Cigré/Brasil CE B5 – Proteção e Automação Seminário Interno de Preparação para o Colóquio de Madri 2007 Rio de Janeiro, outubro/07

Dados do Artigo Número: 304 Título: Limits and Advantages of Different Protection Principles on Series Compensated Lines Autoria: V. Henn, R. Krebs(SIEMENS), R. Dutra(FURNAS), G. Arruda(CHESF), P.C. Campos (ELETRONORTE) País: BRASIL, ALEMANHA

Objetivo Aplicação de proteção diferencial em linha com compensação série.

Destaques Caso Teste: LT Itumbiara/Rio Verde-C2 230kV, 202km Problema: Para curtos fase-terra com alta R F e bifásico, próximos ao capacitor, foram verificadas inversões de corrente. Nesses casos, a atuação da proteção de distância foi lenta (~ 300ms), acima da recomendação dos Procedimentos de Rede. Solução: Troca da proteção principal, distância por diferencial. Foram registrados tempos de atuação de até 20ms para todas as faltas metálicas e resistivas e de até 40ms para faltas com alta resistência.

Destaques Question 1: Is zero short circuit current possible? IF1 = -IF2 VS / ( XS1 + XC + k*XL ) = - VS / (XS2 + (1-k) * XL ) XS + XC + k*XL = - XS2 - XL + k*XL XC = - ( XS1 + XS2 + XL) Assuming the same source voltage VS on both sides The capacitor must not only compensate 100% of the line impedance, but also both source impedances. This is not realistic, so zero short circuit current is not possible.

Question 2: Is there any point on the line where the I STAB is too high compared to I DIFF, so that no trip can happen? STAB = |I1| + |I2|, DIFF = |I1 + I2| Exemplo: k = 0; XS1=XS2=0,1*XL; XC= -0,7*XL I2 = US / ( XS2 + (1-k)*XL ) I1 = US / ( XS1 + XC + k*XL ) DIFF = | |* US/XL = 0.75* US/XL STAB =( | | + | 0.91 | )* US/XL = 2.57* US/XL I1 = -1,66*US/XL, I2 = 0,91*US/XL slope < 0.75 / 2.57 < 0.29  a fault can be tripped if the slope < 0.29 Moving the fault towards right will increase I1, which will finally lead to a trip of the Capacitor protection and a bypass of the Capacitor. For this case, and faults on the right side of the line, only inductive currents appear, which is the standard situation without problems. Especially in networks with high compensation degree and small source impedances, the point close to the Capacitor line side must be checked, and that the slope of the differential protection is low enough. If this is the case, the differential protection will trip all faults without any delay. Destaques

Dúvidas - Razão para tempo de atuação elevado da proteção de distância: Devido à inversão de corrente, o relé 21 vê a falta reversa e não dispara. Pelos baixos valores de curto para faltas F-T com alta R F e F-F, só há “by-pass” do capacitor quando o limite térmico do MOV é atingido. - Comportamento da proteção diferencial: Diferencial não apresentou problemas em relação à inversão de corrente, uma vez que os módulos das correntes de ambos os lados da linha são diferentes.

Conclusões A combinação 21+67N permanece válida, especialmente para todas as faltas onde ocorre “by-pass” do capacitor. Com um sistema moderno de comunicação com 64 kbit (128 kbit recomendado, 512 kbit ótimo), a proteção diferencial pode eliminar todas as faltas metálicas e resistivas entre 10 e 20ms e faltas com alta resistência em até 40ms.

Respostas às questões do REP Número da questão: 10 Questão: Concerning Travelling Waves technique, what are the main limitations or constraints for its actual or wider application? Would any examples of real experiences be presented? Resposta: Relés digitais de distância e diferencial são utilizados em larga escala no mundo todo. Preços caíram e a experiência e a segurança de utilização têm aumentado. Enquanto isso, o relé baseado no princípio das ondas viajantes não estão disponíveis em larga escala como uma proteção padrão. Consequentemente, o preço deve ser alto e talvez esse tipo de proteção dificilmente será usado em sistemas típicos (normais). Portanto, com pouca utilização, a experiência é reduzida e como as LTs com compensação série são muito importantes para o Sistema Elétrico, os problemas conhecidos podem ser resolvidos, por enquanto, com a tecnologia disponível no mercado.