Proteo de S.E.P.

1. Introduo

1.1. Propriedades de um sistema de proteo

1.2. Nveis de atuao de um sistema de proteo

Proteo principal: Quem deve atuar primeiro;Proteo de retaguarda: Para o caso da falha da proteo principal;Proteo auxiliar: Sinalizao.

2. Chaves-Fusveis

Equipamento destinado proteo de sobrecorrentes de circuitos primrios, interrompendo o circuito eltrico quando ocorrer a fuso do elo-fusvel;

2.1. Composio

constituda de:

um isolador;um porta fusveis;um ponto de fixao; um terminal de fonte;e um terminal de carga, articulao e contato superior.

2.2. Especificao de uma chave-fusvel

Tenso nominal;Nvel bsico de isolamento para impulso (NBI);Freqncia;Corrente nominal;Corrente de interrupo (capacidade de interrupo);Corrente de curta-durao.

Obs.: a correntente de interrupo deve ser especificada com base no maior valor de curto-circuito assimtrico no ponto de instalao da chave

2.3. Classificao geral

- Chaves-fusveis de distribuio

So identificadas pelas caractersticas inerentes aos sistemas de distribuio.

- Chaves-fusveis de fora

Empregadas em subestaes para proteo de barramentos, transformadores, bancos de capacitores, e "bypass" de disjuntores.

2.3.1. Chaves-fusveis mais usadas no Brasil

2.4. Dimensionamento

2.5. Elos fusveis

Os elos-fusveis so a parte ativa da chave-fusvel, ou seja, so os elementos sensores que detectam a sobrecorrente e juntamente com o cartucho, interrompem o circuito.

2.5.1. Classificao dos elos-fusveis

2.5.1.1. Tabela Chaves-fusveis para elo-fusvel

2.5.2. Elos para proteo de trafos

2.5.2.2. Tabela de elos para proteo de trafos

2.5.3. Elos para proteo de circuitos primrios

2.5.3.1. Elos protegido e protetor

2.5.3.2. Coordenao de elos K e H / T e H

2.5.3.3. Coordenao de elos K

2.5.3.4. Coordenao de elos T

Ex: Dimensionar os elos fusveis e suas respectivas chaves-fusveis:

Exerccio proposto:

3. Transformadores para instrumentos

Equipamentos projetados para reduzir a magnitude da tenso ou da corrente de um circuito primrio, visando alimentar instrumentos eltricos de medio, controle e proteo. So eles:

TC Transformador de corrente;TP Transformador de potencial.

3.1. TC Transf. de corrente

Reproduz no seu circuito

secundrio, a corrente que

circula em um enrolamento

primrio com sua posio

vetorial substancialmente

mantida, em uma proporo

definida, conhecida e adequada.

3.1.1. Simbologia e relao de transformao

I1/I2 = N2/N1

3.1.2. TCs medio/proteo

Transformadores de Corrente para servios de medio: Utilizados para medio de correntes em alta tenso, possuem caractersticas de boa preciso (ex.: 0,3%-0,6% de erro de medio) e baixa corrente de saturao (4 vezes a corrente nominal).Transformadores de Corrente para servios de proteo: Utilizados para proteo de circuitos de alta tenso, so caracterizados pela baixa preciso (ex.: 10%-20% de erro de medio) e elevada corrente de saturao (da ordem de 20 vezes a corrente nominal)

3.1.3. Tipos construtivos

Tipo enrolado (fig. 5.7) Tipo barra (fig. 5.1) Tipo bucha (fig. 5.9) Tipo janela (fig. 5.8) Tipo Ncleo Dividido (fig. 5.10) Tipo com vrios enrolamentos primrios (fig. 5.11)Tipo com vrios ncleos (fig. 5.12)

3.1.3.1. Tipo enrolado (fig. 5.7)

Este tipo usado quando so requeridas relaes de transformaes inferiores a 200/5. Possui isolao limitada e portanto, se aplica em circuitos at 15kV. Ocorre quando o enrolamento primrio, constitudo de uma ou mais espiras, envolve mecanicamente o ncleo do transformador.

3.1.3.2. Tipo barra (fig. 5.1)

Transformador de corrente cujo enrolamento primrio constitudo por uma barra, montada permanentemente atravs do ncleo do transformador.

Ex: Determinar o n de espiras no secundrio dos seguintes transformadores de corrente tipo barra:

200/550/515/5400/5300/575/5150/5

3.1.3.3. Tipo bucha (fig. 5.9)

Consiste de um ncleo em forma de anel (ncleo toroidal), com enrolamentos secundrios. O ncleo fica situado ao redor de uma bucha de isolamento, atravs da qual passa um condutor, que substituir o enrolamento primrio. Este tipo de TC comumente encontrado no interior das buchas de disjuntores, transformadores, religadores, etc..

3.1.3.4. Tipo janela (fig. 5.8)

Tem construo similar ao tipo bucha, sendo que o meio isolante entre o primrio e o secundrio o ar. O enrolamento primrio o prprio condutor do circuito, que passa por dentro da janela.

3.1.3.5. Tipo Ncleo Dividido (fig. 5.10)

Transformador de corrente tipo janela em que parte do ncleo separvel ou basculante, para facilitar o enlaamento do condutor primrio.

3.1.3.6. Tipo com vrios enrolamentos primrios (fig. 5.11)

Transformador de corrente com vrios enrolamentos primrios distintos e isolados separadamente.

3.1.3.7. Tipo com vrios ncleos (fig. 5.12)

Transformador de corrente com vrios enrolamentos secundrios isolados separadamente e montados cada um em seu prprio ncleo, formando um conjunto com um nico enrolamento primrio, cujas espiras (ou espira) enlaam todos os secundrios.

3.1.4. Caractersticas

a) Corrente nominal e relao nominal;

b) Classe de tenso de isolamento;

c) Freqncia nominal;

d) Carga nominal;

e) Fator de sobrecorrente;

f) Classe de exatido;

g) Fator trmico;

h) Limites de corrente de curta-durao para efeitos trmico e dinmico.

a) Corrente nominal e relao nominal

Corrente nominal secundria : normalizada em 5 A , s vezes 1 A ;Correntes nominais primrias : 5, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 60, 75, 100, 125, 150, 200, 250,300,

400, 500, 600, 800, 1200, 1500, 2000, 3000, 4000, 5000, 6000 e 8000 A ;

Relaes nominais: indicado, por exemplo, da seguinte forma : 120:1 , se o TC 600-5 ASe h vrios enrolamentos primrios (srie, srie-paralelo e paralelo), indica-se assim:

150 x 300 x 600 /5 A;

RTC = Ip / Is.

b) Classe de tenso de isolamento

definida pela tenso do circuito ao qual o TC vai ser ligado (em geral, a tenso mxima de servio). Os TCs usados em circuitos de 13,8kV , por exemplo, tm classe 15 kV.

c) Freqncia nominal

Frequncia de oprao do TC, geralmente 50 e/ou 60 Hz.

d) Carga nominal

De acordo com a ABNT, as cargas padronizadas ensaio de classe de exatido de TCs , so:

C2,5 ; C5,0 ; C7,5 ; C12,5 ; C25 ; C50 ; C75 ; C100 e C200 . A letra C se refere a TC e o valor aps, corresponde a potncia aparente (VA) da carga do TC. Por exemplo, 5VA, 7,5VA, 12,5VA, etc.

Todas as consideraes sobre exatido de TC est condicionada ao conhecimento da carga secundria do mesmo. Os catlogos dos fabricantes de rels e medidores fornecem as cargas que os mesmos solicitam aos TCs .

e) Fator de sobrecorrente (FS)

Expressa a relao entre a mxima corrente com a qual o TC mantm a sua classe de exatido e a corrente nominal. Segundo a ABNT e normas internacionais, o valor mximo desse fator igual a 20 vezes a corrente primria nominal . O FS muito importante para dimensionar os TCs de proteo, tendo em vista que os mesmos devem responder, de acordo com sua classe de B-3 exatido (10%), a valores de corrente bastante severos nos seus primrios (correntes de curtoscircuitos).

f) Classe de exatido

1) TCs de medio Por norma (ABNT), tm as seguintes classes de exatido: 0,3, 0,6 e 1,2%;2) TCs de proteo At 20%, na maioria das vezes de 5 ou 10%.

g) Fator trmico nominal (FT)

o valor numrico que deve-se multiplicar a corrente primria nominal de um TC, para se obter a corrente primria mxima, que poder suportar, em regime permanente, operando em B-6 condies normais, sem exceder os limites de temperatura especificados para a sua classe de isolamento. Segundo a ABNT, esses fatores so: 1,0, 1,3, 1,5 ou 2,0.

h) Limite de corrente de curta durao para efeito trmico

o valor eficaz da corrente primria simtrica que o TC pode suportar por um tempo determinado (normalmente 1 s), com o enrolamento secundrio curto-circuitado, sem exceder os limites de temperatura especificados para sua classe de isolamento. Em geral, maior ou igual corrente de interrupo mxima do disjuntor associado.

i) Limite de corrente de curta-durao para efeito dinmico

o maior valor eficaz de corrente primria assimtrica que o TC deve suportar durante determinado tempo (normalmente 0,1 s), com o enrolamento secundrio curto-circuitado, sem se danificar mecanicamente, devido s foras eletromagnticas resultantes. Segundo a norma VDE, vale 2,5 vezes o limite para efeito trmico, nas classes entre 10kV e 30 kV; e 3 vezes, nas classes entre 60kV e 220 kV.

3.1.5. Ligao em estrela

3.1.6. Ligao em delta

3.2. TP Transf. de potencial

Reproduz no seu circuito

secundrio, a tenso que

circula em um enrolamento

primrio com sua posio

vetorial substancialmente

mantida, em uma proporo

definida, conhecida e adequada.

3.2.1. Relao de transformao

3.2.2. TPs medio/proteo

TPs de Medio

Faixa de operao: ( 0 1,1 ) Vn

TPs de Proteo

Faixa de operao: ( 0,05 1,9 ) Vn

TPs de proteo possuem maiores erros normalizados e maiores faixas de operao que os TPs de medio.

4. Rels de proteo - Definio

Dispositivo sensor que comanda a abertura do disjuntor quando surgem, no sistema eltrico protegido, condies anormais de funcionamento.

4.1. Princpio de funcionamento

O rel encontra-se permanentemente recebendo informaes da situao eltrica do sistema protegido sob a forma de corrente, tenso, freqncia ou uma combinao dessas grandezas (potncia, impedncia, ngulo de fase, etc.);Se, em um dado momento, surgirem condies anormais de funcionamento do sistema protegido tais que venham a sensibilizar o rel, este dever atuar de acordo com a maneira que lhe for prpria.A atuao do rel caracterizada pelo envio de um sinal que resultar em uma ao de sinalizao (alarme), bloqueio ou abertura de um disjuntor (ou nas trs ao mesmo tempo).A abertura ou disparo do disjuntor, comandada pelo rel, ir isolar a parte defeituosa do sistema.

4.2. Trabalho

Resumo do cap.3 do livro: Proteo de Sistemas Eltricos LIGHT. Noes bsicas sobre rels.

4.3. Rels mais utilizados

Nmero Descrio12 Elemento de Sobrevelocidade21 Elemento de Distncia24 Elemento Volts/Hertz25 Elemento de Verificao de Sincronismo27 Subtenso32 Elemento Direcional de Potncia37 Subcorrente38 Elemento de Sobretemperatura nos Mancais39 Elemento de Vibrao nos Mancais40 Perda de Excitao46 Desbalano de Corrente ( ou sobrecorrente de Sequncia Negativa)47 Desbalano de Tenso (ou sobretenso de Sequncia Negativa)48 Rotor Bloqueado49 Elemento de Sobretemperatura no Estator50 Sobrecorrente Instantneo de Fase51 Sobrecorrente Temporizado de Fase51V Sobrecorrente de Fase com Restrio por Tenso50G/50N Sobrecorrente Instantneo de Terra / Neutro51G/51N Sobrecorrente Temporizado de Terra / Neutro50BF Elemento de Falha do Disjuntor59 Sobretenso59N Sobretenso de Neutro60 Falha do Fusvel do TP64 Falta Terra no Estator64R Falta Terra no Rotor67 Sobrecorrente Direcional de Fase67G/67N Sobrecorrente Direcional de Terra / Neutro74 Elemento de Alarme68 Out-of-step (proteo de falta de sincronismo)79 Religamento81U Subfrequncia81O Sobrefrequncia86 Bloqueio87 Diferencial94 Elemento de Trip

4.4. Curvas caractersticas

Quanto ao tempo de atuao, possuem curvas caractersticas de dois tipos:

de tempo definido e; de tempo dependente.

4.4.1. De tempo definido

Uma vez ajustados o tempo de atuao (ta) e a corrente mnima de atuao (IMIN,AT), o rel ir atuar neste tempo para qualquer valor de corrente igual ou maior do que o mnimo ajustado.

4.4.2. De tempo dependente

Onde:

k1 e k2 : constantes que, dependendo do valor recebido, iro definir os grupos (NI, MI ou EI):

K1 = 0,14 e K2=0,02 CURVA NORMALMENTE INVERSA;

K1 = 13,5 e K2=1 CURVA MUITO INVERSA;

K1 = 80 e K2=2 CURVA EXTREMAMENTE INVERSA;

I : corrente que chega ao rel atravs do secundrio de um TC;

IS : corrente de ajuste ou de partida (starting current);

TMS : os valores numricos atribudos a TMS fazem as curvas se deslocarem ao longo do eixo dos tempos.

Estes valores geralmente variam de 0,01 a 1, com passo de 0,01

4.5. Unidades instantnea (50) e temporizada (51)

Geralmente os rels de sobrecorrente so compostos por duas unidades: instantnea e temporizada.A unidade 50, atua instantaneamente ou segundo um tempo previamente definido. J a unidade 51, pode atuar com curvas de tempo dependente ou de tempo definido.

4.5.1. Esquema bsico de ligao

4.5.2. Diagrama unifilar