Protecção de Linhas com
Fios Piloto, Onda Portadora e Microondas
18 de Novembro de 2005
João Torres
Liliana Figueiredo
Miguel Beirão
Disciplina: Sistemas de Protecção
Docente: José Rui Ferreira
Aspectos gerais – Protecção de Linhas

Os dispositivos protectores de um SEE têm
o intuito de:
–
Isolar a parte defeituosa do sistema, tão próximo quanto
possível de sua origem, evitando a propagação das
consequências;
–
Fazer esse isolamento no mais curto tempo, visando a
redução dos danos.
Protecção de Linhas
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





São usadas diversas classes de relés. Em
ordem crescente de complexidade temos:
- Relés de sobrecorrente instantâneos
- Relés de sobrecorrente de tempo inverso e/ou definido
- Relés de sobrecorrente direccionais
- Relés de balanço de corrente
- Relés de distância
- Relés piloto
Protecção de Linhas

Protecção de Sobrecorrentes – utilizações

defeitos fase-terra em circuitos de distribuição de
concessionários e sistemas industriais;
circuitos de subtransmissão;
defeitos fase-terra em linhas de transmissão;
protecção de retaguarda em linhas cuja protecção é feita por
fios piloto;
protecção de retaguarda contra defeitos externos em
subestações.




Protecção de Linhas
Protecção por actuação do relé de distância

Utilização:

Funções:

redes de AT e MAT ;
redes MT em malha e com
alimentação multilateral.

Eliminação de um defeito de
uma forma rápida e
selectiva;
Funciona como protecção
primária e/ou secundária.


Protecção de Linhas
Protecção por actuação de relé Piloto
– Vantagens:
- permite que a re-ligação automática seja de alta-velocidade
– Utilização:
- linhas multi-terminais que complicam a utilização de relés de
distância convencionais
-quando as linhas são muito curtas para usar relé de distância;
-quando cargas críticas necessitam de alta-velocidade de
disparo.
Fios Piloto

O termo “piloto”
significa que entre os extremos da linha existe um tipo de canal de comunicação
onde se trocam informações.
Adequada actuação de protecções
Garantindo protecção selectiva
Blocking
Tripping
Fios Piloto

Blocking
evitar a actuação indevida das protecções

Tripping
ordem de disparo das protecções
Protecção de Linhas

Tipos de protecção e seus canais:

Actuação do Relé com Fio Piloto
- Circuito piloto

Actuação do Relé com Onda Portadora;
- Onda Portadora

Actuação do Relé por Microondas.
- Microondas Piloto
Fios Piloto – Circuitos piloto
• A figura ilustra uma linha de transmissão que liga o barramento A ao B, e
ainda uma linha a partir de B.
CIRCUITO PILOTO
Distância pequena
Fios Piloto – Circuitos piloto
Existem dois tipos:
CC



não existem diferentes
níveis de sensibilidade para
o Tripping e Blocking;
Equipamentos que não são
imunes a variações de
carga ou perda de
sincronismo;
Não existem problemas
associados à “corrida de
contactos” e “terra de
preferência”.
CA


nem sempre são aplicáveis
a linhas com vários
terminais ou mesmo com
derivações;
Impossível ligação entre
mais de dois equipamentos
em série num fio piloto a
não ser em certas
circunstâncias.
Fios Piloto – Circuitos piloto

CC
–
–
Em certas aplicações, apresentam vantagens em curtas
distâncias ou linhas que estejam ligadas a outras estações
terminais num ou mais pontos
Contudo, a actuação dos relés por fio piloto CC é quase obsoleto
para algumas aplicações
Ajuda a compreensão dos aspectos fundamentais quando
aplicados a equipamentos modernos de protecção piloto
Fios Piloto – Circuitos piloto

Circuito CC - exemplo
Os equipamentos de actuação dos relés nos três barramentos
estão ligados num circuito em série, incluindo fios pilotos e uma
bateria no barramento A
 Defeito interno:
– o relé de sobrecorrente vai abrir os seus
contactos em todos os barramentos onde fluir a
corrente de defeito;
– o relé direccional nesta estação vai fechar os
seus contactos, se a corrente fluir;
– corrente a fluir no relé auxiliar de tripping
Actuação de todas as
protecções das linhas
Fios Piloto – Circuitos piloto

Circuito CC - exemplo
Defeito interno:
Poderá não haver corrente de curtocircuito numa das estações

– o relé de sobreintensidade na estação não
vai actuar;
– corrente do fio piloto vai fluir pelo relé de
supervisão auxiliar;
– as protecções vão actuar nas outras 2
estações.
características de um piloto de Blocking
Fios Piloto – Circuitos piloto

Circuito CC - exemplo

Defeito externo:
– o relé de sobrecorrente da estação
mais próxima vai actuar;
– o relé direccional não vai fechar os seus
contactos devido à direcção da corrente e
o circuito vai abrir naquele ponto
prevenindo a actuação das
protecções noutras estações
Fios Piloto – Circuitos piloto
• Circuitos CA
Estes sistemas são semelhantes aos relés diferenciais de corrente. Contudo,
nos mais modernos a magnitude da corrente que flui no circuito piloto é
limitada, e apenas é necessário 2 fios piloto

Circulação de Corrente


corrente circula através dos
terminais do transformador de
corrente e do piloto
a existência de um relé em
cada extremo da linha reside
no facto de se evitar fazer o
circuito de tripping percorrer
todo o comprimento piloto.
Fios Piloto – Circuitos piloto
• Circuitos CA
• Tensão Inversa – a corrente
não circula normalmente pelo o
piloto

O relé de balanço da corrente é
aplicado a cada terminal, e o
transformador de corrente
estão ligados de tal forma que
a tensão nos terminais da
bobine limitadora está em
oposição para o sentido de
corrente na secção da linha
protegida quer para uma carga
quer para um defeito externo.
Fios Piloto – Circuitos piloto
• Circuitos CA – Tensão Inversa



Consequentemente, não existe
corrente a percorrer o piloto a
não ser a corrente de carga, se
assumirmos que não há
diferenças entre as saídas dos
transformadores de
intensidade.
Se ocorrer um defeito a
corrente vai circular no piloto e
os relés nos terminais da linha
vão actuar, a corrente vai fluir
pelas bobines.
Em certas operações, esta
corrente não será suficiente
para Blocking.
Fios Piloto – Circuitos piloto
Nos fios piloto um curto-circuito ou um circuito aberto têm um
efeito contrário nos dois tipos de equipamento de protecção:
Efeitos de
curto-circuito
Efeitos de circuito
aberto
Tensão Inversa
Actuação das
protecções
Bloqueia as
protecções
Circulação de
corrente
Bloqueia as
protecções
Actuação das
protecções
Fios Piloto – Circuitos piloto




permitem actuação das protecções nos dois extremos da linha mesmo
que a corrente de curto-circuito só percorra um dos terminais da linha;
permitem actuar as protecções apenas do terminal da linha que é
percorrido pela corrente de curto-circuito;
fácil obter amostras de corrente para não fazer actuar as protecções
para defeitos externos;
difícil obter amostras de corrente que fazem actuar as protecções para
defeitos internos;
Fios Piloto – Circuitos piloto
•Protecção de backup:
• não existe na actuação de relés por fios-piloto;
• equipamentos de actuação dos relés são usados com frequência
para protecção de backup;
• utilizam-se relés de distância;
• utilizam-se relés direccionais de sobrecorrente.
Fios Piloto – Circuitos piloto
Actuação do relé por fio piloto

melhor tipo de protecção de linhas usados sempre que grandes
velocidades de protecção são exigidos por todos os tipos de circuitos
pequenos e por quaisquer tipos de defeito;

combinação da alta velocidade de abertura e reengate vai fazer com
que seja possível explorar o sistema com um nível de carga próxima
do seu limite de estabilidade e por consequência tirando um maior
retorno do investimento;

usados em linhas cuja velocidade de disparo e reengate, das
protecções, não seja essencial, mas porque a configuração dos
circuitos torna impossível o uso dos relés de distância pois estes não
conseguem garantir uma velocidade moderada de actuação das
protecções.
Protecção de Linhas

Tipos de protecção e seus canais:

Actuação do Relé por Fio Piloto
- Circuito piloto

Actuação do Relé por Onda Portadora;
- Onda Portadora

Actuação do Relé por Microondas.
- Microondas Piloto
Onda Portadora de Corrente
Não é necessário perceber os detalhes da transmissão
ou recepção da onda portadora de corrente para compreender
os princípios básicos de actuação dos relés.
Onda Portadora de Corrente

melhor e o mais usado em linhas de AT
Onda portadora Vs Fios piloto



são mais fiáveis e mais facilmente aplicáveis;
completamente controladas pelos utilizadores baseando-se
praticamente ao equipamento dos terminais;
economicamente mais fiáveis, sendo utilizados por outros serviços em
simultâneo, como telefones de emergência e accionamento remoto
dos relés.
Onda Portadora de Corrente
Atenuação

as perdas, ou a atenuação no canal da portadora esteja dentro dos
limites técnicos dos equipamentos;
descritos/estipulados pelos fabricantes
Protecção das linhas com multi-terminais
depende
• comprimento da linha derivada
• reflexões provenientes da derivação
Atenuação
excessiva
Protecção de Linhas

Tipos de protecção e seus canais:

Actuação do Relé por Fio Piloto
- Circuito piloto

Actuação do Relé por Onda Portadora;
- Onda Portadora

Actuação do Relé por Microondas.
- Microondas Piloto
Microondas
O circuito piloto microondas é usado para actuação dos relés só
quando os equipamentos de actuação dos relés podem partilhar os
seus canais com outros serviços.
Microondas VS Onda-Portadora




não são tão fiáveis;
possivelmente mais complexas;
independentes das linhas de potência;
permite controlo remoto dos relés.
só será utilizada se houver serviços adicionais suficientes
Microondas – Canal microondas
Os canais microondas são uma linha de vista de rádio, com uma
banda de operação entre os 950 aos 30 000 Megaciclos.

necessita que uma linha recta exista de uma antena para a outra
O que obriga a que distância
máxima dependa da tipografia
do terreno.
Microondas – Canal microondas

Se for necessário um canal mais longo então terá que se usar
estações repetidoras;

É costume usar-se equipamento em stanby, que entrará em
serviço em caso do equipamento regular falhe;

para modelar as frequências microondas, usa-se directamente
qualquer dos métodos normais de modulação.
Microondas – Actuação remota dos relés

Vantagens:
–
a presença de um defeito, não interfere com a transmissão remota
do sinal de actuação dos relés;
Torna possível o uso de um diferente tipo de protecção das linhas
–
elimina o atraso de espera da sequência da emissão dos sinais de
actuação dos relés.
Microondas – Actuação remota dos relés

cada terminal é concebido de forma a ser enviado um sinal de
actuação dos relés para todos os outros terminais, ocorrendo assim
tripping em todos eles, quase de forma simultânea;

qualquer terminal pode enviar um sinal, independente dos outros
terminais, de tripping sempre que ocorra um defeito na zona de
protecção

este princípio elimina o princípio do blocking, como necessário
na comparação direccional, mas por vezes necessita de relés
de distancia para protecção de fase e defeito à terra.
Microondas – Reengate de alta velocidade

só é possível depois dos dispositivos de protecção terem
actuado fazendo desaparecer o defeito, e através das
actuações dos relés piloto;

com a elevada velocidade de abertura e reengate, os
geradores nem têm tempo de perder a sincronização, logo não
sendo necessário a sua posterior sincronização e consequente
deslastre de carga;
Microondas – Reengate de alta velocidade

apenas é permitido quando a actuação das protecções são
causados por operações de equipamentos piloto ou pela
primeira zona de distância do relé
Quando a actuação das protecções é feitas por qualquer outra unidade,
o reengate automático é bloqueado enquanto não for accionado
localmente pelo operador ou remotamente pelo supervisor.
Cadeia de Protecção
Efectua as
medidas
– Blocking
Ordem de
– Tripping
– Fios piloto
– Ondas Portadoras de Corrente piloto
– Microondas piloto
Executa o
comando de
disparo ou de
bloqueio
Fim