INSTRUMENTOS PARA TESTES ELÉTRICOS
Tutorial de Teste
Tipo de Equipamento: Relé de Proteção
Marca: SCHWEITZER (SEL)
Modelo: 300G
Funções: 68 ou PPAM / RPSB- Bloqueio por Oscilação de
Potência (PSB) & 78 ou PPAM / RPSB – Out of step (OoS)
Ferramenta Utilizada: CE-6006
Objetivo: Teste do PSB e OoS em Condições de Oscilações de
Potência Síncrona, Assíncrona e com Falta.
Controle de Versão:
Versão
1.3
1.4
Descrições
Adicionado sumário e
tabela de equivalência
Adicionado logotipo
na primeira página
Data
19/01/2012
Autor
M.R.C.
18/06/2014
M.R.C.
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1
INSTRUMENTOS PARA TESTES ELÉTRICOS
Sumário
1. Conexão do relé ao CE-600X: ................................................................................................. 7
1.1
Fonte Auxiliar ...................................................................................................................... 7
1.2
Bobinas de Tensão e Corrente ............................................................................................. 7
1.3
Entradas Binárias ................................................................................................................ 8
2.
Comunicação com o relé SEL 300G ........................................................................................ 8
3.
Parametrização do relé SEL 300G ........................................................................................... 9
3.1
General ................................................................................................................................. 9
3.2
General Data ...................................................................................................................... 10
3.3
78 Elements ........................................................................................................................ 11
3.4
Trip, Close, ER, Output Element ........................................................................................ 11
4.
Ajustes do software PSB_OoS: ............................................................................................. 13
4.1
Abrindo o PSB_OoS ........................................................................................................... 13
4.2
Configurando os Ajustes .................................................................................................... 13
4.3
Valores de Referência ........................................................................................................ 14
5.
Ajustes Distância ................................................................................................................... 14
5.1
Tela Distância > Ajuste Prot. Distância ........................................................................... 14
5.2
Inserindo a Zona 78Z1 ....................................................................................................... 15
5.3
Inserindo os Blinders ......................................................................................................... 15
6.
Configurações de Hardware ................................................................................................... 16
7.
Estrutura do teste para a função PSB_OoS ............................................................................ 18
7.1
Configurações dos Testes ................................................................................................... 18
7.2
Simulação do Sistema......................................................................................................... 18
7.3
Simulação de Trajetórias ................................................................................................... 18
7.4
Simulação de Trajetórias Oscilação Síncrona................................................................... 19
7.5
Simulação de Trajetórias Oscilação Assíncrona ............................................................... 22
7.6
Simulação de Trajetórias Falta-Trifásica .......................................................................... 25
8.
Relatório ................................................................................................................................. 28
APÊNDICE A ............................................................................................................................... 30
A.1 Designações de terminais ....................................................................................................... 30
A.2 Dados Técnicos ...................................................................................................................... 30
APÊNDICE B ............................................................................................................................... 31
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INSTRUMENTOS PARA TESTES ELÉTRICOS
Termo de Responsabilidade
As informações contidas nesse tutorial são constantemente verificadas. Entretanto, diferenças na
descrição não podem ser completamente excluídas; desta forma, a CONPROVE se exime de
qualquer responsabilidade, quanto a erros ou omissões contidos nas informações transmitidas.
Sugestões para aperfeiçoamento desse material são bem vindas, bastando o usuário entrar em
contato através do email [email protected].
O tutorial contém conhecimentos obtidos dos recursos e dados técnicos no momento em que foi
escrito. Portanto a CONPROVE reserva-se o direito de executar alterações nesse documento sem
aviso prévio.
Este documento tem como objetivo ser apenas um guia, o manual do equipamento a ser testado
deve ser sempre consultado.
ATENÇÃO!
O equipamento gera valores de correntes e tensões elevadas durante sua operação.
O uso indevido do equipamento pode acarretar em danos materiais e físicos.
Somente pessoas com qualificação adequada devem manusear o instrumento. Observa-se que o
usuário deve possuir treinamento satisfatório quanto aos procedimentos de manutenção, um bom
conhecimento do equipamento a ser testado e ainda estar ciente das normas e regulamentos de
segurança.
Copyright
Copyright © CONPROVE. Todos os direitos reservados. A divulgação, reprodução total ou
parcial do seu conteúdo, não está autorizada, a não ser que sejam expressamente permitidos. As
violações são passíveis de sansões por leis.
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INSTRUMENTOS PARA TESTES ELÉTRICOS
Filosofia da proteção de Power Swing Blocking e Out-of-Step do relé SEL-300G
Uma oscilação de potência é um evento transitório que pode ocorrer no sistema devido a
vários fatores tais como mudanças de geração, mudanças de carga, curto circuito, entre outros.
Por exemplo, quando um grande gerador ou uma grande carga entra/saí do sistema elétrico.
Nessas condições o sistema elétrico acaba oscilando e caso consiga recuperar o
equilíbrio, caracteriza-se como uma oscilação síncrona (estável). Nesse tipo de oscilação o relé
de distância poderia executar um falso trip, pois a impedância vista pelo relé pode entrar na
região de detecção de falta. Para que não ocorram operações indevidas, o relé deve detectar a
oscilação e emitir um sinal bloqueio, ou seja, ativar o PowerSwing Blocking (PSB).
Para o caso de uma oscilação assíncrona, a função Out-of-Step (OoS) é responsável por
identificá-la e comandar o trip de modo a retirar o gerador do sistema. Neste caso dizemos que
ocorreu uma perda de sincronismo.
Cada fabricante de relé utiliza uma filosofia e um algoritmo para detectar esses dois tipos
de oscilações. O relé 300G possui as opções de um blinder simples ou um blinder duplo.
Blinder Simples
Esse esquema detecta uma condição de Power swing monitorando o caminho da trajetória
do vetor de impedância que atravessa as zonas de proteção.
Figura 1
Quando o vetor de impedância se move da região de carga para dentro da área A e passa
pelo blinder direito, o pickup do Power swing é concedido (BLOQUEIO).
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INSTRUMENTOS PARA TESTES ELÉTRICOS
Quando o vetor avança para dentro da área B, passa pelo blinder esquerdo e sai da zona
pela região C, o pickup do Out-of-Step é concedido (TRIP).
Esse regime faz a distinção entre faltas e oscilações de acordo com a trajetória do vetor
de impedância, uma vez que durante faltas o vetor irá se deslocar para dentro da região entre os
blinders instantaneamente.
Obs:- Os valores acima são os valores padrão para o relé de 5A. Para os relés de 1A os
valores em Ohm devem ser multiplicados por 5 e os em amperes devem ser divididos por 5.
- 78R1 e 78R2 deverão estar dentro do círculo Mho.
Blinder Duplo
O esquema consiste em um elemento mho e dois pares de blinders: internos (R2) e
externos (R1). Esse regime utiliza-se de timers para detectar condições de Power swing. Quando
o vetor de impedância se mantém entre dois blinders por um tempo maior que o parametrizado
78D (out-of-step delay) e continua se movendo em direção ao blinder interno, o Power swing é
caracterizado. O TRIP é concedido apenas quando um Power swing é caracterizado e o vetor de
impedância de sequência positiva sai do círculo mho.
Figura 2
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INSTRUMENTOS PARA TESTES ELÉTRICOS
O regime distingue entre faltas e oscilações de potência através do tempo de permanência
do vetor de impedância dentro dos dois blinders.
Obs: - Os valores acima são os valores padrão para o relé de 5A. Para os relés de 1A os valores
em Ohm devem ser multiplicados por 5 e os em amperes devem ser divididos por 5.
- Os blinders internos deverão estar dentro do círculo mho enquanto que os blinders
externos deverão estar fora da característica, promovendo assim a correta operação do relé.
- O blinder externo deve ser ajustado de tal forma que não atinja o máximo valor de carga
e deverá ficar distante do blinder interno de tal maneira a garantir que o timer conseguirá medir
pelo menos um ciclo da oscilação de potência de maior frequência.
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Sequência para testes do relé SEL 300G no software PSB_OoS
1. Conexão do relé ao CE-600X:
No apêndice A-1 mostram-se as designações dos terminais do relé.
1.1 Fonte Auxiliar
Ligue o positivo (borne vermelho) da Fonte Aux. Vdc ao pino Z25 no terminal do
relé e o negativo (borne preto) da Fonte Aux Vdc ao pino Z26 do terminal do relé.
Figura 3
1.2 Bobinas de Tensão e Corrente
Para estabelecer a conexão das bobinas de tensão, ligue os canais de corrente V1, V2
e V3 aos pinos Z09, Z10 e Z11 do terminal do relé e conecte os comuns dos canais de
tensões ao pino Z12 do relé. Para os canais de corrente I4, I5 e I6 realize as ligações
com os pinos Z01, Z03 e Z05 do terminal Z do relé e os comuns aos pinos Z02, Z04 e
Z06.
Figura 4
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1.3 Entradas Binárias
Ligue as Entradas Binárias do CE-6006 às saídas binárias do relé.
BI1 ao pino A01 e seu comum ao pino A02.
BI2 ao pino A03 e seu comum ao pino A04.
BI3 ao pino A05 e seu comum ao pino A06.
A figura a seguir mostra os detalhes dessas ligações.
Figura 5
2. Comunicação com o relé SEL 300G
Primeiramente abre-se o AcSELerator QuickSet e liga-se um cabo serial do notebook
com o relé. Em seguida clica-se duas vezes no ícone do software.
Figura 6
Para realizar a leitura dos ajustes do relé clique no ícone destacado a seguir. Escolha
as funções a serem lidas e em seguida clique em “Ok”.
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INSTRUMENTOS PARA TESTES ELÉTRICOS
Figura 7
Figura 8
Após a leitura os ajustes do relé e do software AcSELerator serão iguais.
3. Parametrização do relé SEL 300G
3.1 General
Após a comunicação ser efetivada clique em “Global” e em seguida “General”.
Nessa aba ajustam-se os valores nominais de frequência, sequência de fase e tipo de
conexão do transformador de potencial.
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INSTRUMENTOS PARA TESTES ELÉTRICOS
Figura 9
3.2 General Data
Clique em “Group 1” (no sinal de “+”) e em “General Data”. Dessa maneira
visualizam-se os ajustes das relações de transformação tanto de TPs como dos TCs, a
tensão e corrente nominal do gerador e no campo EDUP qual função será utilizada
como retaguarda.
Figura 10
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3.3 78 Elements
Nesse campo ajustam-se o método utilizado blinder simples ou duplo, os valores de
reatância, os valores dos blinders, a temporização do elemento 78, a duração do
comando de trip e o valor da corrente que será supervisionada. Neste tutorial utilizase blinder duplo sendo que os testes para o blinder simples são similares.
Figura 11
3.4 Trip, Close, ER, Output Element
Nesse campo ajustam-se os “Relay Word Bits” responsáveis pela atuação da curva
mho, do bloqueio de power swing (68) e do out-of-step (78).
Figura 12
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Figura 13
Após realizar todos os ajustes clique no ícone em destaque em verde da figura
anterior para enviar as modificações para o relé. A próxima figura mostra as opções
que foram modificadas. Para enviar as mudanças clique em “OK”.
Figura 14
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4. Ajustes do software PSB_OoS:
4.1 Abrindo o PSB_OoS
Na pasta CE-600X Aplicativos dê um duplo clique no ícone do software PSB_OoS.
Figura 15
4.2 Configurando os Ajustes
Ao abrir o software, a tela de “Ajustes” abrirá automaticamente (caso a opção “Abrir
Parâmetros ao Inicializar” no menu “Editar” estiver selecionada). Caso a tela não
carregue, para acessá-la basta ir ao menu “Editar” e na opção “Ajustes” como
mostrado abaixo.
Figura 16
Após abrir a tela de “Ajustes”, preencha as “Informações Gerais” do teste como
demonstra a figura abaixo. Nesta tela informam-se dados a respeito do dispositivo
testado, local da instalação e o responsável, representando grande praticidade na
confecção do relatório.
Figura 17
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4.3 Valores de Referência
Na tela abaixo são ajustados os valores de frequência, sequência de fase, tensões
primárias e secundárias, as correntes primárias e secundárias do sistema.
Figura 18
Caso o usuário perceba a necessidade pode inserir comentários na aba “Nota & Obs”
e ainda inserir figura na aba “Figuras Explicativa”.
5. Ajustes Distância
5.1 Tela Distância > Ajuste Prot. Distância
O primeiro passo é ajustar a impedância da linha que nesse caso representa a
impedância do neutro do gerador até a bucha do lado de alta do transformador
elevador. O fator de compensação de terra não possui relevância nesse caso.
Figura 19
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INSTRUMENTOS PARA TESTES ELÉTRICOS
5.2 Inserindo a Zona 78Z1
Clique no campo “Inserir” destacado na cor verde da figura anterior. Na tela de
ajustes, primeiramente escolhe-se a máscara do relé “mho”. Deve-se ajustar a
descrição da zona “78Z1” tempo de atuação, as tolerâncias relativa e absoluta tanto
de tempo quanto de impedância (retirados do Apêndice A) e inserir as características
da zona. Após as configurações clique em “OK”.
Figura 20
5.3 Inserindo os Blinders
Clicando em “inserir” (fig 19) ajustam-se os valores de duas zonas com
características quadrilaterais para representar os blinders sendo um interno e um
externo. Dependendo do tempo que a trajetória de impedância levar para passar entre
os dois blinders o relé decide qual ação deverá tomar.
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INSTRUMENTOS PARA TESTES ELÉTRICOS
Figura 21
Figura 22
Os valores de X1 e X2 na prática não existem, sendo aqui adotados apenas por questões
didáticas.
6. Configurações de Hardware
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INSTRUMENTOS PARA TESTES ELÉTRICOS
Clique no ícone ilustrado abaixo ou utilize o atalho “Ctrl + H”.
Figura 23
Clicando no ícone da figura anterior abre-se uma tela onde deve ser ajustada a
configuração dos canais de geração e a tensão da fonte de alimentação auxiliar.
Figura 24
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7. Estrutura do teste para a função PSB_OoS
7.1 Configurações dos Testes
Clicando na aba configurações de teste o usuário deve ajustar as entradas binárias:
BI1 = Alarme PSB;
BI2 = Trip Dist;
BI3 = Trip OoS.
Habilite uma condição de pré-simulação com condições nominais
.
Figura 25
7.2 Simulação do Sistema
Para o teste Simulação do Sistema, deve ser realizado um estudo de maneira a simplificar
o sistema a duas fontes de tensão com uma linha entre elas de modo que as oscilações de
potência ocorrerão de acordo com esses parâmetros. Como não possuímos esse estudo
opta-se pela opção “Simulação de Trajetórias”.
7.3 Simulação de Trajetórias
O teste simulação de Trajetória possibilita criar os mesmos testes da Simulação do
Sistema, entretanto possui a grande vantagem de não ser amarrado às configurações reais
do sistema, de modo que o usuário possui total liberdade para controlar a trajetória de
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impedância (dZ/dt). O fator chave na detecção dos tipos de oscilação está nos ajustes dos
tempos dos parâmetros “78D Out-of_Step Delay” no relé, que nesse caso está ajustado
em 0,04 segundos. Dependendo do tempo que a trajetória leva para passar do blinder
externo para o interno chega-se a três situações:
1. Tempo maior que 0,04 segundos para atravessar os dois blinders independente do
lado (direito ou esquerdo). Atuação do trip de Power Swing Block.
2. Tempo maior que 0,04 segundos para atravessar os dois blinders de ambos os
lados. Atuação do trip de Out-of-Step.
3. Tempo menor que 0,04 segundos para atravessar os dois blinders independente do
lado. Atuação do trip de Distância.
Obs: A diferença entre o blinder externo e o interno é de 4 Ω, desde que seja
adotado uma trajetória paralela ao eixo das abscissas.
7.4 Simulação de Trajetórias Oscilação Síncrona
No teste a seguir simula-se uma oscilação síncrona, onde a atuação do Alarme do Power
Swing é esperada. Para realizar o teste clique em “Nova Trajetória” em seguida escolha o
número de pontos, os valores da impedância e do ângulo. O passo seguinte é inserir a
taxa de variação da impedância que deve ser diferente de “0”. Escolha o valor de dZ/dt
igual a 50,00Ω/s isso garante que o tempo para atravessar os dois blinders seja de 0,08
segundos, suficientemente maior do que aquele ajustado.
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O passo seguinte é parametrizar a aba “Sistema”.
Figura 27
Não é necessário fazer nenhum ajuste na aba “Falta”. O próximo passo é selecionar a aba
“Avaliação” e marcar o campo de “Atuação” para “Sim” e a “Interface” para
“AlarmePSB”.
Figura 28
Em seguida clique em confirmar e mande gerar o teste através do atalho “Alt + g” ou
pelo ícone
. Após o término do teste pode-se visualizar as formas de onda, atuação das
entradas binárias e as trajetórias de impedância e potência. Para isso clique em
“Trajetória de Impedância e Potência”.
Figura 29
Na tela a seguir mostram-se as formas de onda de tensão e corrente além da atuação da
Entrada Binária 1 (BI1). Na outra figura mostra-se a trajetória da impedância e utilizando
os cursores verifica-se que o tempo entre os dois blinders é de 0,08 segundos.
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Figura 30
Figura 31
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INSTRUMENTOS PARA TESTES ELÉTRICOS
Resultado final do teste.
Figura 32
7.5 Simulação de Trajetórias Oscilação Assíncrona
Para verificar a atuação do trip do OoS utiliza-se a seguinte trajetória. Para isso clique no
ícone “Nova Oscilação”, utilize os pontos destacados e mantenha a variação da
impedância do teste anterior.
Figura 33
Em seguida mantenha os ajustes do teste anterior na aba “Sistema”.
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INSTRUMENTOS PARA TESTES ELÉTRICOS
Figura 34
O próximo ajuste é no campo “Avaliação” onde deverá ser marcada a “Atuação” para
“Sim” e a “Interface” para “Trip OoS”.
Figura 35
Em seguida clique em confirmar e mande gerar o teste através do atalho “Alt + g” ou
pelo ícone
. Após o término do teste pode-se visualizar as formas de onda, atuação das
entradas binárias e as trajetórias de impedância e potência. Para isso clique em
“Trajetória de Impedância e Potência”
Figura 36
Na tela a seguir mostram-se as formas de onda de tensão e corrente e a atuação da
Entrada Binária 3 (BI3). Na outra figura mostra a trajetória da impedância e o tempo para
atravessar os blinders do lado esquerdo.
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Figura 37
Figura 38
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INSTRUMENTOS PARA TESTES ELÉTRICOS
Resultado final do teste.
Figura 39
Desafio: Partindo do princípio que a trajetória de impedância passa pelos
blinders do lado direito (primeira simulação) com um tempo maior que 0,04
segundos e...
1. Fica entre os dois blinders do lado esquerdo com um tempo:
maior que 0,04s;
menor que 0,04s.
2. Atravessa os dois blinders do lado esquerdo com um tempo menor que
0,04s.
3. Verifique se ocorre o trip do OoS em cada uma das três situações.
7.6 Simulação de Trajetórias Falta-Trifásica
Nesse teste verifica-se a atuação do trip de distância. Simula-se uma trajetória de modo
que atravesse os blinders com um tempo menor que 0,04segundos. Neste caso utiliza-se
um dZ/dt de 120Ω/s de modo que o tempo seja 0,033 segundos. Par isso faça os seguintes
ajustes:
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INSTRUMENTOS PARA TESTES ELÉTRICOS
Figura 40
Os parâmetros da aba “Sistema” são os mesmos do teste anterior. O campo “Falta” não
precisa ser ajustado e a na opção “Avaliação” faça os seguintes ajustes:
Figura 41
Após a geração dos sinais verifique as formas de onda, a atuação da binária, a trajetória
da impedância e o tempo entre os blinders.
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Figura 42
Figura 43
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INSTRUMENTOS PARA TESTES ELÉTRICOS
Resultado final do teste:
Figura 44
8. Relatório
Ao final do teste pode-se solicitar um relatório automático, basta clicar no ícone
ilustrado abaixo ou utilizar o atalho “Ctrl + R”.
Figura 45
Ao solicitar o relatório abre-se uma tela onde o usuário escolhe as informações que
devem ser mostradas no relatório.
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Figura 46
Figura 47
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APÊNDICE A
A.1 Designações de terminais
Figura 48
A.2 Dados Técnicos
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APÊNDICE B
Equivalência de parâmetros do software e o relé em teste.
Tabela 1
Software PSB_OoS
Relé SEL 300G
Parâmetro Figura
Parâmetro
Figura
78Z1
78 Element Settings
EBUP
20
EBUP Enable Backup System Protection
10
Alc
20
78FWD Foward Reach Reactance
11
Off
20
78REV Reverse Reach Reactance
11
Blinder_Interno
78 Element Settings
R1
21
78R2 Inner Resistance Blinder
12
R2
21
78R2 Inner Resistance Blinder (sinal oposto)
12
Blinder_Externo
78 Element Settings
R1
22
78R1 Outer Resistance Blinder
12
R2
22
78R1 Outer Resistance Blinder (sinal oposto)
12
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Tutorial Teste Rele SEL 300G Oscilação de Potencia e Perda de