PROTEÇÃO DO SISTEMA DE DISTRIBUIÇÃO INTRODUÇÃO CONCEITOS FUNDAMENTAIS FILOSOFIA DA PROTEÇÃO EQUIPAMENTOS DE PROTEÇÃO CRITÉRIOS PARA COORDENAÇÃO: FUSÍVEL X FUSÍVEL RELIGADOR X FUSÍVEL RELÉ X FUSÍVEL RELÉ X RELIGADOR SEMANA DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA

SEMANA DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA 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. SEMANA DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA

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. SEMANA DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA

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. SEMANA DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA

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. SEMANA DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA

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. SEMANA DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA

CONCEITOS FUNDAMENTAIS SEMANA DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA

SEMANA DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA 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. SEMANA DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA

SEMANA DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA 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. SEMANA DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA

Equipamentos de Proteção Disjuntores e relés Chaves fusíveis Chaves fusíveis religadoras Religadores Seccionalizadores Seccionalizadores eletrônicos SEMANA DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA

SEMANA DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA 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. SEMANA DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA

SEMANA DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA Disjuntores e Relés SEMANA DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA

SEMANA DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA 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 SEMANA DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA

SEMANA DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA 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. SEMANA DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA

SEMANA DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA Elos fusíveis Norma NBR 5359 “Elos Fusíveis de Distribuição – Especificação” Comprimento da cordoalha: 500 mm Tipos: H – Alto surto K – Rápidos T – Lentos SEMANA DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA

SEMANA DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA 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. SEMANA DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA

SEMANA DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA 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. SEMANA DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA

SEMANA DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA Elo fusível tipo K SEMANA DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA

SEMANA DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA 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. SEMANA DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA

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 SEMANA DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA

Chave Fusível Religadora Funcionamento SEMANA DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA

SEMANA DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA 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 SEMANA DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA

SEMANA DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA Religadores SEMANA DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA

SEMANA DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA 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 SEMANA DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA

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 SEMANA DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA

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 SEMANA DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA

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 SEMANA DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA

SEMANA DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA 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. SEMANA DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA

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. SEMANA DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA

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. SEMANA DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA

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. SEMANA DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA

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). F2 F1 t T2 IccMAX T1 F2 F1 IccMAX Icc SEMANA DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA

SEMANA DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA Fusível x Fusível SEMANA DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA

ZONA DE DESCOORDENAÇÃO 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 DESCOORDENAÇÃO ZONA DE COORDENAÇÃO ZONA DE SELETIVIDADE Icc SEMANA DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA

Religador x Fusível (fusível do lado da carga) SEMANA DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA

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 curto-circuito, 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. IccMAX IccMIN IccMIN IccMAX SEMANA DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA

SEMANA DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA Relé x Fusível SEMANA DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA

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. SEMANA DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA

CRITÉRIOS PARA COORDENAÇÃO E SELETIVIDADE DA PROTEÇÃO IccMAX IccMIN IccMIN IccMAX SEMANA DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA

SEMANA DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA Relé x Religador SEMANA DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA