Proteção SEP Vol2 - Geraldo Kindermann - 2a ed

Proteção SEP Vol2 - Geraldo Kindermann - 2a ed

(Parte 6 de 7)

PA Seccionadora

Barra A Barra B Linha de Transmissão TC

Figura 3.15.1-Tem1Ínal B da Linha de Transmissão Aberta

Neste caso com o terminal B aberto e se ocorrer um curto-circuito no ponto F, na lógica do cno o disjuntor A só abrirá se receber um sinal de desbloqueio do terminal B. Mas como o telIDÍllal B não vê o defeito, nenhum sinal de desbloqueio será enviado ao terminal A. Ver figura 3.9.2. Por esse motivo, para possibilitar a abertura do disjuntor A, há necessidade de se efetuar a lógica de eco. A lógica de eco já está incorporada no esquema de proteção cnn atuaI.

Esta lógica se baseia no princípio do eco, ou seja, o sinal de transmissão enviado pelo canal A ao terminal B deverá retomar instantaneamente ou após certo tempo ao tenninal A.

Por exemplo, no esquema de proteção da figura 3.15.2, utiliza-se um relé de tempo, para enviar o sinal de volta ao terminal A.

Em que:

S ~ contato auxiliar NF da chave seccionadora; 52 ~ contato auxiliar NF do disjuntor; T o ~ contato do relé de tempo.

To --t

Sistema de Telecomunicação

Capítulo m s

Figura 3.15.2 -Esquema Funcional do CDD com Lógica do Eco

Em relação ao esquema de proteção da figura 3.15.2, na ocorrência de um curto-circuito em F, a seqüência de atuação da proteção é:

~ Fecha o contato P do terminal A;

~ Ativa-se o transmissor A que envia um sinal de desbloqueio para o receptor B;

~ O receptor B recebe o sinal transmitido pelo transmissor A. O receptor B fecha o seus contatos RCs que ativa o relé de tempo do. tenninal B;

~ Transcorrido o tempo o relé de tempo fecha o seu contato To;

~ Com o fechamento do contato To ativa-se o translnissor B que envia um sinal de desbloqueio ao terminal A. Este sinal enviado é o eco;

~ O receptor A recebe o sinal transmitido por B e fecha o seu contato RC;

~ Com o fechamento do contato RC, ativa-se a BA que promove a abertura do disjuntor A.

Nota-se que o tempo To ajustado no relé de tempo é maior que os tempos de operação das proteções normais com o disjuntor ou seccionadora local fechadas. Este tempo To atrasa a abeltura do disjuntor, sendo o principal problema da lógica de eco deste tipo de esquema da figura 3.15.2.

Para contornar o problema apresentado e acelerar a abertura do disjuntor, na lógica de eco, utilizam-se os contatos auxiliares do disjuntor e

Teleproteção 65 das chaves seccionado.ras que ativam diretarnente o transmisso.r para enviar o sinal de retorno para a barra remota. A lógica de eco só será ativada se o disj untor ou a chave seccio.nado.ra estiver aberto, o. diagrama tmifilar de proteção da figura 3.15.3 apresenta esta condição.

~~:-1 p ~~

S -RC:O-i

I" ~~ ~~ t-

Sistema de Telecomunicação

Figma 3.15.3 -Lógica de Eco Ativada pelos Contatos ALlxiliares da Chave Seccio.nadora ou do Disjuntor

Neste caso., não há necessidade de se utilizar o. relé de tempo, e para um curto-circuito em F, a seqüência da atuação da proteção é:

• O relé do telminal A vê o defeito. e fecha o seu contato P;

• Ativa-se o transmissor A que envia um sinal de desbloqueio ao terminal B;

• O receptor B recebe o sinal enviado pelo transmissor A. O recepto.r B fecha o seu contato. RC;

• Com o fechamento do contato RC do terminal B, ativa-se o translnissor B que envia um sinal de volta ao terminal A (lógica de eco);

• O receptor A recebe o sinal enviado pelo terminal B e fecha o seu contato RC;

• Ativa-se a BA com a conseqüente abertura do disjuntor A.

A lógica de eco, apresentada na figura 3.15.3 é melhor que a da figura 3.15.2, porque atua muito rápido e só é ativada quando. o. disjunto.r ou a chave seccionadora remota estiver aberto.. Existem também outras lógicas de ecos utilizadas nos esquemas de proteção CDD.

6 Capítulo I

I 3.16 Proteção de Linha Morta o relé 21 utiliza a medição de li para a sua lógica de atuação. Nos casos de curtos-circuitos muito próximos da barra, isto é, próximo do relé, a medição Yr fica prejudicada, porque o valor de tensão é muito baixo. Para contornar este problema, o relé 21 dispõe do recurso da ação de memória, que garante uma tensão residual no relé quando a tensão cai a zero ou próxima de zero. Esta ação de memória possibilita a atuação do relé 21 para curtos-circuitos muito próximos à barra. A ação da memória no relé 21 só é efetiva quando a linha de transrnlssão está energizada, isto é, com tensão normal pré-falta. Quando uma linha de transmissão é desligada, o relé digital 21 mantém a ação de memória por um tempo de 0,1 a 2s.

A ação de memória no relé 21 não é efetiva, quando a linha de transmissão estiver sem tensão (linha mOlia), que é o caso da linha que está abelia ou desenergizada. Se a linha estiver desenergizada, a ação de memória no relé 21 é nula. Se a linha de transmissão aberta estiver com defeito do tipo curto-circuito, durante a energização, ou seja, durante o fechamento do disjuntor, o relé 21 ficará prejudicado porque sua ação de memória está desativada. Saliente-se ainda, que durante a energização de uma linha de transmissão sob curto-circuito, o gradiente de crescimento da corrente elétrica de curto-circuito é grande e o da tensão é muito baixo, prejudicando ainda mais a lógica Yr do relé 21. Deste modo, os relés que tenham a lógica de atuação por comparação por tensão elétrica para este tipo defeito não são adequados.

Para este tipo de defeito de curto-cÍIcuito em linha mOlia (dead Une) que está sendo energizada, o relé de sobrecorrente 50 é o mais indicado.

A proteção de fechamento sob falta de uma linha de transmissão desenergizada, só enh'a em operação quando o disjuntor é fechado, e é efetuada por um relé de sobre corrente 50 supervisionado pelo relé 27, e é desativada após um certo tempo, geralmente de 500ms. Portanto, quando a linha está morta, o relé 27 já está operado, e durante o fechamento do disjuntor, o relé de sobreconente 50 está em prontidão para operar ou não, dependendo se há ou não defeito na linha de transmissão. O relé de sobrecorrente 50fsf (sobreconente de fechamento sob falta) só atua se a tensão na linha de transmissão sob falta estiver baixa, isto é, enquanto o relé

Teleproteçâo 67

27 estiver operado. Esta proteçâo do relé de sobrecorrente supervisionado pelo relé 27 é mostrada na figura 3.16.1.

Barra A Barra B

Figura 3.16.1 -Relé 50 para Fechamento sob Falta de uma Linha de Transmissão Moda

O esquemático em DC é mostrado na figura 3.16.2.

52 52a=r

50fsf

Relé de Tempo

Figura 3.16.2 -Esquema Funcional em DC

Na figura 3.16.1 não estão apresentadas as outras proteções de linha de transmissão. Note que no esquema apresentado o relé de subtensão não é necessário na proteção de linha moda. Também, não foi apresentado aqui a direcionalidade da atuação da proteção.

Sempre que ocorrer a atuação da proteção de linha moda, a função de religamento (79) do disjuntor deve ser bloqueada.

Salienta-se que várias são as causas de defeitos em linhas modas, mas a mais comum e a pior delas, é o esquecimento do aterramento temporário que foi utilizado pela equipe de manutenção na execução de um serviço na linha de transmissão. A energização de uma linha de transmissão com o atenamento temporário conectado provoca um cUlto-cÍIcuito trifásico de grande intensidade.

68 Capítulo I

I 3.17 Fraca Alimentação o sistema elétrico sofre contingências, em que linhas de transmissão sâo retiradas de operação, mudando-se a configuração da topologia da rede. Devldo a esta estratégia, muita vezes, alguns trechos ou linhas de transmissão ficam debilitadas quanto ao fornecimento de corrente elétrica para suprir um cUlio-circuito na nova configuração da rede elétrica. Nesse caso, a ocolTência de um defeito provoca queda de tensão e a corrente de não são suficientes para provocar a atuação do relé 21 que esta para as condições de pré-contigência. Isto é conhecido por fraca altmentação (weak infeeá). A fraca alimentação ocorre também ql:ando algum gerador de pequeno porte, devido a contingências fica alimentando setores isolados do sistema elétrico.

Assim, quando o weak infeed está presente em alguma linha de d? ema elétrico, o emprego do sistema de desbloqueio por comparaçao direclOnal (CDD) é prejudicado.

Conforme item 3.9, no sistema de proteção do tipo CDD, o disjuntor de ~ terminal só será aberto se receber sinal de comunicação do outro termmal, e como neste caso, o tenninal fraco (weak infeed) não vê o defeito nenhum sinal de comunicação será enviado. Portanto nenhum disjlmtor será aberto.

A figura 3.17.1 mostra uma linha de transmissão integrante do sistema elétrico sob contingência e que tenha weak infeed da barra B para a barra A.

Barra A PA

,m~IH.FQ09~~~~~F----~:--~éBq."~ é ~~ PB(weak infeed) PB(original) •

Figura 3.17.1 -Terminal B com weak infeed

. ~t~s da contingência o relé 2lB tem o alcance PB( original) e com contmgencla, por exemplo, devido ao weak infeed, o alcance mudou para

PB(weak inJeed).

Teleproteção 69

Na ocorrência de um defeito em F, pela lógica do CDD apresentado na figura 3.9.2, a atuação dos relés é:

Terminal A: • O relé 21 vê o defeito em F e fecha o seu contato P;

• O transmissor A é acionado, um sinal de comunicação é enviado aotenninalB.

Terminal B:

• O receptor B recebe o sinal de comunicação enviado pelo terminal A e fecham os seus contatos RC.

Note que o relé 21B não vê o defeito em F, portanto nenhlilll sinal de comunicação é enviado ao terminal A. Assim, embora a proteção da linha de transmissão conectada à bana A tenha atuado, o seu contato RC permanece abelio porque nenhum sinal de commlÍcação foi enviado da balTa B, portanto o disjuntor A não será aberto. Portanto, devido ao weak infeed a linha de transmissão sob defeito, não será desligada.

Para contornar este problema em linha de transmissão que por motivo operacional venha a ficar com weak infeed, utiliza-se uma variante no esquema de proteção CDD com o emprego do relé de subtensão 27.

Assim, quando ocorre um defeito tipo curto-circuito, a tensão na barra sofrerá um afundamento da tensão elétrica com a atuação do relé de subtensão 27.

No terminal fraco, que no caso é o terminal B, utiliza-se o relé de subtensão 27, conforme item 1.3 e que está aqui apresentado na figura 3.17.1, cujo diagrama esquemático em DC é o da figura 3.17.2.

Para um defeito que ocorre em F no esquema da figura 3.17.1, a lógica da atuação da proteção é:

Terminal A: • O relé 21 vê o defeito em F e fecha o seu contato P;

• Com o fechamento do contato P, ativa-se o transmissor A que envia um sinal de commlÍcação ao tenninal B;

• O receptor A recebe o sinal de comunicação enviado pelo transmissor B e fecha o seu contato RC;

70 Capítulo fi

• Com o fechamento do contato RC, a bobina de abertura BA é ativada provocando o desligamento do disjuntor A.

Sistema de Telecomunicação

Figura 3.17.2 -Esquema DC para a Proteção de Terminal Fraco

Terminal B:

• O relé 21 não vê o defeito em F;

• O receptor B recebe o sinal de comunicação enviado pelo transmissor A e fecham os seus conta tos RCs;

• Ocorre o afundamento da tensão elétrica e o relé de subtensão é operado fechando o seu contato 27;

• Com o fechamento dos contatos RC e 27 ativa-se:

• a bobina de abertura BA e o disjuntor B é desligado;

• o transmissor B que envia um sinal de comunicação ao receptor A.

Salienta-se que atualmente com os recUTSOS modernos das tecnologias dos relés digitais, que está integrada ao sistema de supervisão e controle do sistema elétrico, é possível com programação adequada efetivar automaticamente a mudança do ajuste de alcance do relé 21 do terminal weak infeed, quando da ocorrência de determinada contingência. Deste modo, a proteção de weak infeed com o relé de subtensão apresentada no esquema da figura 3.17.3 não é necessária.

13.18 Proteção por Seqüência Negativa

T eleproteção 71

Quando o sistema opera fora da normalidade a componente de seqüência negativa está sempre presente. O estudos e as análises envolvendo a seqüência positiva, negativa e zero estão apresentados na referência [5]. A componente de seqüência negativa é dada pela expressão

(3.18.1)

Desenvolvendo a expressão 3.18.1 como indicado a seguir, chega-se na expressão 3.18.2.

ia2 =l(Ía +à2ib +àic +ic -ic) ia2 = l(ia -ic + à2ib +àic +() ia2 =l[ia -ic +à2ib + (1 + á)iJ ia2 =~[ia -ic -ibL60° +icL60o]

3ia2 =Ía -ic +(ic -ib)L60o (3.18.2)

Deve-se utilizar conexões com TCs e TCs auxiliares, para se conseguir obter fisicamente a expressão 3.18.2, para que o relé eletromecânico (46) seja sensibilizado pela seqüência negativa. Assim, por exemplo, um desses esquemas é o apresentado na figura 3.18.l.

Neste esquema para que o relé de sobretensão 59 opere fazendo a função 46, é necessário que seja sensibilizado pela componente de seqüência negativa. Assim, a impedância Z = R' + j X deve ter módulo igual a R e ângulo de 60°, e tem-se

Z = R' + jX = ZL600 = RL600

R'= R 2 x=-J3.R 2

72 Capítulo I A B C

(l TdC auxiliar com . • 1 ais primários la -lo jX R' R '----------j 59 }------_ ---.J

Função 46

Figura 3.18.1-Esquema para o Relé Eletromecânico de Seqüência Negativa

Pelo esquema da figura 3.18.1, o relé 46 vê

Relé46 = R(í. -íJ+ (ic -íb )RL60°

Re lé 46 = Rl(ía -ic)+ (ic -i b )L600 J Considerando a expressão 3.18 .2, tem-se:

I Reé46~3Ri'2 I (3.18.3)

Portanto, de acordo com a expressão 3.18.3 o relé 46 é sensibilizado pela componente de seqüência negativa.

Teleproteção 73

Nos relés eletromecánicos, a fLillção 46 não é utilizada devido a necessidade de se construir um relé próprio para esta função. inclusive com filtros adequados para se obter somente a componente de seqüência negativa do sistema eléhico sob defeito.

Para os atuais relés digitais multifunção, a incorporação da fLmção 46, isto é, da seqüência negativa é facilitada e disponibilizada.

O algoritmo interno do relé digital processa o módulo da expressão 3.1 8.1 , obtendo-se a expressão 3.18.4.

(3.18.4)

O valor da Irelé 46 é somente seqüência negativa e se for maior que o valor ajustado, o relé 46 digital atua. Esta proteçâo é própria para defeito do tipo alta impedância, inclusive para auxiliar ou funcionar como redundância para defeito à terra de alta impedância.

De todos os danos que a presença da seqüência negativa provoca no sistema eléhico, por exemplo, os mais críticos são os nos equipamentos que utilizam núcleo de material ferromagnético no seu interior, tais como motores de indução e máquinas síncronas. A corrente de seqüência negativa cria um fluxo magnético que gira ao contrário do fluxo magnético original de seqüência positiva, atuando como freio magnético, provocando corrente induzida na freqüência de 120 Hz, aquecendo os enrolamentos e o material do núcleo magnético do equipamento.

Assim, a corrente de seqüência negativa na armadura da máquina síncrona irá dar origem a um campo girante, com a mesma velocidade, porém contrário ao campo criado pelo rotor, induzindo correntes parasitas de freqüência dupla na massa metálica do rotor. Da mesma forma, uma componente de seqüência zero na armadura irá induzir uma corrente na freqüência fundamental no rotor. Posto que estas correntes vão circular pelos anéis de retenção em ambas as extremidades, estabelecendo um caminho de baixa resistência, toda a superficie do rotor e seus componentes estarão sujeitos a uma forte elevação de temperatura. As correntes de seqüência negativa produzirão vibrações no rotor que é pernicioso aos manCais.

(Parte 6 de 7)

Comentários