Baixe eng eletrica apostila e outras Notas de estudo em PDF para Engenharia Elétrica, somente na Docsity!
Proteção de sistemas elétricos de Potência
- Definições e abreviaturas SUMÁRIO
- Filosofia geral da proteção de sistemas elétricos
- Princípios e características fundamentais dos relés de proteção
- 2.1. Requisitos básicos de um sistema de proteção
- a) Seletividade
- b) Zonas de atuação
- c) Velocidade
- d) Sensibilidade
- e) Confiabilidade
- f) Automação.................................................................................................
- 2.2. Estrutura básica de um sistema de proteção
- a) Unidade de entrada
- b) Unidade de conversão de sinal
- c) Unidade de medida
- d) Fonte de tensão auxiliar.............................................................................
- e) Unidade de saída
- f) Unidade de acionamento
- Contextualização
- Dispositivos e equipamentos de proteção
- 3.1 Transformadores de corrente (TC)
- 3.2 Transformadores de potencial (TP)
- 3.3 Disjuntores
Proteção de sistemas elétricos de Potência 3.4 Fusíveis .................................................................................................. 43 3.5 Reles de proteção ...................................................................................... 44
- Procedimentos de rede .............................................................................. 45
Proteção de sistemas elétricos de Potência despacho das usinas sob CAG, dos CAT e dos ECS, nas instalações de sua área de atuação, definidas pelo ONS. Sistema interligado Nacional - SIN Instalações responsáveis pelo suprimento de energia elétrica a todas as regiões do país, interligadas eletricamente. Rede Básica Instalações de transmissão integrantes do SIN, classificadas segundo regras e condições estabelecidas pela ANEEL. Função geração – FG Soma da Função Conjunto Gerador e dos ativos de conexão dessa função ao sistema de transmissão. Função Transmissão – FT Conjunto de instalações funcionalmente dependentes, considerado de forma solidária para fins de apuração da prestação de serviços de transmissão, compreendendo o equipamento principal e os complementares. Sistema de transmissão Instalações e equipamentos de transmissão integrantes da REDE BÁSICA e das DEMAIS INSTALAÇÕES DE TRANSMISSÃO - DIT. Sistema de distribuição Instalações e equipamentos pertencentes a uma concessionária ou permissionária de distribuição. Procedimentos de Rede Documento elaborado pelo ONS com a participação dos agentes que, aprovado pela ANEEL, estabelece os procedimentos e os requisitos técnicos necessários para o planejamento, para a implantação, para o uso e para a operação do SIN, bem como as responsabilidades do ONS e dos agentes.
Proteção de sistemas elétricos de Potência Diagrama unifilar Representação gráfica do sistema elétrico em que se utilizam linhas e símbolos associados aos equipamentos e instalações da rede elétrica. Equipamento do sistema Denominação geral dada aos equipamentos responsáveis, direta ou indiretamente, pela geração, transmissão e distribuição de energia elétrica, que compõe a operação sistêmica, mesmo estando temporariamente indisponíveis.
Proteção de sistemas elétricos de Potência responsável pela desconexão do circuito afetado com a fonte supridora. (Mamede Filho, João. 2017. Pag19). Por relés de proteção são conhecidos os dispositivos ou conjuntos de dispositivos, cuja função é guardar os diversos componentes do sistema elétrico, (geração, transmissão, distribuição) de modo que, quando uma condição anormal ou defeito surgir, eles atuem isolando através de disjuntores apropriados gerando também alarmes e sinalizações. A detecção de um defeito em um sistema elétrico é obtida, de forma geral, pela aplicação de um dos seguintes critérios: Elevação da corrente. Elevação e redução da tensão. Inversão do sentido da corrente. Alteração da impedância do sistema. Comparação de módulo e ângulo de fase na entrada e na saída do sistema. (Mamede Filho, João. 2017. Pag20). Nos sistemas elétricos atuais, os reles de proteção estão rigorosamente relacionados com o controle automático e projetados para rapidamente restabelecerem o sistema para as condições normais de operação, garantindo desta forma a continuidade do fornecimento de energia aos consumidores. GLOSSÁRIO DE TERMOS TÉCNICOS - SUBMÓDULO 20.1, revisão 2018/12. O que é um sistema de Proteção? Conjunto de equipamentos composto por relés de proteção, relés auxiliares, equipamentos de teleproteção e acessórios destinados a realizar a proteção em caso de falhas elétricas, tais como curtos- circuitos, e de outras condições anormais de operação dos componentes de um sistema elétrico (LT, barramentos e equipamentos).
Proteção de sistemas elétricos de Potência
2. Princípios e características fundamentais dos relés de proteção Para responder adequadamente às finalidades para as quais foi criada, a proteção deve preencher certos requisitos, sendo os mais importantes seletividade, rapidez, sensibilidade, confiabilidade e economia. Há dois princípios gerais a serem obedecidos, em sequência: 1. Em nenhum caso a proteção deve dar ordens, se não existir defeito na sua zona de controle (desligamentos intempestivos podem ser piores que a falha na atuação). 2. Se existe defeito nessa zona, as ordens devem corresponder exatamente aquilo que se espera, considerada que seja a forma, intensidade e localização do defeito. Daí afirmamos que a proteção por meio de relés, tenha duas funções: 1. Função principal de promover a rápida retirada de serviço de um elemento do sistema, quando esse sofre um curto-circuito, ou quando ele começa a operar de modo anormal que possa causar danos ou, de outro modo, interferir com a correta atuação do resto do sistema. 2. Função secundária de promover a indicação, a localização e o tipo do defeito, visando a rápida reparação e possibilidade de análise da eficiência e características de diminuição da proteção adotada. (CAMINHA, Amadeu casal. 2015. Pág7). Dentro desta ideia geral, os chamados princípios fundamentais dos reles compreendem: Reles primários – Aquele em que uma zona de proteção separada estabelecida ao redor de cada elemento do sistema, com vistas à seletividade, pelo que disjuntores são colocados na conexão de cada dois elementos; há uma superposição das zonas, em torno dos disjuntores, visando ao socorro em caso de falhas da proteção principal; se isso de fato ocorre, obviamente, prejudica-se a seletividade, mas esse o mal menor, ver fig 1.2. GLOSSÁRIO DE TERMOS TÉCNICOS - SUBMÓDULO 20.1, revisão 2018/12. O que é uma proteção principal? Sistema de proteção destinado a detectar e eliminar falhas que ocorram no componente protegido e fornecer proteção adicional para os componentes adjacentes. Sua atuação deve ser coordenada com a atuação das proteções dos equipamentos adjacentes por meio de retardo de tempo intencional. O que é uma proteção alternada? Esquema de proteção funcionalmente idêntico à proteção principal e completamente independente desta.
Proteção de sistemas elétricos de Potência 2.1. Requisitos básicos de um sistema de proteção (Mamede Filho, João. 2017. Pag25 e 26).
Proteção de sistemas elétricos de Potência Um projeto de proteção deve considerar algumas propriedades fundamentais para se obter um bom desempenho: a) Seletividade Técnica utilizada no estudo de proteção e coordenação, por meio da qual somente o elemento de proteção mais próximo do defeito desconecta a parte defeituosa do sistema elétrico. b) Zonas de atuação Durante a ocorrência de um defeito, o elemento de proteção deve ser capaz de definir se aquela ocorrência é interna ou externa à zona protegida. Se a ocorrência está nos limites da zona protegida, o elemento de proteção deve atuar e acionar a abertura do disjuntor associado, num intervalo de tempo definido no estudo de proteção. Se a ocorrência está fora dos limites da zona protegida, o relé não deve ser sensibilizado pela grandeza elétrica do defeito ou, se o for, deve ter bloqueado o seu sistema restritor de atuação.
c) Velocidade
Desde que seja definido um tempo mínimo de operação para um elemento de proteção, a velocidade de atuação deve ser a de menor valor possível, a fim de propiciar as seguintes condições favoráveis: Reduzir ou mesmo eliminar as aviaras no sistema protegido. Reduzir o tempo de afundamento da tensão durante as ocorrências nos sistemas de potência. Permitir a ressincronização dos motores.
d) Sensibilidade
Consiste na capacidade de o elemento de proteção reconhecer com precisão a faixa e os valores indicados para a sua operação e não operação. Para avaliar numericamente o nível de sensibilidade de um elemento de proteção, pode-se aplicar a Equação (1.1), ou seja:
Proteção de sistemas elétricos de Potência 2.2. Estrutura básica de um sistema de proteção (Mamede Filho, João. 2017. Pag20, 21 e 22). De forma geral, o esquema básico de funcionamento de um relé de proteção pode ser entendido pela ilustração da Figura 1.1, que descreve os seus diversos componentes. a) Unidade de entrada Corresponde aos equipamentos que recebem as informações de distúrbios do sistema elétrico, tais como transformadores de corrente e de potencial, e enviam esses sinais à unidade de conversão do relé de proteção. As unidades de entrada também oferecem uma isolação elétrica entre o sistema e os dispositivos de proteção, evitando que tensões e correntes elevadas sejam conduzidas a esses dispositivos. b) Unidade de conversão de sinal É o elemento interno aos relés que recebe os sinais dos transformadores de corrente e de potencial e os transforma em sinais com modulação adequada ao nível de funcionamento dos relés. A unidade de conversão é própria da proteção com relés secundários – estudaremos esse assunto mais adiante. Na proteção com relés primários não existe a unidade de conversão, já que a corrente e/ou a tensão da rede são aplicadas diretamente sobre a unidade de disparo do disjuntor. c) Unidade de medida Ao receber os sinais da unidade de conversão, a unidade de medida compara as suas características (módulos da corrente e tensão, ângulo de fase, frequência etc.) com os valores que foram previamente armazenados nela e tidos como referência de operação. Caso os sinais de entrada apresentem valores superiores aos valores previamente ajustados, a unidade de medida envia um sinal à unidade de saída.
Proteção de sistemas elétricos de Potência Figura 1.1 Esquema básico de funcionamento de um relé de proteção. d) Fonte de tensão auxiliar É a unidade que fornece energia às unidades de medida para processar as informações e à unidade de saída. Também fornece energia à unidade de acionamento, às vezes constituída por uma pequena bobina que aciona um contato auxiliar. Em geral, a fonte auxiliar é constituída por uma bateria. Em alguns dispositivos de proteção, a fonte auxiliar pode ser constituída por um circuito interno que converte a corrente que chega da unidade de entrada numa pequena tensão através da queda de tensão propiciada por um resistor instalado internamente ao dispositivo de proteção. e) Unidade de saída Pode ser constituída por uma pequena bobina acionando um contato auxiliar ou por uma chave semicondutora. f) Unidade de acionamento Normalmente é constituída por uma bobina de grossas espiras montada no corpo do elemento de desconexão do sistema, que pode ser um disjuntor ou um interruptor. A unidade de acionamento é característica dos sistemas de proteção com relés secundários. Na proteção com relés primários, a unidade de
Proteção de sistemas elétricos de Potência
- decidir, a partir dos valores recebidos de corrente e tensão, as condições em que se dará a operação de desconexão. B – Elemento lógico da estrutura de proteção; recebe as informações do elemento de avaliação, procede à comparação com os valores ajustados e, se for o caso, libera o sinal de atuação para o interruptor ou disjuntor. C – Elemento que modula o sinal de disparo do interruptor ou disjuntor. S – Elemento de sinalização ótica ou visual de todas as operações realizadas na estrutura básica de proteção. K – Elemento responsável pela recepção de sinais de comando originados ou não de outros pontos distantes da parte do sistema sob proteção; pode ser a própria régua de borne dos condutores dos circuitos de proteção. Em alguns esquemas de proteção, os transformadores de potencial podem ser suprimidos, como no caso da proteção de sobrecorrente. Quando se tratar somente da proteção de sub e sobretensão, não é necessária, no entanto, a aplicação do transformador de corrente. E, finalmente, em alguns esquemas de proteção utilizando relés primários, não é necessário empregar nenhum transformador de medida.
Proteção de sistemas elétricos de Potência Contextualização Diagrama unifilar medição proteção cubículo média tensão
Proteção de sistemas elétricos de Potência Impurezas no meio isolante do disjuntor
Proteção de sistemas elétricos de Potência
