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Protecção de Motores 2 Dezembro 2005 Miguel Freitas & José Carvalho

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Apresentação em tema: "Protecção de Motores 2 Dezembro 2005 Miguel Freitas & José Carvalho"— Transcrição da apresentação:

1 Protecção de Motores 2 Dezembro 2005 Miguel Freitas & José Carvalho
Disciplina de Sistemas de Protecção 2 Dezembro 2005 Miguel Freitas & José Carvalho

2 Protecção de Motores – Miguel Freitas & José Carvalho
SUMÁRIO Pontos Essenciais da Apresentação Aspectos gerais da protecção de motores Tipos de defeitos Tipos e formas de protecção Exemplo de um sistema de protecção completo Protecção de Motores – Miguel Freitas & José Carvalho

3 ASPECTOS GERAIS As Ideias base Motores CC e Motores CA Conceitos essenciais idênticos Atender às especificidades de cada motor Dimensão, Custo e Complexidade do Sistema de Protecção dependem: Condições de funcionamento do motor Defeitos que possam ocorrer Qualidade e continuidade de serviço pretendida Potência do motor Mais utilizados são os de indução... Condições de Funcionamento: ambiente agressivo? Defeitos: tipo de curto circuitos, tipos de sobrecargas QS e CS: reposições automáticas após o desaparecimento do defeito? Protecção de Motores – Miguel Freitas & José Carvalho

4 ASPECTOS GERAIS Dispositivos de Protecção Motores de pequena dimensão
Tipos de Protecção e Dimensão do Motor Montados juntamente com o sistema de controlo do motor Dispositivos de Protecção Sensores térmicos montados no interior do motor Normalmente controlados e comutados por contactores Protegidos por fusíveis Motores de pequena dimensão Parte principal montada com o controlo....mas como é muito importante ler a temperatura do motor instalam-se.... Como vimos atrás os sistemas de protecção dependem da potência do motor. Motores de maior dimensão >100kW Normalmente protegidos por relés Relés actuam sobre disjuntores capazes de interromper correntes elevadas Protecção de Motores – Miguel Freitas & José Carvalho

5 Protecção de Motores – Miguel Freitas & José Carvalho
TIPOS DE DEFEITOS A Detectar pelas Protecções Sobrecargas Defeitos Entre Fases ou Fase Terra Troca de Fases da Alimentação Redução ou Quebra da Tensão de Alimentação Assimetria de Fases Temperatura Elevada/Pouca Ventilação Perda de Carga, Perda de Sincronismo…. Aquecimento A maior parte dos defeitos leva ao aquecimento do motor..... Protecção de Motores – Miguel Freitas & José Carvalho

6 Relé de Sobreintensidade Relé térmico de sobrecarga
Sobrecargas Protecção Contra Sobrecargas Garantir que os isolantes mantenham as suas características mecânicas e dieléctricas. Objectivo Problema Difícil acompanhar a curva de aquecimento de um motor com um único relé. Utilização de 2 Relés Relé de Sobreintensidade Relé térmico de sobrecarga e Protecção por Medição de Corrente -> Indirecta! - Representa o tempo que o isolante resiste a uma determinada corrente, ou seja, o tempo que a leva a subir da temperatura inicial até à temperatura limite, quando aplicada uma determinada corrente. À medida que o motor acelera a corrente baixa, e a capacidade de refrigeração também aumenta devido à rotação... Curva a quente e curva a frio... Quente mais abaixo Zona de Rotor Travado limitada pelo aquecimento do rotor I^2 R – perdas no rotor Zona de aceleração-Até Binário Máximo Zona de Funcionamento nominal... Protecção de Motores – Miguel Freitas & José Carvalho

7 Protecção de Motores – Miguel Freitas & José Carvalho
Relé RTS Relé Térmico de Sobrecarga Protecção Contra Sobrecargas Pequenas, e de Média ou Longa duração. Realiza uma réplica da temperatura no interior do motor através da leitura da corrente absorvida pela máquina. Actua em tempo fixo para uma determinada corrente de sobrecarga. Funcionamento. Quando a corrente atravessa o secundário do transformador, e passa através do relé este apresenta uma curva tempo/corrente paralela à do motor. Protecção de Motores – Miguel Freitas & José Carvalho

8 Protecção de Motores – Miguel Freitas & José Carvalho
Relé RS Relé de Máximo de Intensidade Protecção Contra Sobrecargas Severas Situações de rotor bloqueado Actua em milissegundos para correntes muito superiores à nominal Montagem idêntica ao relé anterior Situações de Rotor Bloqueado O motor está sujeito a um aquecimento 10 a 50 vezes superior ago do que sofreria se estivesse em andamento. Logo este aquecimento extremo só é tolerado durante um curtíssimo espaço de tempo. Tempo de Arranque Vigiar o motor durante o arranque…ou sensores de temperatura. Protecção de Motores – Miguel Freitas & José Carvalho

9 RST+ RS Protecção Total Contra Sobrecargas
Protecção Completa Contra Sobrecargas Protecção Total Contra Sobrecargas Utilizando os dois relés em simultâneo Ou um relé electrónico capaz de realizar as duas funções. Explicar a curva… Pergunta Nas trés fases senão houver protecção contra assimetrias… Em duas se houver protecção contra assimetrias! Relés de Protecção Contra Sobrecargas em Quantas Fases? Protecção de Motores – Miguel Freitas & José Carvalho

10 Protecção de Motores – Miguel Freitas & José Carvalho
SINGLE-PHASING Protecção Contra Sobrecargas Sobrecarga sob tensões simétricas. Primário do Transformador Secundário do Transformador Motor Sobrecarga sob tensões assimétricas – Single-Phasing Circuito Aberto Explicar a curva… Pergunta Nas trés fases senão houver protecção contra assimetrias… Em duas se houver protecção contra assimetrias! Primário do Transformador Secundário do Transformador Motor Protecção de Motores – Miguel Freitas & José Carvalho

11 Protecção de Motores – Miguel Freitas & José Carvalho
DEFEITOS À TERRA Protecção Contra Defeitos à Terra Regime de Neutro do Motor Normalmente não ligado à terra. Protecção Assegurada Por... Transformador de corrente somador que alimenta o relé de protecção. Relé De máxima intensidade Instantâneo ou temporizado Atenção Protecção contra descargas atmosféricas? ...possíveis problemas de regulação. Todavia raros! Transformador Montagem Fazer passar os condutores de fase através do primário. Relé aos terminais do secindário Objectivo: Somar as correntes das trés fases para determinar a corrente homopolar do circuito. Ausência de Defeito Cada condutor de fase produz um fluxo magnético. Estes fluxos cancelam-se mutuamente pq as correntes que atravessam o transformador também regressam através dele. Defeito à terra. A corrente homoplar flui através desta logo não regressa ao tranformador. Fluxo correspondente é diferente de zero. Indução de um f.e.m no primário Passagem de uma corrente no relé Vantagens da Protecção Económica: apenas um T.I. Não é afectada pela corrente de arranque, nem por assimetrias. Protecção de Motores – Miguel Freitas & José Carvalho

12 Protecção de Motores – Miguel Freitas & José Carvalho
DEFEITOS ENTRE FASES Protecção Contra Defeitos Entre Fases Maior Corrente Absorvida Pelo Motor? Em Funcionamento Normal... Corrente de Arranque Istart SIM: Icc >>Istart Corrente de CC entre fases maior que Istart? Na maior parte dos casos... Relé de Máximo de Intensidade (instantâneo) Regulação do Relé Correntes de curto-circuito mínimas e várias resistências de defeito…. Desenho no quadro…..de Istart a I3f são 5*Istart Regulação do Relé Corrente de Disparo (Id) Id < 1/3 I3f I3f > 4,8 Istart Id > 1,6 Istart Protecção de Motores – Miguel Freitas & José Carvalho

13 Protecção de Motores – Miguel Freitas & José Carvalho
DEFEITOS ENTRE FASES Protecção Contra Defeitos Entre Fases Para que I3f > 4,8 Istart Ptransformador pelo menos 2 x Pmotor Usar uma protecção diferencial, insensível à corrente de arranque. Caso contrário Forma Rápida de Avaliar a Situação Comparar as potências nominais de transformador e motor Protecção de Motores – Miguel Freitas & José Carvalho

14 Protecção de Motores – Miguel Freitas & José Carvalho
REDUÇÃO DE TENSÃO Protecção Contra Redução ou Quebra de Tensão Consequências da Tensão Reduzida Tensão Reduzida No arranque Impede o motor de atingir a velocidade nominal de arranque. No funcionamento normal Perda de Velocidade Elevação da Corrente -> Fortes Sobrecargas Protecção de Motores – Miguel Freitas & José Carvalho

15 Protecção de Motores – Miguel Freitas & José Carvalho
REDUÇÃO DE TENSÃO Protecção Contra Redução ou Quebra de Tensão Duas Soluções... CONTACTORES Actuam instantaneamente para: 50 a 70% de Vnominal. RELÉS TEMPORIZADOS Previnem disparos intempestivos: cavas de tensão momentâneas. Podem ser ligados a um alarme Ligados ao Alarme Antes de desligar o motor… Redução de tensão pouco significativa….alerta do operador. Protecção de Motores – Miguel Freitas & José Carvalho

16 Protecção de Motores – Miguel Freitas & José Carvalho
TROCAS DE FASES Protecção Contra Trocas de Fases da Tensão de Alimentação Problema Motor arrancar em sentido inverso...problemas para a carga Ia Ic Ib Duas Formas de Detecção Relés de Detecção da Sequência de Correntes Actuam ao detectarem uma sequência de correntes A,C,B Desvantagem: Necessitam que o motor seja alimentado Va Vc Vb Problema Linha de montagem…tapete circula em sentido contrário…danificação de produtos ou matérias primas Quando Acontece Manutenção…ligação incorrecta… Relés de Detecção da Sequência de Tensões Verificam a sequência das tensões Vantagem: Não necessitam que o motor seja alimentado Protegem o motor no arranque e em funcionamento Protecção de Motores – Miguel Freitas & José Carvalho

17 Protecção de Motores – Miguel Freitas & José Carvalho
ASSIMETRIAS Protecção Contra Desequilíbrios entre Fases Causas Possibilidade de uma das fases do sistema de alimentação ser interrompida Zona afectada por distorção harmónica Relé Electromecânico Relés de Assimetria de Correntes Comparam as correntes duas as duas: Ia com Ib, e Ib com Ic Desequilíbrio mínimo detectável depende da construção do relé. Geralmente cerca da 10 a 15%. Relé Digital Consegue-se regular o nível de desequilíbrio Ruptura de um fusível numa só fase… Protecção pode ser assegurada por relés que detectem desequilíbrios de tensões Protecção de Motores – Miguel Freitas & José Carvalho

18 Protecção de Motores – Miguel Freitas & José Carvalho
AQUECIMENTO Protecção Directa Contra Aquecimento Ventilação Inadequada Elevada Temperatura Ambiente e/ou Aquecimento Protecções de medida indirecta de temperatura não protegem o motor... Sem aumentar a corrente absorvida pelo motor! Imaginem que o motor…. SENSORES DE TEMPERATURA Informam o relé que se atingiu uma determinada tempertatura limite. Sensores de Temperatura Montados directamente nos enrolamentos Sensíveis às variações de temperatura Usados como dispositivos auxiliares aos relés de sobrecarga Protecção de Motores – Miguel Freitas & José Carvalho

19 Protecção de Motores – Miguel Freitas & José Carvalho
AQUECIMENTO Protecção Directa Contra Aquecimento Classificados em 2 Grandes Classes RTD Termopar Permitem medir e monitorizar a temperatura Apenas sensíveis a uma determinada temperatura limite Termóstato Termístor RTD [Resistance Temperature Detectors] Constituição: Fio de metal enrolado em forma de espiral dentro de um tubo de vidro ou de cerâmica. Funcionamento: a resistência eléctrica do fio varia linearmente com a temperatura. Fio tipicamente de: níquel, cobre ou platina Condutores Resistência Tubo de vidro Imaginem que o motor…. SENSORES DE TEMPERATURA Informam o relé que se atingiu uma determinada tempertatura limite. RTD À medida que a temperatura aumenta a sua resistência também aumenta Protecção de Motores – Miguel Freitas & José Carvalho

20 Protecção de Motores – Miguel Freitas & José Carvalho
AQUECIMENTO Protecção Directa Contra Aquecimento RTD [Resistance Temperature Detectors] Utilização: Apenas como Medidores da Temperatura do Motor Medindo R com um ohmímetro ou ponte de resistências. Convertendo R em t através da característica do RTD. Meio de Operação de um Relé Informa continuamente o relé da temperatura do motor. Se ultrapassar o valor parametrizado, o relé actua. Grande vantagem é usa-lo como meio de operação de um relé!!!! Protecção de Motores – Miguel Freitas & José Carvalho

21 Protecção de Motores – Miguel Freitas & José Carvalho
AQUECIMENTO Protecção Directa Contra Aquecimento Termopar Constituição: Dois metais não semelhantes unidos na extremidade. Funcionamento: gera uma tensão que está relacionada com a temperatura da junção. junção V Metal A Metal B Utilização: Semelhante à de uma RTD, mas a temperatura é convertida pela medição de uma tensão. A junção da extremidade é a junção de medição e fica fisicamente no local do qual se deseja medir a temperatura. Vantagem: não precisa de um fonte auxiliar, gera a sua própria tensão. Protecção de Motores – Miguel Freitas & José Carvalho

22 Protecção de Motores – Miguel Freitas & José Carvalho
AQUECIMENTO Protecção Directa Contra Aquecimento Termóstato Disco de acção de mola bimetálico Opera um conjunto de contactos quando se atinge uma determinada temperatura. Vantagens: Pode ser directamente ligado a um alarme sem utilizar nenhum relé. A reposição de serviço pode ser automática se a temperatura baixar. Desvantagens: A temperatura de funcionamento é fixada na fábrica e não pode ser ajustada. Não permite monitorizar a temperatura. Se quisermos reposição manual---ligamos a um relé de reposição manual Protecção de Motores – Miguel Freitas & José Carvalho

23 Protecção de Motores – Miguel Freitas & José Carvalho
AQUECIMENTO Protecção Directa Contra Aquecimento Termístor Constituição: dispositivo semi-condutor que altera a sua resistência abruptamente a uma determinada temperatura. Utilização: mudança de resistência usada para activar um alarme ou desligar o motor. Vantagens: Actuação mais rápida que os dispositivos anteriores. Não sofrem desgaste mecânico. Desvantagem: Temperatura de mudança não ajustável. Temperatura de Mudança Ronda os 150º C Protecção de Motores – Miguel Freitas & José Carvalho

24 Protecção de Motores – Miguel Freitas & José Carvalho
PROTECÇÕES ADICIONAIS Protecção Contra Encravamento Redunda normalmente na protecção contra sobrecargas Situação de rotor travado... Protecção adicional pode ser implementada por relés digitais Protecção de backup: correntes elevadas durante mais de 1 segundo Motor deve ser retirado imediatamente de serviço Protecção Contra Perda de Carga Protecção assegurada por relés digitais: Medem o valor da corrente durante intervalos de tempo especificados Perda de Carga Por hipótese…quebra do veio do motor. 2*Tsart – para o motor ja ter acabado de arrancar 1 segundo – tempo que eu permito que o motor esteja sem carga Exemplo: Motor Carregado: I > 20% Inominal durante pelo menos 2*Tstart Perda de Carga: 10% Inominal < I < 20% Inominal durante pelo menos 1 segundo Protecção de Motores – Miguel Freitas & José Carvalho

25 Protecção de Motores – Miguel Freitas & José Carvalho
PROTECÇÕES ADICIONAIS Protecção Contra Perda de Sincronismo (motores síncronos) Causas: Carga excessiva Tensão de alimentação baixa Problemas no circuito de excitação Protecção deriva da dos geradores síncronos Protecção Contra Falha no Circuito de Excitação (motores síncronos) Assegurada por um relé de mínimo de corrente Ligado ao circuito de excitação Protecção de Motores – Miguel Freitas & José Carvalho

26 Protecção de Motores – Miguel Freitas & José Carvalho
ESQUEMA DE PROTECÇÃO COMPLETO É apenas um exemplo… Contra sobrecargas em duas fases pq tem protecção contra desequilíbrios! Protecção de Motores – Miguel Freitas & José Carvalho

27 Protecção de Motores – Miguel Freitas & José Carvalho
Relé Digital Um único relé pode proteger contra: Temperatura Excessiva Rotor Travado Assimetria de Correntes Perda de Carga Sobrecargas Defeito à Terra Tentativas de arranque DISPLAY Botões de Controlo Protecção de Motores – Miguel Freitas & José Carvalho

28 Protecção de Motores – Miguel Freitas & José Carvalho
Dúvidas? Perguntas? Obrigado pela vossa atenção! Protecção de Motores – Miguel Freitas & José Carvalho

29 Protecção de Reactâncias
Disciplina de Sistemas de Protecção 2 Dezembro 2005 José Carvalho & Miguel Freitas

30 SUMÁRIO Conceitos básicos sobre reactâncias;
Pontos Essenciais da Apresentação Conceitos básicos sobre reactâncias; Exemplos ilustrativos de aplicação; Noções gerais sobre protecção de reactâncias; Tipos e formas de protecção; Exemplo de um sistema de protecção completo. Protecção de Reactâncias – José Carvalho & Miguel Freitas

31 Conceito de Reactância Consoante o tipo de ligação
CONCEITOS BÁSICOS Conceito de Reactância Z = R + jX REACTÂNCIA Indutâncias Consoante o tipo de ligação REACTÂNCIAS SÉRIE REACTÂNCIAS SHUNT Protecção de Reactâncias – José Carvalho & Miguel Freitas

32 Utilização de reguladores de tensão
CONCEITOS BÁSICOS REACTÂNCIAS SÉRIE VANTAGENS Diminuição da intensidade da corrente de defeito quando colocadas num ponto específico da rede; Poupança no investimento visto não ser necessário recorrer à utilização de outras protecções mais complexas e mais caras que suportem correntes de curto-circuito elevadas. DESVANTAGENS Preocupações acrescidas na alimentação de cargas com baixos factores de potência; Utilização de reguladores de tensão Protecção de Reactâncias – José Carvalho & Miguel Freitas

33 CONCEITOS BÁSICOS REACTÂNCIAS SHUNT VANTAGENS
Desempenham um papel importantíssimo na compensação das grandes correntes capacitivas que tendem a estar presentes em linhas de transmissão de elevado comprimento. Excesso Energia Reactiva Baixos factores de potência; Excesso de kVARs nas linhas; Correntes Capacitivas Correntes em atraso que compensam excesso de Q Optimização do cosφ; Desocupação das linhas; Reactâncias shunt Protecção de Reactâncias – José Carvalho & Miguel Freitas

34 Alguns exemplos ilustrativos Reactâncias Série Limitadoras de Corrente
APLICAÇÕES Alguns exemplos ilustrativos Reactâncias Série Limitadoras de Corrente Formada por bobinas trifásicas, colocadas umas sobre as outras utilizando isoladores de suporte entre elas; Distância entre isoladores garante que a indutância mútua seja inferior à indutância principal; Limitar as correntes de curto-circuito evitando que atinjam valores passíveis de danificar os equipamentos a que estão ligados; Permitem utilizar disjuntores e condutores standard evitando a utilização de aparelhos mais complexos e onerosos; Protecção de Reactâncias – José Carvalho & Miguel Freitas

35 Alguns exemplos ilustrativos
APLICAÇÕES Alguns exemplos ilustrativos Reactâncias de Choque para Baterias de Condensadores Limitar as perturbações transitórias e as sobrecorrentes provocadas por baterias de condensadores em paralelo mediante a colocação em série de damping reactors de choque com essas mesmas baterias; Muito similares às reactâncias série mas com uma impedância um pouco mais baixa ainda que sejam, geralmente, submetidas a esforços de tensões mais elevados; Protecção de Reactâncias – José Carvalho & Miguel Freitas

36 Alguns exemplos ilustrativos
APLICAÇÕES Alguns exemplos ilustrativos Reactâncias de Neutro à Terra Inserida entre o neutro de um sistema trifásico e a terra; Limitar a corrente entre uma linha de transmissão directamente ligada à terra, ou reduzir a corrente entre a linha e a terra numa rede de neutro isolado até um valor seguro que garanta a sua protecção. Protecção de Reactâncias – José Carvalho & Miguel Freitas

37 Alguns exemplos ilustrativos
APLICAÇÕES Alguns exemplos ilustrativos Reactâncias Shunt Utilizadas para compensar a potência reactiva capacitiva gerada por linhas de transmissão muito compridas sujeitas a um baixo regime de carga. Colocadas ou retiradas de serviço mediante a utilização de disjuntores próprios e estão normalmente conectadas ao enrolamento terciário do transformador principal, ou, em alguns casos, directamente ao circuito de transmissão. Protecção de Reactâncias – José Carvalho & Miguel Freitas

38 Alguns exemplos ilustrativos Reactâncias Controladas por Tirístores
APLICAÇÕES Alguns exemplos ilustrativos Reactâncias Controladas por Tirístores Também denominadas por TCR (Thyristor controlled reactors), utilizam-se nos compensadores estáticos de energia reactiva. São muito semelhantes às reactâncias shunt, mas o controlo da corrente é feito de uma forma contínua através das válvulas dos tirístores. A reactância trifásica liga-se em triângulo. Cada fase da reactância divide-se em duas bobinas e os tirístores são colocados entre as referidas bobinas. Protecção de Reactâncias – José Carvalho & Miguel Freitas

39 Alguns exemplos ilustrativos
APLICAÇÕES Alguns exemplos ilustrativos Reactâncias Filtro Estas reactâncias assumem duas funções: Produzem potência reactiva capacitiva à frequência básica. Filtram harmónicos. Um filtro harmónico é desenhado para ter uma baixa impedância entre fase terra, ou entre fases à frequência harmónica pretendida. Consequentemente, a corrente harmónica fluirá no sentido do filtro e não no sentido da rede eléctrica. Normalmente cada frequência harmónica necessita de um filtro independente. Para as frequências harmónicas mais elevadas utilizam-se filtros de banda larga. Algumas destas reactâncias filtro possuem tomadas que permitem ajustar a frequência que se pretende filtrar. Protecção de Reactâncias – José Carvalho & Miguel Freitas

40 Protecção Em termos construtivos: Sistemas de Protecção Semelhantes
Noções Gerais Sobre Protecção de Reactâncias Em termos construtivos: Reactância ≈ Transformador Sistemas de Protecção Semelhantes A resposta é SIM, mas no caso das reactâncias a questão é mais simples. Porquê? Duas razões fundamentais: Existência de um único enrolamento; Ausência de correntes transitórias de magnetização do núcleo aquando da sua colocação em serviço. Pode ainda dar-se o caso da reactância estar numa zona já protegida e não ser necessária nenhuma protecção adicional. Por exemplo, reactâncias ligadas a barramentos já protegidos e reactâncias em série com cargas já protegidas. Protecção de Reactâncias – José Carvalho & Miguel Freitas

41 Tipos de Defeitos Mais Comuns
Protecção Tipos de Defeitos Mais Comuns No que respeita às reactâncias, os tipos de defeitos mais usuais são: Defeitos fase-terra; Curto-circuitos entre fases no caso de um banco de reactâncias; Curto-circuitos entre espiras das bobinas; Sobreaquecimento dos enrolamentos devido a sobrecargas ou falhas nos sistemas de refrigeração. Está testado que este tipo de defeitos rapidamente se escoam pela terra e são detectados pelas protecções de defeitos à terra. Protecção de Reactâncias – José Carvalho & Miguel Freitas

42 Protecção Diferencial
Reactâncias Série Protecção Diferencial O sistema funciona através da comparação das correntes que circulam em direcção à reactância com as correntes que dela saem – teoria da circulação de correntes Merz-Price. Protecção de Reactâncias – José Carvalho & Miguel Freitas

43 Protecção Diferencial Situação de um defeito fase-terra interno
Reactâncias Série Protecção Diferencial Situação de um defeito fase-terra interno Se a diferença entre as correntes que percorrem o relé for superior a um valor predefinido este deverá actuar fazendo disparar um disjuntor que corte o defeito. Protecção de Reactâncias – José Carvalho & Miguel Freitas

44 Protecção Diferencial Situação de um defeito fase-terra externo
Reactâncias Série Protecção Diferencial Situação de um defeito fase-terra externo As correntes no secundário irão circular com sentidos tais que fazem com que a corrente que circula no relé diferencial seja residual e este não veja o defeito. Protecção de Reactâncias – José Carvalho & Miguel Freitas

45 Protecção Diferencial backup contra sobre-intensidades
Reactâncias Série Protecção Diferencial backup contra sobre-intensidades Para se prevenir o caso da falha da protecção diferencial adicionamos uma backup-feature que irá actuar caso isso aconteça. A protecção de backup consiste num relé i.m.d.t. (Inverse Definite Minimum Time) de sobre-intensidades em derivação de um dos grupos de transformadores de corrente. Protecção de Reactâncias – José Carvalho & Miguel Freitas

46 Protecção Reactâncias Série Protecção Diferencial backup contra sobre-intensidades + defeitos fase-terra Consiste em conectar residualmente o elemento central do relé de sobre-intensidade e aplicar-lhe uma parametrização mais baixa para defeitos fase-terra. Em condições normais, a corrente no ponto central de ligação dos relés é residual devido ao equilíbrio das fases e ao cancelamento dos vectores das correntes. O relé central passa a detectar a corrente de neutro (soma da corrente das três fases) e assim a funcionar como protecção contra defeitos monofásicos (defeito fase-terra). Os dois relés que não sofrem alteração na sua ligação desempenham a função de protecção contra defeitos trifásicos e/ou bifásicos. Protecção de Reactâncias – José Carvalho & Miguel Freitas

47 Protecção Buchholz Rate-of-Rise-of-Pressure Protection
Reactâncias Série Protecção Buchholz Rate-of-Rise-of-Pressure Protection Um banco de reactâncias imersas em óleo não está devidamente protegido se não for munido de um relé de protecção que seja actuado por fenómenos relacionados com o nível de óleo e o gás libertado. Um defeito muito pequeno que se desenvolva lentamente no núcleo da reactância, ou um defeito não visível no tanque das mesmas, não será detectado por outras formas de protecção. Protecção de Reactâncias – José Carvalho & Miguel Freitas

48 Protecção Buchholz Rate-of-Rise-of-Pressure Protection
Reactâncias Série Protecção Buchholz Rate-of-Rise-of-Pressure Protection Uma falha que se desenvolva no interior das reactâncias é acompanhada pela libertação de gases provenientes do aquecimento do óleo. Estes gases, libertados em forma de bolhas no recipiente da protecção afectam a posição de flutuadores existentes no seu interior. Consoante a gravidade do defeito, estas bolhas provocarão o movimento dos flutuadores e o resultante actuar de um alarme (no caso de bolhas pequenas) ou provocar o disparo de um disjuntor (no caso de bolhas de maior volume). Protecção de Reactâncias – José Carvalho & Miguel Freitas

49 Protecção Térmica dos Enrolamentos
Reactâncias Série Protecção Térmica dos Enrolamentos O sobreaquecimento derivado de uma sobrecarga prolongada ou uma falha no sistema de refrigeração, irá resultar, se for permitido por não actuação de protecções, numa deterioração prematura do isolamento e numa consequente drástica redução do tempo de vida útil da máquina. Para se aplicar uma protecção contra o sobreaquecimento do enrolamento, utiliza-se um termómetro como o esquematizado na figura ao lado. Este mecanismo faz uma medição da temperatura do óleo do tanque que por sua vez é condicionada por uma resistência de aquecimento colocada junto ao termómetro e alimentada por um transformador de corrente localizado nos enrolamentos da reactância. A constante de tempo do termómetro é ajustada de maneira a tirar o máximo partido do tempo que os enrolamentos podem estar sujeitos a sobrecarga sem haver danificação dos isolamentos. De realçar que actualmente já se aplica a protecção térmica dos enrolamentos às reactâncias com isolamento seco. O processo consiste na introdução de uma sonda no seio dos enrolamentos da bobina. Essa sonda é conectada a um sistema medidor de temperatura que, dependendo dos níveis que registar, emite alarmes ou emite uma ordem de actuação às protecções. Para além de assinalar a temperatura dos enrolamentos este mecanismo inclui dois interruptores de mercúrio. Um que inicia um processo de alarme se a temperatura atingir um valor predeterminado (100ºC valor típico) e outro que completa o accionamento do circuito de tripping quando se verifica o atingir de outra temperatura de referência, digamos 120ºC. Protecção de Reactâncias – José Carvalho & Miguel Freitas

50 Protecção Diferencial
Reactâncias Shunt Protecção Diferencial Se os seis terminais da reactância trifásica estiverem acessíveis é possível aplicar um sistema de protecção diferencial similar ao que se apresentou anteriormente. Protecção de Reactâncias – José Carvalho & Miguel Freitas

51 Protecção Diferencial backup contra defeitos à terra
Reactâncias Shunt Protecção Diferencial backup contra defeitos à terra Como protecção de backup à protecção diferencial podemos ter um relé de tensão homopolar para detecção de defeitos fase-terra. Protecção de Reactâncias – José Carvalho & Miguel Freitas

52 Protecção Diferencial
Reactâncias Shunt Protecção Diferencial Assim, a protecção para esses defeitos pode ser feita através da utilização de um relé i.m.d.t. (Inverse Definite Minimum Time) de sobre-intensidades tripolar. Este relé tem um funcionamento relativamente lento pelo que tem de ser ajustado de maneira a ser selectivo com outros equipamentos de protecção. Este sistema protege as reactâncias somente contra defeitos fase-terra. Como aproximadamente 75% dos defeitos verificados são defeitos à terra, ou pelo menos começam por o ser, esta protecção não se revela tão desvantajosa como parece e a protecção contra defeitos fase-fase pode ser sempre feita recorrendo a um relé independente. No caso das reactâncias shunt não é necessário que os seis terminais dos enrolamentos fiquem acessíveis, e, por motivos económicos, é usual efectuar uma ligação estrela no interior da reactância trifásica ficando só acessíveis quatro terminais. Desta forma, torna-se impossível aplicar um sistema de protecção diferencial como aqueles referidos anteriormente pelo que se recorre a um sistema composto por apenas quatro transformadores de corrente aplicando um a cada uma das fases e o outro ao neutro. Protecção de Reactâncias – José Carvalho & Miguel Freitas

53 Protecção Protecção Buchholz Rate-of-Rise-of-Pressure Protection
Reactâncias Shunt Protecção Buchholz Rate-of-Rise-of-Pressure Protection Reactâncias shunt imersas em óleo são passíveis de serem protegidas por um relé Buchholz idêntico ao que foi descrito para as reactâncias série. Protecção Térmica dos Enrolamentos A protecção térmica dos enrolamentos deve também ser implementada e é em tudo idêntica à apresentada para as reactâncias série. Protecção de Reactâncias – José Carvalho & Miguel Freitas

54 to trip = to actuate a mechanism; to become operative.
Protecção Reactâncias Shunt Intertripping to trip = to actuate a mechanism; to become operative. Como o próprio termo indica, intertripping é um meio utilizado para efectuar o tripping de um disjuntor que esteja localizado num ponto remoto em relação ao qual ocorreu o defeito. A transmissão deste tipo de informação faz-se através de fios piloto, através de ondas portadoras enviadas directamente no condutor de potência ou através de dispositivos de emissão e recepção de sinais rádio. Protecção de Reactâncias – José Carvalho & Miguel Freitas

55 Protecção Esquema Integral
Reactâncias Shunt Esquema Integral Protecção de Reactâncias – José Carvalho & Miguel Freitas

56 Muito obrigado pela vossa atenção!
Fim Muito obrigado pela vossa atenção! Bibliografia The Electricty Council; Power System Protection – Vol. 1: Introduction; ; Macdonald & Co. London. Capítulo 14 - Power System Protection . Vol. 2: Application; The Electricty Training Association; Elecricity Association Services Limited. Caminha, Amadeu – Introdução à Protecção dos Sistemas Eléctricos; 1977 – Editora Edgard Blücher Ltda.. Protective Relaying Theory & Applications; Edited by Elmore, A. Walter; 2003 ABB. Holland, Arthur “Power Factor” (Online); 2002 – Process Heating. Stebbins, Wayne “Power Distribution Systems and Power Factor Correction” (Online); 2000 – Energy and Power Management. Nokian Capacitors Ltd. – “Reactors Brochure” (Online); 2004. Ferreira, José Rui da Rocha Pinto; Acetatos de apoio às aulas de Sistemas de Protecção do 5º ano da LEEC (Online). Protecção de Reactâncias – José Carvalho & Miguel Freitas


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