PROTEÇÃO DO SISTEMA DE DISTRIBUIÇÃO
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•
•
•
•
1.
2.
3.
4.
INTRODUÇÃO
CONCEITOS FUNDAMENTAIS
FILOSOFIA DA PROTEÇÃO
EQUIPAMENTOS DE PROTEÇÃO
CRITÉRIOS PARA COORDENAÇÃO:
FUSÍVEL X FUSÍVEL
RELIGADOR X FUSÍVEL
RELÉ X FUSÍVEL
RELÉ X RELIGADOR
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INTRODUÇÃO
Em geral, observamos que quanto maior o nível de tensão do sistema maior a
necessidade de se ter proteção confiável e segura.
Ex.: em sistema com tensão igual ou maior que 230 kV, cada linha de transmissão
possui um verdadeiro sistema de proteção com altíssima confiabilidade, isto tudo
para promover a proteção que o sistema exige.
Por outro lado vamos até uma linha de distribuição de baixa tensão, de 127V, por
exemplo, qual é a proteção que estamos dando para ela? É confiável? Este sistema
não necessita de um sistema confiável de proteção?
A maioria dos acidentes, defeitos e falhas em sistema elétrico ocorre em sistema
com níveis de tensão de distribuição e de baixa tensão.
Obviamente porque estes sistemas são muito maiores e estão muito mais próximos
da população que os sistemas de transmissão.
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CONCEITOS FUNDAMENTAIS
Zona de Proteção:
É o trecho de uma rede de distribuição protegido por um equipamento de proteção.
A zona de proteção é determinada em função do tipo do equipamento de proteção.
Cada equipamento de proteção tem sua característica e finalidade específica no
sistema elétrico de distribuição.
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CONCEITOS FUNDAMENTAIS
Sensibilidade:
De forma geral podemos definir sensibilidade como sendo a capacidade que um
equipamento de proteção ser sensível o suficiente e interromper o circuito em
condições de curto-circuito de valores mínimos no final do trecho considerado zona
de proteção, e ao mesmo tempo de se manter fechado com a circulação da máxima
corrente da carga do circuito.
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CONCEITOS FUNDAMENTAIS
Seletividade:
É a condição que se dá ao equipamento de proteção de interromper e manter isolado
o menor trecho defeituoso do sistema, provocada por qualquer tipo de falta
(transitória ou permanente) sem interromper o fornecimento dos clientes instalados a
montante dele.
É importante observar que esta operação ocorrerá sempre, independentemente do
tipo de falta no trecho protegido pelo equipamento de proteção, quer seja permanente
ou transitória.
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CONCEITOS FUNDAMENTAIS
Coordenação:
É a condição que se dá a dois ou mais equipamentos de proteção operarem numa
determinada seqüência de operação, previamente definida, quando em condição de
falta no sistema.
Regra Básica de Coordenação
·
Para faltas permanentes: o sistema de proteção deverá isolar o menor trecho
possível do sistema;
·
Para faltas transitórias: o sistema de proteção deverá eliminar a falta, em
qualquer parte do sistema de distribuição, no menor tempo possível e proporcionar
um esquema de religamento assegurando a continuidade do fornecimento de
energia.
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CONCEITOS FUNDAMENTAIS
Coordenação da Proteção (Usuário)
Graf ico de Coordenação
15/12/2004 14:21:44
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FILOSOFIA DA PROTEÇÃO
O sistema de proteção dos circuitos de distribuição tem como principais objetivos a
segurança de seus funcionários, contratados e terceiros e a preservação do
patrimônio da empresa, de tal forma que se consiga o melhor desempenho da rede e
equipamentos, oferecendo ao cliente, qualidade e continuidade no fornecimento de
energia elétrica.
Os defeitos que ocorrem em um sistema de distribuição aéreo se apresentam de
diversas maneiras, como por exemplo: contatos de galhos de árvores, descargas
atmosféricas, vandalismos, contato de animais, abalroamento, rompimento de cabos,
objetos lançados em equipamentos e na rede elétrica.
Estes defeitos acontecem independentemente do dia e da hora, causando muitas
vezes transtornos tanto para os clientes como também para os operadores do sistema
de distribuição.
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FILOSOFIA DA PROTEÇÃO
Esta variedade de defeitos pode ser classificada segundo sua origem, ou seja:
Defeito de origem transitória: é aquele que auto se extingue ou se extinguem com a
atuação da proteção, sucedido de um religamento com sucesso, não havendo assim a
necessidade de reparos imediatos no sistema. Estatísticas mostram que a grande
maioria dos defeitos é de origem transitória.
Defeito de origem permanente: é aquele que exige reparos imediatos e provoca
interrupções prolongadas para a recomposição do sistema.
Portanto, os equipamentos de proteção devem ser dimensionados de tal forma que
protejam o sistema em condições de defeitos e também promovam a continuidade e a
qualidade do fornecimento aos clientes em geral.
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Equipamentos de Proteção
•
Disjuntores e relés
•
Chaves fusíveis
•
Chaves fusíveis religadoras
•
Religadores
•
Seccionalizadores
•
Seccionalizadores eletrônicos
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Disjuntores e Relés
Equipamentos de proteção usados nas saídas dos alimentadores.
O disjuntor é comandado por relés de sobrecorrente de fase (50/51) e neutro
(50N/51N e 51GS) com religamento automático feito por meio de relé de
religamento.
Os relés de sobrecorrente usados para a proteção de fase e terra possuem uma
unidade instantânea e uma unidade temporizada.
Os relés são ligados aos alimentadores por meio de TCs de capacidades
adequadas, sendo que os relés para a proteção de terra são ligados no esquema
residual.
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Disjuntores e Relés
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Chaves fusíveis
•
Norma NBR 8124 “Chave Fusível de Distribuição –
Padronização”
•
Tensão até 38 kV
•
Base: 100 A e 200 A – tipo A, B e C.
•
Porta-fusível:
– 50 A – 1,25 kA – Laranja
– 100 A – 2 kA – Vermelho
– 100 A – 4 kA – Marrom
– 100 A ou 200 A – 10 kA – Cinza
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Chaves fusíveis
•
É o dispositivo mais empregado em saídas de ramais,
devido ao seu baixo custo.
•
Os porta-fusíveis devem ser compatíveis com a base e
com o elo fusível usado.
•
Os porta-fusíveis devem ter capacidade de interrupção
superior à máxima corrente de curto-circuito disponível
no ponto de instalação.
•
Quando usadas com lâminas desligadoras as chaves
fusíveis podem transportar até 300 A.
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Elos fusíveis
•
•
•
Norma NBR 5359 “Elos Fusíveis de Distribuição – Especificação”
Comprimento da cordoalha: 500 mm
Tipos:
– H – Alto surto
– K – Rápidos
– T – Lentos
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Elos fusíveis H
•
•
•
•
•
Para proteção de
transformadores de
distribuição.
Correntes nominais:
1, 2, 3 e 5 A
Tempos maiores para as
correntes grandes.
Curva inferior: tempo
mínimo de fusão
Curva superior: tempo
máximo de extinção da
corrente de defeito.
1000
1H
1H
2H
100
2H
3H
3H
5H
10
5H
1
0,1
0,01
1
10
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100
1000
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Elos fusíveis K e T
•
Para proteção de transformadores de distribuição, ramais e consumidores
•
Correntes nominais:
– Grupo A: 6, 10, 15, 25, 40, 65, 100, 140 e 200 A
– Grupo B: 8, 12, 20, 30, 50 e 80 A
•
Curva inferior: tempo mínimo de fusão
•
Curva superior: tempo máximo de extinção da corrente de defeito.
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Elo fusível tipo K
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Pontos de instalação
•
Instalação deverá ser sempre em local de fácil acesso.
•
O número de chaves fusíveis em série não deverá ultrapassar a quatro.
•
Instalar chaves fusíveis somente em ramais com mais de 3 transformadores ou mais de
300 m.
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Chave Fusível Religadora
•
Religa o circuito até 2 vezes
•
Evita o deslocamento de equipes para
defeitos transitórios
•
Capacidade de interrupção
2 kA
•
Elos queimados podem ser substituídos
sem interrupção do fornecimento
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Chave Fusível Religadora
Funcionamento
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Religadores
•
Dispositivo de proteção contra sobrecorrente, automático, destinado a abrir e religar uma
ou mais vezes um circuito de corrente alternada, de acordo com uma seqüência de
operações predeterminada.
•
•
Norma NBR 8177 “Religadores Automáticos – Especificação”
ANSI C37.60 “Automatic Circuit Reclosers for Alternating-Current Systems”
•
Tensões nominais: 15, 25,8 e 38 kV
•
Correntes nominais: 200, 280, 400, 560 e 800 A
•
Capacidade de interrupção: 4, 6, 8, 10, 12 e 16 kA
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Religadores
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Tipos de Religadores
•
Religadores com bobina série
– Reyrolle tipo OYT
– McGraw Edison tipo KF
– McGarw Edison tipo R e W
•
Religadores eletrônicos
– Westinghouse tipo SEV280
– Cooper tipo KFE
•
Religadores com controle digital
– Brush PMR
– Nulec N Series
– Cooper NOVA
– Whipp & Bourne
– ABB
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Religadores com Bobina Série
• Isolação: óleo
• Interrupção: óleo ou vácuo
• Bobina série para operação por fase,
corrente de operação 2x a corrente
nominal
• Hidráulico
• Circuito eletrônico para operação por
terra
• Fechamento com bobina de AT
• Possui poucos ajustes e poucas
alternativas
• Corrente de interrupção depende da
bobina série
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Religadores com Bobina Série
Características de operação
•
•
•
•
•
•
•
Corrente de atuação para fase:
– 10, 20, 30, 50, 60, 70, 100, 150, 200, 300, 400 e 500 A
Corrente de atuação para terra: 5, 10 e 20 A
Quantidade total de operações: 1 – 4 operações
Quantidade de operações temporizadas: 0 – 4 operações
Temporização para fase e para terra
Tempo de religamento: 2 s
Tempo de rearme: 1,5 minutos por operação e 7 minutos após o bloqueio
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Religadores Eletrônicos
•
•
•
•
•
•
Proteção feita por relé
Sem fonte de potência (a potência vem
da corrente de carga)
Mais opções de correntes de atuação
Mais opções de temporizações, tanto
para operações rápidas como para as
temporizadas
Tempos de religamentos ajustáveis,
facilitando a coordenação com os relés
eletromecânicos.
Tempo rearme ajustável
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Seccionalizadores
•
O seccionalizador é sempre instalado após um outro equipamento de proteção
automático (religador ou disjuntor) e dentro da zona de proteção deste último
equipamento.
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Seccionalizadores
Instalação de Seccionalizadores
•
Em pontos da rede onde a corrente é muito alta para a utilização de elos fusíveis.
•
Em pontos onde a coordenação com elos fusíveis não é suficiente para o objetivo
pretendido.
•
Em ramais longos e problemáticos.
•
Após consumidores que podem suportar as operações dos religadores, mas não suportam
longas interrupções, no caso do bloqueio do religador.
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Seccionalizadores
Vantagens do Seccionalizadores
•
coordenação efetiva em toda a faixa comum com religador de retaguarda.
•
interrompe as 3 fases simultaneamente.
•
pode ser usado como chave de manobra sob carga e fecha correntes até 9.000 A
•
ajustes independentes para operação de fase e de terra.
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Seccionalizador Eletrônico
•
•
•
•
•
•
Funcionamento semelhante ao do
seccionalizador
Não tem fonte de potência
Disponível em várias correntes e com
várias contagens
Não diferencia corrente de fase ou terra
Espoleta química ou rearme mecânico
Fabricantes
– Hubbell Power Systems, Inc.
– Cooper Power Systems, Inc.
– Etc.
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CRITÉRIOS PARA COORDENAÇÃO E
SELETIVIDADE DA PROTEÇÃO
Fusível x Fusível
A seletividade, entre dois ou mais fusíveis instalados em série, é satisfatória quando
o tempo total de interrupção do fusível protetor (F1) não exceder a 75% do tempo
mínimo de fusão do protegido (F2).
F1
F2
t
T2
IccMAX
T1
F2
F1
IccMAX
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Icc
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Fusível x Fusível
Coordenação da Proteção (Usuário)
Graf ico de Coordenação
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15/12/2004 15:41:20
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CRITÉRIOS PARA COORDENAÇÃO E
SELETIVIDADE DA PROTEÇÃO
Religador x Fusível (fusível do lado da carga)
Este tipo de coordenação ocorre é típico no sistema de distribuição.
t
CURVA LENTA
IccMAX
IccMIN
CURVA RÁPIDA X K
ZONA DE
ZONA DE
DESCOORDENAÇÃO COORDENAÇÃO
ZONA DE
SELETIVIDADE
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Icc
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Religador x Fusível (fusível do lado da carga)
Coordenação da Proteção (Usuário)
Graf ico de Coordenação
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15/12/2004 15:51:17
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CRITÉRIOS PARA COORDENAÇÃO E
SELETIVIDADE DA PROTEÇÃO
Relé x Fusível
A seletividade entre o relé de sobrecorrente instalado na subestação e os elos
fusíveis ao longo do circuito é garantida para todos valores de corrente de curtocircuito, quando existir uma diferença de maior ou igual a 0,2s entre o tempo
máximo de interrupção do elo fusível e o tempo mínimo de operação da curva do
relé.
t
D
PONTO LIMITE DA
SELETIVIDADE
51
X max
IccMAX
IccMIN
X min.
IccMIN IccMAX Icc
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Relé x Fusível
Coordenação da Proteção (Usuário)
Graf ico de Coordenação
15/12/2004 15:48:46
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CRITÉRIOS PARA COORDENAÇÃO E
SELETIVIDADE DA PROTEÇÃO
Relé x Religador
Esta configuração é comumente encontrada no sistema de distribuição, onde os relés
são instalados em subestações e os religadores instalados em poste ao longo dos
circuitos de distribuição.
Caso o relé de sobrecorrente seja estático ou microprocessado, a seletividade será
garantida se a diferença de tempo entre a curva lenta do religador e a curva do relé
for maior ou igual a 0,2s, para todos valores de corrente de curto circuito encontrado
na zona de proteção do religador.
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CRITÉRIOS PARA COORDENAÇÃO E
SELETIVIDADE DA PROTEÇÃO
t
D
51
R
IccMAX
t2 - t1 > 0,2s
t4
t3
t2
t1
t4 - t3 > 0,2s
IccMIN
IccMIN IccMAX
Icc
RELE ESTÁTICO OU
MICROPROCESSADO
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Relé x Religador
Coordenação da Proteção (Usuário)
Graf ico de Coordenação
15/12/2004 16:02:21
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