vec . 862 Bobina de Alarme on abertura do (Relé auxiliar) “ejuntor a 12.8 - Circuíto de controle simplificado da proteção de Figuri sabrecarrente de transformador. Para subestações que possuem seccionadoras motorizadas (figura 123), caso o defeito não seja eliminado pela atuação do relé [.86-2, conclui-se queo curto-circuito ocorreu no trecho entre o transformador e as buchas de entrada dos seus disjuntores gerais. Por este motivo, é utilizado um relé E2 (temporizador), que é energizado na operação dos relés E51H, E51G/51ZN e atua em conjunto com O relé 86-2, com a finalidade de isolar o transfor- mador, Neste caso, ocorrerá a abertura dos disjuntores gerais de transformador através do relé .86-2 e a abertura do disjuntor de 138 kV (disjuntor que a subestação) através dos contatos em série dos relés E 86-2 e F2. Para subestações que possuem disjuntor de 138 kV dedicado ao transfor. mador (figura 12.3), O relé F86-2, quando operado, disjuntores gerais (13,8 kv) e deste disjuntor dedicado. e aiimenia comanda a abertura dos ê Proteção Diferencial de Transformadores 13.1 Conceitos Básicos A um ei proteção diferencial é utilizada em diversos equipamentos do sist F tema, tais como: geradores, linhas subterrâneas de rras, transfor o) ub e a E de 138 kV, barras, sformadores e O transformador é E as mi Toa é um dos equipamentos do sistema elétrico que apresen- les para ser protegido através de um esquema diferencial a a orrentes de ângulo de fase e módulos diferentes requerem compensação atra- 9 dulos diferem e ti vés de ligações e relações dos TC's envolvidos Para o entendimento deste capítulo, -Se necessária a pel com- to di tulo, t eita co orna-se nec e rfeit preensão do fundamento da proteção diferencial De acordo com a fi igura 13.1, a parte com representa o 4 am preendida entre os este trecho noso que será protegido. Por ele passa um fluxo de conenta a atuar sempre que a um esquema de proteção diferencial, esta proteção deverá que passar pelo EO que passar pelo ponte A for diferente da corrent das correntes quê entrei é Sae o proteção tez uma comparação dos valores Ns aem de um determin, que houver desigualdade entre esses valores. ado trecho, atuando sempre dx Tr —» l — E A B Figui - ã igura 13.1 — Representação da corrente na proteção diferencial Resumindo: * Quando |, = 5 a proteção não deve operar, e ual a 3: , ndo |, * Ip: a proteção deve operar.  Proreção DE SisTEMAS ExérriCOS 128 1 43.2 Visualização do Trecho Protegido Na prática, a zona abrangida pelo esquema de proteção diferencial dos transformadores (trecho entre 08 pontos Ae B da figura 13.2 é delimitada por jogos de +c's. O ponto A da figura 13.1 corresponderia 205 TC's de alta tensão do transformador (TC tipo bucha), localizado em sua bucha de alia. O ponto B repre- sentaria o jogo de TC's localizado na entrada dos disjuntores gerais do transfor mador (TC tipo janela ou barra). Sendo assim, se O valor da corrente que passar pela bucha do transformador for diferente do valor da corrente que chegar aos seu(s) disjuntortes) geraltis), será caracterizado um defeito (curto) no trecho de- terminado ente estes pontos, fazendo com que à proteção opere, retirando O transformador de operação. A figura 13.2 mosira & disposição física diferencial de um transformador. da área abrangida pela proteção PONTO À b (TC da bucha de aha tensão CO «renstormeden Blindatia garramento À ponTO B re clo disjuntor geral TE geral a 5 á & E Figura 13.2 — Desenho representativo da proteção diferencial de um transformador. 13.3 Relé Diferencial (Função 87) Por definição, UM relé diferencial é aquele que opera quando O valor da ciferença entre duas ou mais grandezas ejétricas semelhantes excede um valor predeterminado. Assim sendo, vários tipos de relés, quando conectados de uma certa ma- neira, podem operar como um relé diferencial. Há, basicamente, os relés diferen- ciais amperimétricos & percentuais. Carituto 1.3 - PROTEÇÃO DIFERENCIAL DE TRANSFORhAADORE: PROTEÇÃO DFERENCIAL DE TRANSFORMADORES 129 13.3.1 Relé diferencial amperimétrico Trata-se de á um relé de sobr: : com a figur: - , recorrente instantâni gura 13.3, cuja zona de proteção é limitada Ds TOR ado de acordo º 5. io Bobina 1 “e Operação se —»- í Figura 13.3 - R à epresentação da proteção diferencial amperimétrica. 13.3.2 Relé diferencial percentual Este reié, pro) . e, etado especial feiçoament: i peciaimente para trans Os «ju sformadore: j restrição ou retenção, pr melhorar o seu desempenho. Um eles gi de , cuja função é im o é a bobina de corrente (TC's), princi pedir que os erros d ore , cipalmente devid ) os transformadores di ção incorreta do relé. te devido a curto-circuitos ext e S eié. A bobina d = externos, causem oj instalada ce manei na de restrição fica dividid pera neira a gerar ida em duas part: dos contato: uma força contrári ; partes, sendo s. Outro cai ça contrária ao movimento aperfeiçoamento é o elemento instantâneo a fechamento e opera para curto-cirçuitos mais se veros dentro do tre: j um esquema deste tipo de reié ng” protegido. A figura 13.4 apresenta | rorade rastrição a i Força de | operação 3chinas de restricêo Contatos do relé Õ Figura 13.4 — taçã Representação da proteção diferencial perceniua  Proveção pe Sistemas Eté | Caríruc 13 - rotação Disirencin ve TransroRmaDORES 135 84 TT , ocorre um de- 13.7 Ligações para Bancos de Transformadores Trifásicos A:A figura 13.10 apresenta à circulação de corrente quando e .87B irão º P a fases no transformador. Observa-se irás de operação. Deste Em geral, a ligação A:A é utilizada em bancos de transformadores de ito entre na las suas Dol : . see e ' star pois existe circulação de corrente pe ransformador de serviço. subestações de 138/25 kV. Estes bancos, ligados em a, tanto no lado de alta modo o relé E86-1 será energizado retirando o U! quanto no lado de baixa tensão, não apresentam defasagem angular entre as i correntes dos lados de alta e de baixa de uma mesma fase. Os TC's da proteção sc diferencial destes bancos de transformadores são ligados em estrela, somente A sendo necessária a compensação da diferença do módulo destas correntes. ed mam : oe mem nm tê ] EEN ms É , Ca E | | | | mm dm à : re a í curto-greuito tera! enire as fases he B a corrente nas bobinas Transformador LAR Vara | ce operação DU des Banca de 138 transformadores 138-25 4 Disjuntor geral vr y Y para defeito entre bifásico. Análise da circulação de corrente Figura 13.1% — Circulação de corrente em transformadores corn ligação delta-delta Figura 13.10 —  4 mEção emas E . j36 TT om fgoriçÃo pe siri Caeiro 13 - Proteção Dirertivciar DS TRanstumzaDORES| 137 . oteção Terra Restri i a 43.8 Proteção Terra stringida 1382 Curto-circuito fase-terra fora da zon , Num defeito fase-terra ado de baixa tensão a corrente percorre O solo € De acordo com a figura . a protegida entra pela ligação existente entre o ponto da estreia do transformador e a tera í ESZEM igura 13.14 não existe circulação de corrent é (figura 13.12). | corrente pelo relé Te curto-circuito 1 DD Figura 13.12 - Circulação de corrente para defeito fase-terra. a finalidade de reduzir à corrente de curto- O resistor de aterramento tem ria elevar-se a valores que circuito monofásico. Na sua ausência, à corrente podei danificariam os equipamentos. Com a redução da corrente, o relé da proteção diferencia! perde a sua sensibilidade para defeitos fase-terra, isto é, ele poderá não operar. Para contornar esta dificuldade, instala-se à proteção diferencial conhecl- da como terra restringida. O relé utilizado nesta proteção é de sobrecorrente (87 LN). As letras Le N significam: Lido inglês low, lado de baixa do transformador de forca; N, neutral, isto é, defeito envolvendo o neutro do transformador. Figura 13.14 — Análi Análise das correntes para defeito fase-terra fora d f la zona protegida. 8. urto-circuito fase-terra dentro da zona protegida 13.8.3 Curt: to fi id De acordo com a figur 4 do relé ES gura 13.15 haverá circulação d n , 7LN. Sua operação acarretará a energização onde EG a aa -1, retirando o transformador de o ã : a peração atra: oi e 138 kV (figura 13.16). vés da abertura dos disjuntores gerais de 13,8 kV 43,8.1 Situação norrmai de operação circula corrente pelo relé EB7LN, Num circuito trifásico equilibrado não como pode ser visto na figura 13.13. a Ge O h [psaor] E —» = AN = ——p> Num circuito trifásico — equilibrado a soma das corrente em um nó é iguala zero Figura 13.15 — Análise das correntes par; ase-lerra na zora protegida SC a defeito dl fe u g | Figura 13.13 — Análise das correntes em situação normal de operação. ai  PROTEÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOS BB ESAN abertura disjuntor — Abertura 125 Vec geral SEM 8641 Figura 13.16 — Esquema clétrico simplificado da proteção terra restringida. A figura 13.17 apresenta o esquema típico de ligação ca proteção de terra restringida. 4 Disjuntor Yransformador 1005 A geral Relés para outras Hi ! Teisda proteções LI Te'sda proteção = a proteção diferencial diferencial Medição Figura 13.17 — Esquema Lípico da proteção de terra restringida. Observação: o TC do cabo do neutro do transformador é de 600:5 À (figura 13.18). Se no primário passar 600 A, a corrente refletida no secundário será 5 A. Os TC's próximos ao disjuntor geral são de 1200:5 A, se no primário passar 600 A, à corrente secundária será de 2,5 A. Para se comparar estas cor- rentes, coloca-se um TC de relação 5 para 10 (5:10 4) na posição indicada no. diagrama (figura 13.17. Assim, a comente de 2,5 A é transformada pata 5 A, não havendo desbalanço de corrente. i Capiryr Proreçã iTuLO 7.3 - Proteção DhrERENCIAL DE TRANSFORMADORES 139 Resitor de aterramento TC 6005A Figura 13.18 - Resistor de aterramento. 13.9 Proteção Fase-Te: formador rra para o Lado de Aita Tensão do Trans- Nesta proteção, é utilizado um relé de sobrecorrente instantâneo. Este relé , elé recebe a classificação de ESOHN, onde H vem do inglês high, ado de alta tensão do : a transforma: i dor de força eN, neutral, defeito envolvendo neutro do transformador. A figura 13.19 a 2 é ES na .19 apresenta diferencial do transformador. 9 relé F.50HN instalado no dlreuito da proteção Y Í Trasislormador A AN — o E ea Seu Figura 13.19 — Representação trifásica da proteção 50HN.  Sistemas ELÉTRICOS Caríruno 14 - ProreçÃo De Banras ox 1384 - a e 144 —— | ' 145 44.22 Quanto ao arranjo elátrico | 14.2.2.2 Barramento duplo Arranjo é a contiguração física dos condutores do barramento. Os vários º Este tipo de barramento apres . tipos de arranjo se diferenciam peia quantidade de barramentos, posicionamento : ano a confiabilidade do sistema, Ego ea flexibilidade operativa, aumen- í istribui , ) a qual é : stribuidoras de grande porte. a qual é empregada em subestações de disjuntores e seccionadoras & eje associados. , e quantidade i Q is utili | caso mais utilizado é apresentado ras figuras 14.6 e 14,7 14.2.2.1 Barramento simples com seccionamento as figuras 14.4e 14,5. A Nm O caso mais típico está apresentado n NI — Figura 14.4 — Diagrama unifilar de um barramento simples. ( er é Fi a o igura 14,6 — Diagrama unifilar de um barramento duplo, Figura 14.5 — Barramento simples. . Figura 14.7 - Barramento duplo.  148 x Siszenas ELérmucOS Capfrui 14 - Proteção DE Barras De 138 aRRAS DE 138 KV a ig? 44.3 Tipos de Proteção de Barras 44,3.1 Proteção diferencial A De i [ 14,3.4.1 Por relé de sobrecorrente . ; —— q É A ee Emprega o mesmo princípio da proteção diferencial de transformadores, ny h ou seja, o somatório clas correntes que entram nO barramento deve ser igual ao somatório das correntes que saem. Conforme a tigura 14.8, temos: + W= correntes que entram no parramento, Disjuntor Disjuntor itriy= correntes que saem do barramento. Para que não haja operação da proteção, é necessário que: hab=igt q . na figura 14.8, pode-se observar que a zona protegida é limitada pela | localização dos TC's envolvidos, abrangendo todo O barramento e seus equipa ! mentos associados. É Disuntor Disjuntor q TT z mea Jr ? Eds pi t AB ce À B Cc Figu - à igura 14.9 — Esquema trifásico da proteção de barras de 138 kV. Observação: É im da em Farramentos ane dose que este tipo de proteção lambérm é utitiza- flosotia. com isolamento a gás SF6, mantendo a mesma 14.3, é 3,1.2 Por relé de sobrecorrente de alta impedância A filosofia para es! . este tipo de proteção é anterior (14.3 A proteção é a mesma em capacidade de ui A diferença entre os dois tipos de relés ato DO utilização de retés de alta impedância com TC's tu na larga saturados. Observação: O fenô o : O fenômeno de saturaçã primário for pe uração de TC's pode o: cão de transontaçãs forum corrente muito elevada comarometendo a a ? F o deste equipami , 5 endo a rela- secundário será ipamento. Neste caso, a correr: ida bem menor que a obtida teoricamente pela Pound td "e ema da proteção diferencial de barras de 138 kV Figura 14.8 — Esqui com relé de sobrecorrente. | de barramento de 138 kv é composta por três relês de um por fase. Alguns esquemas utilizam um relé de idade na malha diferencial. Ê queada através de uma, A proteção diferencial sobrecorrente (E87B), sendo alarme (E 74BN), que opera no caso de anormal Nesta situação a proteção diferencial deve ser blo chave manual denominada F43B. 148 PROTEÇÃO DE SISTEMAS ELETRICOS 143.2 Proteção de sobrecorrente Os relés de sobrecorrente normalmente são empregados em subestações que possuem alimentação por duas linhas de transmissão (tipo normal/reseva). Por serem de alcance e +esposia de tempo totalmente dependente dos níveis de curto-circuito, os relés de sobrecorrente devem ter seus ajustes revisados periodi- camente ou quando forem introduzidas modificações importantes no sistema. Este esquema de proteção é normalmente dotadas de dois relés de fase (FS0A e F50C) e um residua! (E 5ON), instalados nas linhas de transmissão que alimentam a subestação, com à finalidade de proteger o barramento. A figura 14.10 apresenta este tipo de proteção. na fechado | Disjumor aberto [ Ot de sobrecorrente de barras de 138 KV. Figura 14.10 — Esquema da proteção 14.3.3 Proteção de pressão (para barramentos a gás sF6) O gás SF6 (hexafluoreto de enxofre) é uma substância com qualidades do ar atmosférico, tomando possível a redução das distâncias entre fases e à terra conforme já citado no Item 14.2. .2 (barra; doras, transformadores de poten- . dielétricas bastante superiores às mentos encapsulados). Os disjuntores, secciona Carhuio 74 » Prorição vz Banzas De 138 xy t4g cial, ba T jernai ça r perramentos e demais equipamentos estão en: s isolados com gás SF6, sendo que estes compar: si. A figura 14.11 a a a SEG, presenta alguns compartimento: |, capsu ados em compariimen- jmentos São estanques entre S Co 9arramento encapsulado Barramento principal Barramento reserva Célula de transferência (TIE) 7 Céluia da LTS cé Célula do transformador Figura 14.11 — ê 1— Compartimentação do barramento isolado a gás SF6. As letras marcad. t rcadas na figura 14.1 1a apresentam fisicamente aiguns dos compartimentos da célula de uma a ansmissão sttterrã p da d h t terrânea (LTS, ula de de transmissão sui (LTS) Proreção De Sistemas ELÉTRICOS 154 1 444 Condição Normal de Operação 44.4,1 Proteção diferencial A figura 14.16 apresenta a circulação de corrente na malha da proteção diferencial de um barramento de 138 kV, para & condição normal de carga “— Wa! ! a da proteção diferencial Figura 14.16 - circulação de cortente nã maih para condição normal de carga. Cartruo 14 - Proreção ce Bannas DE 138 Ki ui 'ROTEÇÃO CE Bapnns DE 138 KV 5. 155 14.4.2 Proteção de sobrecorrente A figura 14.17 apresenta a circulação normal de corrente na proteção teçã: ce sobrecorrente di ; «te ce um Sa a em carga. arramento de 138 kV, com os dois transformad ores As correntes se anulam neste ponto Disjuntor fechato 1 Disjuntor aberto = = A mm A = | e = => LAO dia Figura 14.17 -- Circulaçã irculação de corrente na malha da proteção de sobrecorr para condição normal de carga. geemene 156... ——— Proteção DE Sistemas ELÉTRICOS 14.5 Curto-Circuito entre Fase-Terra 44.5.1 Proteção diferencial resenta uma condição de defeito da fase € para a terra A figura 14.18 ap! Pode-se observar que as para o defeito. duas linhas que alimentam O barramento contribuem | a b A BC A | o ! vê d pm + Sisjuntor | Disjuntor t smf-a | ! | [so | « Disjunior ] il U ão de cor igura 14.18 - Circulação di ' de para curto-circuito monofásico. an di a ente na malha da proteção diferencial Carina 14 - Proteção DE Banpas De 138 KV 157 Nesse caso, irá operar o relé FB7B-c que, por sua vez, energizará a bobina do relé auxiliar E.868 (figura 14.19), A função do relé E 86B é isolar o barramento. Dessa forma, ele será ros- ponsávei pela abertura de todos os disjuntores que estão figados ao barramento. EN Im | T 878 o to Figura 14,19 — Circuito de energização do rel 868 peia operação dos relés diferenciais. 158 Proteção pe Sistemas ELérucos 14.5.2 Proteção de sobrecorrente | circulação A figura 14.20 apresenta à de sobrecorrente de um barramento de 138 o de corrente na malha de proteção «V com defeito envolvendo a fase € eaterra A AB Srs À Bu — ' : | | SA] oh E gh esoc b E 1 — intor fechado Disjunior aberto IT Figura 14.2! 0 - Circulação de corrente na maiha da prols eção de sobrecorrente para curto-circuito monofásico. Cartrus 14 - Proteção ne Barras DE 138 xy 159 Pode-se observar que existe circulação de corrente nas bobinas dos relés F50C e SON. A uperação de qualquer destas relés energiza a bobina de abertura do disjuntor que está alimentando o defeiio (figura 14.21), retirando-a de operação. (8) SDA SON 50€ Bobina de abertura do disjuntor da linha de transinissão operação Figura 14.23 — Circuito de abertura do disjuntor da linha de transmissão pela dos relés de sobrecorrente,  € Caríruto 75 - Esquema Regionat DE Ativo DE Carga (ERAC) 165 Proteção ve Sisremas ELtiicOS 164 e i a naus tel 15,1.2 Grupos do esquema de rejeição por subfregiância ui vários contatos cuja tun- x 12 possui vários « é — relé de desligamento qu arais ormadores . , . e relé E deomener a abertura dos disjuntores a demente ' A tabela a seguir apresenta cada um desses estágios para o sistema Light. ção € a ié é normaliza i e esquema. Este re . eras envolvidos neste esq or da é 1º Estágio 2º Estágio 3º Estágio Xº Estágio 5º Estágio | (auto reset) quando O va . ão normal; . i contatos € só G Vá EB6E similar 20 relé E94F porém possui menos « 58,5 Hz 58 He 57,8 Hz 57,7 Hz 57,5 Hz re a - ' pode ser normalizado manualmente. | Agua Grande | Brás de Pina | Ari Franto Brisamar Areia Branca LTA À | 1 Se 4 á A Coelho ca Rocha | Guadalupe Boca do Mato | Cascadura (25 kV) | Colégio ; Democráticos | Mena Barrsto | Caxias Comendador Jaboatão p | Soares A sl | Maturacá Ramos Cosmos | Meriti Pedro Emesto N aa | Pavuna terra Nova Esperança Nova Iguaçu Taquara | Fontinei Turiaçu Padre Miguel | Queimados Triagem (13 ky) v i lãs : Senta Cecilia | Vila Velqueirs | Pisgade reguência retorna 20 seu valor de opera- | t | Rocha Freire Trovão tbombas) ' Saudade Vilar dos Teles | Sarapuí - Vigário Geral am : (o) o i Irês Rios Zona Industrial - - Volta Rederda á r Í ; Vigário Cachemorra - - - 3 (bombas) Desiga disjuntores gerais de 13.8 kV e/ou 25%V i à subfi ência. Figura 15.1 — Diagrama da proteção de subfreguên e B g6F ou SF 1 Bobina ce abertura ABr 3 agr ou S4F disjuntor geral & Figura 15.2 — Diagrama esq emático da proteção de si bfrequência 5. lagrama esq! i rt  166 Proteção ve Stsrensas EtéTrICOS 15.2 Por Subtensão Além da irequência, outro parâmetro que sofre variação quando ocorre a perda de blocos de geração é a tensão, Como conseguência, existe um esquema de alívio le carga que utiliza a tensão ao invés da frequência come parâmetro de referência. Este esquema baseia-se na medida do valor de tensão realizada pelo relé E27V (subtensão). Quando a tensão caia 25% ca tensão nominal 6 3a kV), este esquema desliga cargas menos prioritárias que são divididas em grupos, após uma temporização. 45.2,1 Esquema de ligação do relé E27V As ligações do relé E27V e a atuação deste esquema de rejeição de carga são apresentadas nas figuras 15.3 € 15.4, onde: » chave 27 L/D-— possui duas posições para ploqueio/desbloqueio do es- quema de rejeição de carga por subtensão; o relé FZ - relé temporizador; o relé E94F — relé de desligamento que possui vários contatos cuja fun- ção é promover à abertura dos disjuntores gerais dos transformadores envolvidos neste esquema. Este relé é normalizado automaticamente (auto reset) quando o valor de tensão retorna ao seu valor de operação; relé E.86E — relé de bloqueio, sendo similar ao reté E94F, porém possul menos contatos e só pode ser normalizado manualmente. Catuto 15 - Esouema Recionar De Ativo ne Carga (ERAÇ) 167 AA À LTA B sa sra TP 1 38kv Desliga disjuntores geraís de 13.8 kV e/ou 25kV Fi o igura 15.3 — Diagrama da proteção de subtensão. (+) am 2 868 ou Sar 2710 ! Bobina de abertura B6F ou 94F do disjuntor geral Figura 15.4 — á igura 15.4 — Diagrama esquemático da proteção de subtensão.  Proteção pe SisT: 6 = jeiçã são 45.22 Grupos do esquema de rejeição por subten A tabela a seguir apresenta cada um des tes estágios para O sistema Li Tae Estágio E = — Te Estágio FEtágo | | É 31 | 117,3 KM l 173 uz à 135 20 seg L 10 seg eg | Terra Nova | Meriti | o | | três Rios | vilar dos Teles LV Maturace - o ght. tá Pára-Raios 16.1 Definição O pára-raios é um dispositivo protetor, que tem a função de eliminar as sobretensões provenientes de descargas atmosféricas (curta duração) e mano» bras no sistema elétrico (longa duração). Estas sobretensões podem causar danos aus equipamentos elétricos, principalmente, em seus isolamentos. Considerando-se que os pára-raios estão permanentemente ligados aos circuitos elétricos que se destinam a proteger, devem ser obedecidas duas condi- ções fundamentais: — hão devem permitir, nas condições norrnais de operação do sistema, o escoamento da corrente elétrica para a terra; — uma vez descarregada para terra a corrente elétrica associada a um surto de tensão que o tenha atingido, deverá voltar à sua condição de isolamento Figura 16.1 — Pára-raios. PROTEÇÃO DE SISIEMAS ELÉTRICOS Subestação E nais Ee i | | | L Bobinas de L | | 4 operação 80 | | t CapiruLo 17 - Proteção Li LiNHAS DE Trans Starernãs a POTEÇÃO Li LINHAS DE TransnassÃo StaTERRANCAS DE 128 4V 175 virtude de sua extensão, o par-piloto está propenso a defeito: 's COMO: cirei o, to d a penso a eitos, ta aberto, curto-circuito, perda de isolamento, entre outros. Estas anorma lades idade comprometem o esquem: a lema indevidamente. q , podendo provocar a abertura dos disjuntores da ! a LIS A fim de se t i ' er conhecimento | : com o fio piloto, utilizass io imediato de alguma dest: . extremidade da “pao se um relé de alarme, supervisor de par poço, eniades o telé FIA , que em uma delas é instalado o relé F25 e o oia a outra Uma chave de tes o e teste e um mili no circuito que li 4 iliamperimentro (figura 4 o , chave possui dna ansformador saturado ao Iansformaco de ol aaa que permitem, colocar o miliamperimetro noi amérto À circuito, ien- Bobina de Bobina de resirição BR restrição BR do quatro posições: n r normal = miliamperímetro desligado. iferencial. - ai emoto -- leitura da extremidade da LTS onde está instal. á alado o relé F.74 Circulação de corrente na rmalha - Circulante - leitura da corrente no fio piloto. 3 4. Local leitura da ja . relá EE5. orrente na extremidade da LTS onde está instalado o Figura 17.5 cial com utilização de fio-piloto Este tipo de proteção utiliza um relé eletromecânico (87) em cada extremi- dade da LTS protegida, interligados por dois condutores denominados fio-piloto ou par-piioto, para permitir a comparação entre as correntes das duas extremiciades. a evitar que sinais externos interfiram nesta prí es equipamentos internos: 17.2.1 Proteção diferen Par: oteção, O relé E87 possui os seguini « Filtro de Sequência — as correntes das três fases dos TC's são figadas ao filtro de sequência. A saida do filtro produz uma tensão no primário, do transformador saturado. limitar a tensão a uma pequena faixa » Transformador Saturado - visa to. A saída do de variação, para grandes variações da corrente de defei transformador saturado é conectada ao retificador. e Retificador - converte corrente alternada em continua para alimenta: as bobinas de restrição & operação. 17.2.1.1 Supervisão do fio-piloto dos cabos de alta tensão e intertig; da LTS. Para evitar a interconexã talado um transformador de isola par-piloto. Entre 5 finalidade de obriga o de supervisão: E é lançado no mesmo local roteção das extremidades dos aterramentos das duas subestações é ins mento em cada uma delas, separando o relé E87 do enrolamentos secundários, existe UM capacitor com à corrente continua percorrer todo o fio-piloto e seu circuit O par piloto os esquemas de pº diferencial da TS, leção te CG DE Linhas DE TRnnsuasção SUBTIRRANEAS DE 138 AV çã Figura 17.4 - Chave de teste e miliamperimetro. Figura 17.3 -- Chave liga/destiga da proi Captuio 17 - Parou! i DL cambia “SE eum ap pepuseio ogSsjmd ep opea jduus euuesbéia — Z'Zb aque retas EtÉ Proseção DE Sis]  Sistemas ELETRICOS 18 17.24.2 Transferência de disparo O fio piloto também pode ser utilizado para, de uma subestação, coman- a ocorre nos seguin- dar a abertura de disjuntor em outra subestação. Tal situaçã tes casos: isjuntor de entrada (figure 17.5) feito no barramento da subestação B e a única través da abertura do disjuntor da subestação amento energizará UM relé subestação que não possui d Supondo que ocorra um de! maneira da defeito ser isotado é a! A. Para que isto seja possível, a proteção do barr auxiliar E86TT (transfer irip), que, através do fechamento dos seus contatos, en- viará um sinal pelo fio piloto (invertendo sua polaridade) para O relé E85, locali- zado na subestação A, fazendo corn que o disjuntor seja aberio. Subestação A Subestação 8 am A Equipamenos * | associados | — i Contatos do reie de Sloqueia (8517: em disjuntor de entrad: Figura 17.5 — Transferência de dispara em subestação 5 Equipamentos assoçados * Caeínno 17 - Proteção pe Livmas DE Transmissão Sugrenrâncas oe ni Suurennã 8 RÂNEAS DE 136 xy Subestaçã i di: stação que possui disjuntor de entrada (figura 17 6) É utilizada para f or! I' algum defeito interno na Det maior segurança quando houver ocorrênci dio, baixa pressão de dl ubestação, tais como: baixa pressão de ás SEG To de € eo no cab - dás SFG, incê defeitos rela o, entre ou , incên- lacionados, tanto o disj vos. No caso da ocorrê da subestaça a O disjuntor de entrada = irência dos estação A serão abertos através do reié aee subestação B como o disjuntor Subestação A Subestação R 1 Equipamentos associados Equipamentos associados ER] Ê Contatos clo relé de blogueiro (86) Figura 17.6 - Transierência de Isparo em subestação com disjuntor de entrada d bes: disju d